电子产品制造中的丝网印刷

    聚乙烯薄膜:聚乙烯薄膜具有较好的物理性能和化学特性,并能耐多钟化学药品,如醇类、脂肪烃类、芳烃类、酯类、酮类及醇醚类。但聚乙烯薄膜的售价较高。

2.丝印

丝网印版的制作。

a.丝网选用:印制面板一般选用180?240目丝网。导电银浆系由导电性能良好的金属银的微粒与导电树脂和溶剂所组成的混合物。不同厂家的银浆其金属银微粒的大小、金属银固体份含量及形状不尽相同。金属银微粒是决定工关电路阻值的主要成分。在印制导体电路时,应设法让导体银的微粒顺利通过丝网,因此所选用丝网的目数不宜过细。过细的丝网虽然印出的线条挺直,能印制出外观好看的电路图形,但是在显微状态下,它只是一层疏松的结构,金属银微粒的固体成分含量很少,这是由于它们大部分未能通过丝网,这样的图形不仅电阻较大,同时对电流及寿命均不利,不能满足实际应用。

b.制版方法。直接法、间接法,直间法均可采用。印刷面板多采用直间法制版;印刷触点、电路可采用间接法、直接法制版,一般情况下可采用间接法的3号感光膜制版。制版时曝光宜充分,以减少膜层的损失,提高边缘锐度。膜层厚,墨层也才能厚,厚实的导电墨层是提高导电性、减小阻值的先决条件。

丝印。

a.面板丝印。面板丝印与一般塑料薄膜丝印相似,只是印刷在面板背面,即印刷在面板的非触摸面,以保证薄膜开关面板上的图文永久清晰,不受磨损。塑料油墨品种繁多,但性能各异。油墨的干燥时间一般表干约为0.5小时,实干则需5小时以上。由于薄膜开关面板要经过多次套色印刷,故应注意各色墨印刷的间隔时间。为保证油墨的印刷适性,印制过程最好在恒温、恒湿的条件下进行。

在印刷程序上,应遵循先深色后浅色的原则。对于大面积的面板底色或色块,特别是浅淡色色块印两次为好,这样墨层增厚,墨色饱和,并提高油墨遮盖力,但要避免色彩重叠,出现阴影。全部套印完后,还需在除透明窗孔外的面板印一层背色,通常称为封底层。封底层具有防止墨层磨损,保护面板图文、色彩的作用,同时也使背面的印墨得到一次全面的清理,提高遮盖能力,以防止暴露出板后面的电路。用于封底层的油墨最好采用银粉墨,它一方面具有遮盖力强的特点,另一方面它不会改变墨色的色相,并能把前面的墨色衬托得更为鲜艳。

面板上的透明窗为了增强指示或显示效果并掩盖透明窗后面的元件轮廓,通常需印出透明的色彩。印刷有色透明窗的油墨需采用专用的透明色墨,其窗口的颜色与发光元件的色彩相同,这样由于波长匹配,才能提高发光元件的清晰度。印刷透明窗宜使用薄形丝网和较薄的版膜,并改用硬性刮板,使墨层印得薄而均匀。

此外,薄膜开关的面板要多次重复套印,同时还需与电路、隔离层装配成一个整体,因此面板的定位基准就显得格外重要。在印制面板时应充分注意到套印基准的统一,而这个基准的选择应特别注意到使加工图的设计基准与工艺基准、测量基准、装配基准统一,从而保证薄膜开关的精度。

面板丝印的另一问题是要对承印薄膜进行印前处理,处理方法请参见本章第二节“塑料丝网印刷”。

b.开关电路的丝印。印制开关电路的印料最常用的为银浆,因其为粘稠的糊状物,故双常称为银糊。用银浆通过丝网印刷的方法加工电子元件,虽由来已久,但大多属于高温烧结还原型。而薄膜开关电路中所用的银浆,由于受基材耐温特性限制,必须采用低温固化型银浆,印制薄膜开关电路的银浆,目前种类较多,性能与品质差异也很大,估评银浆的性能应从电阻率、固体含量、金属微粒的粒度、结合强度、固化温度等几方面加以评定,然后选用。由于银浆价值昂贵其品质又关系到薄膜开关的电性能,故应从慎选用。

刮印时,应遵循重回轻刮的原则。采取这种刮印方法,是因为银浆的粘度比普通油墨粘稠,同时还含有金属固体成分的原因。所谓重回轻刮,就是回墨时对银浆有一定的挤压力,迫使其填满版膜上的过墨部位,轻刮实际上是在网上清理银浆与切断印料的过程,图形的饱满与否,已经由“重回”所决定,过大的印刷力会使图形变形。

3.干燥。导电银浆中的各种溶剂与助剂的存在,都对电阻率有一定的影响,要使它们从导电电路中释放出来,主要依靠热风干燥使其挥发。干燥温度一般控制在85?90℃为宜,在热风下恒温40分钟。实践证明,干燥不彻底的导电图形往往要比干燥彻底的图形阻值高数十

四、太阳能电池的丝网印刷

1.概述。在半导体中,Cds(硫化镉)具有2.42eV(电子伏特)的禁带宽度(禁带:固体中不容许有电子能级的能量范围),可通过大部分的太阳光,具有易形成低电阻的特点,适合做异接合型太阳能电池的窗口材料。另外CdTe(碲化镉)是禁带宽度约1.4eV的直接迁移半导体,做为吸收太阳光的材料是最适合的。

下面对丝网印刷的Cds/CdTe太阳能电池的构造、制造方法、性能和特点做一简单介绍。

2.构造及制造方法。在5′10㎝ 2玻璃基板上制做的丝网印刷Cds/CdTe太阳能电池的断面图如图4-27所示,平面图如图4-28所示。太阳光从玻璃基板上射入,在玻璃基板上形成n-Cds整面烧结,在n-Cds烧结膜上,形成P-CdTe烧结膜。P型Cds与n型CdTe烧结膜间形成P-n接合。在C上形成Ag电极作为正电极;在Cds部分上形成(Ag+In)电极,作为负电极,即可构成太阳能电池元件。

通过丝网印刷形成像图4-27中所看到的太阳能电池的五个层,每层都有相应的印刷焊剂,焊剂组成如表4-33所示。

图4-27丝印法Cds/CdTe太阳能电池的构造断面图

1―玻璃基板2―P-CdTe膜3―n-Cds膜4-负电极(Ag-In)5-正电极(Ag)6―接受器(C电极)

 

图4-28太阳能电池元件的印刷图案

4-33印刷焊剂组成Cds焊剂

主剂

Cds粉末(5N,粒径2?3?)

助剂

粘结剂

CdCl2,粉末(9.1wt%)

丙烯、乙二醇(适量)

CdTe焊剂

主剂

镉粉末(5N)

碲粉末(6N)

助剂

粘结剂

CdCl2,(0.5wt%)

丙烯、乙二醇(适量)

电极用焊剂

C电极

含铜50p.p.m的铜焊剂

Ag+In电极

市场出售锡焊剂

铟粉末(20wt%)

Ag电极

市场出售银焊剂

 

这种太阳能电池的特点是半导体(Cds,CdTe)及电极(C,Ag+In)只要像图4-29所示那样简要重复丝网印刷后,在环形炉中进行烧制就可以形成。

图4-29印刷法太阳能电池的制作工艺

1―Cds膜的丝印工序(丝网印刷机)2―干燥工序(低温干燥沪,红外线电灯)3―Cds烧膜工序(传送式电炉)4―CdTe烧结制造工序