1、碳質導電印料和碳膜印制板摘要:碳膜印制板價格低廉、質雖穩定，尤其適用于帶有按鍵功能的電子產品。 系統介紹了碳質導電印料的特性、生產操作工藝和應用范圍以及碳膜印制板的性能、簡要的制造工藝。關鍵詞：碳質導電印料碳膜印制板 絲網印刷碳膜印制板是導電膠印制板中的一種，它始于日本、70年代發展到西歐和我國臺灣、香港，80年代中葉引進大陸。碳膜印制板是采用碳質導電印料涂覆在基體上 經固化形成碳質導電圖形的印制板，簡稱碳膜板。碳膜印制板以低廉的價格、穩定的質雖以及具有雙面板相應 的性能和特點代替部分單、雙面印制板，尤其適用于帶有按鍵功 能的電子產品而倍受行家的青睞， 在電視機遙控器、計算機鍵盤、 電子琴、學

2、習機、計算器、電話機等視頻、音頻類廉價的電子產 品中得到廣泛的應用。碳質導電印料即碳漿是液態漿狀、單組分熱固化類印料。 它主要由精選的碳粉和高品質的石墨等導電填充料、環氧樹脂、固化劑、助劑和溶劑混合組成，除具有通常印料的良好印刷適性外， 同時導電性能也很快、是一種功能性印料。碳質導電印料為單組分系統， 處理方便，無需混合， 無聚酯 化而導致粘度升高現象， 印料觸變性高、解像力好，而且撓性高， 在撓性基材上附著性能亦很好， 同時性能穩定，經熱風整平及錫 鉛焊料的浸焊后電阻值無變化。當需要不同的電阻值時可加入其它印料來調節改變其成膜 阻值。如需要更高的阻值時， 可在碳質導電印料中加入相同系列 的絕

3、緣印料(SD2081 AIL),其方阻值則會增加，由于混合比例不 受限制，放混合比例不同可得到不同的阻值如需要較低的電阻 值，可在碳質導電印料中加入銅質或銀質導電印料，當碳質導電印料加入其它種類印料時，必須充分攪拌混合均勻，否則會造成 阻值不均勻現象，在使用前一定要進行試驗以確定所需要的阻 值。2.操作工藝碳質導電印料采用絲網印刷方式進行操作，適用于手工機臺、半自動和全自動絲網印刷機。建議使用43-57T(目/cm)的聚酯絲網或相應的不銹鋼絲網，網版張力至少要達到18N / cm, 對套準精度高的帶有按鍵鍵盤的印制板應使用可調式自繃網框， 微調張力以利于對位精確、消除偏差。感光乳劑膜層厚度采用

4、25 p m,這樣網印印料烘干后才有足夠厚度的涂布層25 p m,才能保證其電阻值。網印刮板用聚氨酯橡膠，7580邵氏碩度，刮印角度為7080 。碳質導電印料在使用前必須充分攪拌，因為碳粉比重較大，在貯存時會產生部分沉淀， 同時與通常的線路印料相比它有較高 的觸變性，油墨攪拌后觸變性降低、從而獲得所需的處理粘度， 在印刷中斷或貯存過程中印料的觸變性將會再次增大，也會導致其粘度增加。通常，碳質導電印料是一種標準化的印料，其觸變性與粘度均能滿足正常的印刷條件和操作要求。一般來說不需添加稀釋劑與溶劑，如果需降低粘度則需添加配套的活性稀釋劑，但添加以后會減薄其膜層厚度，從而增大阻值，因此要控制添加雖。

5、對承印印制板的鋼箔必須處理得清潔干凈，不應有氧化膜 和油污，否則會影響附著力和方阻值。印料的干燥固化可以采用 間斷式熱風循環烘箱或連續式隧道烘爐進行。如采用熱風循環烘箱，固化條件為 150 C、50min。當印制板達到固化溫度后再開 始計時，烘干條件的控制對碳質導電印料的方阻值的影響頗大，如果烘干溫度不夠或時間過短，其方阻值則會變大、達不到工藝要求的阻值。當碳質導電印料套印在熱固型雙阻分絕緣印料上時，必須確保絕緣印料完全固化后才能套印，否則會導致碳質導電印料的方 阻值增大，因為這兩種印料會相互滲透混合。同時，當熱固性印料如雙組分阻焊印料套印在碳質導電印料上時，如碳質導電印料固化不徹底，同樣會出

6、現上述問題。 因此建議使用不同類型的印 料如紫外光固化印料進行套印，套印后方即進行紫外光固化工 序，以防止油墨成分互相滲入對方引起電阻值變化。而當碳質導電印料作為防漏保護時，網印時必須使其完全覆蓋銀質導電印料層。通常碳質導電印料的標準包裝為0. 5kg,應在陰涼干燥處貯存，未啟封的印料在20 C的環境條件下至少可以保存3個月以上，高于貯存溫度會影響印料的穩定性和工藝 操作性。建議貯存于冷藏設備國中。3.應用范圍碳質導電印料由于有獨特的功能和優點，機械強度高、耐磨損、導電性能好。所以可以代替插頭或鍵盤上的電鍍鐐金而使用 在機電鍵盤，計算機鍵盤，開關插頭，單、雙面印制板按鍵盤中；還可以作為跨接導線

7、以及印刷電阻使用在低壓電器或加熱元件中；由于撓性好、在撓性基材上附著力很佳，故在撓件印制板和PET聚酯薄膜等開關電路中印制導電圖形； 還可以作為銀質導電 印料的保護層使用在遮蓋區域以及品片的粘結印刷。另外還可作為印制板的貫孔印料使用，聯結雙面板的導通孔，也可作為某些 高阻導線的缺口和斷線修補之用。碳膜印制板具有碳膜導電圖形層的印制板稱為碳膜印制板。碳膜印制板適用于小功率、低功耗、高輸入阻抗的電子產品。以其生產成本較雙面板、鍍鐐金單向板低且性能可靠而體現出獨有 的優越件。1. 碳膜印制板的特點碳膜印制板具有以下眾多的特點。(1) 碳膜印制板按鍵膜層的鉛筆碩度大于5H,機械強度高，耐磨損，使用壽命

8、大于 100萬次，最高次數達 2500萬次，遠遠 高于其使用設備的平均壽命。(2) 由于碳元素化學性質穩定， 故三防(防霉、防氧化、防鹽霧)性能好(3) 碳膜涂層能抗酸、抗堿、耐鹽以及有機溶劑如三氯乙烯、乙醇等的侵蝕。(4) 單面印制板上可設置兩層或兩層以上的線路，替代部分 雙面板。(5) 有些電阻直接印刷在線路或板面上可減少空間位置和板 面尺寸，減少焊接點，提高產品的抗拉、抗震和抗沖擊能力，從 而提高整機的可靠性。(6) 碳膜印制板還可以排除因雙面金屬化孔和電鍍工序所引 起大H的環境污染和廢水處理問題。(7) 價格低廉，生產成本為雙面板的30%60%,因而在市場上有較大的競爭力。但是碳膜印制

9、板也有其局限性， 目前還不能涉及細線條和小 孔徑及其它高精度的印制板領域；還容易受加工工藝、加工技術、生產環境(特別是霉雨、潮濕氣候)等因素的制約，另外，因碳膜 層不能焊接，所以在組裝工藝上也受到限制與影響。碳膜印制板雖不屬高精度產品， 但生產工藝卻較為繁雜， 目 前國內尚無較先進的全自動生產線，生產流程偏長而且工藝過程控制必須相對嚴格才能保證產品質雖。所以它既有較高的加工難度且產品的附加值乂頗偏低， 這些情況都制約了它的發展和進一 步的技術開發，這對碳膜印制板的發展是不利的。2. 碳膜印制板的技術條件碳膜印制板的技術條件下。外觀碳膜圖形應平整致密，厚度均勻、導線圖形無明顯偏移。(2)電氣性能

10、碳膜導線間絕緣電阻應不小于1 X 1010Q ;層間絕緣電阻應不小于 l X 1010Q ;碳膜方電阻值不大于 60 Q / 口；接觸電阻應不大于100 Q /點。(3 )涂層碩度碳膜涂層的鉛筆碩度應不低于4H。(4)涂層附著力經透明3M壓敏膠帶在同一位置三次粘拉后，碳膜涂層應無塊狀脫落。(5 )耐溶劑性當樣分別用含氯雖 0. 2%活性焊劑和規定溶劑試驗時，碳膜層應無起泡、分層、溶解、明顯變色等異?，F象。(6) 耐磨性碳膜經50萬按壓后，其電阻值變化不大于初值的10%。(7) 阻燃性碳膜板的阻燃性應不低于覆箔板基材的阻燃等級。(8) 氣候環境適應性溫度變化：碳膜板分別經高溫40 C、低溫10C

11、溫度下暴露3h并經5次循環試驗，方阻變化應不大于初始值10%。(9) 恒溫恒濕碳膜板按表2試驗條件并在常溫下恢復 2h后，其絕緣電阻 不小于l X 108 Q、方阻變化不大于 10%。3. 制造工藝目前碳膜印制板的主要品種有碳膜按鍵印制板和單面雙層 碳膜板。碳膜按鍵印制板碳膜按鍵印制板是在原印制板按鍵部分套印導電碳質印料 按鍵圖形以替代按鍵部分的電鍍鐐金層。它的簡要制造工藝流程如下：印制圖形制作7印刷阻焊印料7按鍵部分印制碳質導電印 料碳質按鍵印制板制造工藝流程雖然簡單，但它的難度是碳膜層套印的精度要求高，尤其是在細導線/間距的按鍵盤的套印中 碳膜圖形與底層銅箔按鍵圖形對位要求精確、不能有偏移

12、，要全部覆蓋到。如果位置偏移、套印不淮就會產生間距變小、絕緣性能降低以及產生短路現象； 同時由于偏移底部銅箔沒有完全被碳 膜覆蓋而暴露。極易使表面氧化而產生電阻增大或接觸不良的情 況。(2)單面雙層印制板單面雙層印制板的特征是在單面印制板銅導線電路表面上形成一層絕緣層，然后再在絕緣層表面再印刷碳膜層，形成跨線或架橋的導電圖形。其制造工藝流程如下：印刷線路圖形制作7印刷阻焊劑7印刷絕緣底層7印刷導 電碳膜單面雙層印制板的導電圖形、阻焊劑、基底絕緣層，碳膜導電層都可以用絲網印刷制作而且必須采用熱固化或紫外光(UV)固化印料，因此一般采用高尺寸穩定性、低翹曲度且價格相對較低的耐熱性紙質酚醛樹脂覆銅箔

13、板，而制程中的工藝控制對于碳膜跨線印制板的品質可靠性是至關重要的。就工藝控制而言，印刷阻焊印料時既要防止阻焊印料沾污到 焊接用焊接盤和需印碳膜電路接觸的焊接盤上，乂要防止底層銅電路圖形邊緣未被阻焊印料涂布上而導致層間絕緣電阻下降；印制基底絕緣層時既要防止裸銅焊點被沾污和銅導線圖形邊緣末被涂布上，義要求確保達到2540 p m均勻的絕緣層厚度。因此在印刷阻焊印料和絕緣層印料時刮印方向不能相同（應進行交叉印刷），即網印阻焊印料時刮板運動方向與某一導線平行時， 網印絕緣層印料則必須轉動90角度，刮板運動方向和這一導線相垂直，以防止砂眼、跳印。上述各層間的附著性必須良好，特別是基底銅電路焊接盤與碳膜導電膜層之間附著力決定了碳膜導電膜層的阻值變化率，此外還要注意到基底絕緣層不能影響到碳膜導電層電路的性能，各層間的絕緣電阻達到技術指標要求。碳膜印制板的導通功能及導電電路的可靠性除了與碳質導 電印料的品質相關之外。 也與制作工藝中電路設計的合理性、正確性及網版制作和網印工藝操作有關。例如對碳質導電膜層厚度的控制就關系到感光膜厚度的控制，過薄的感光乳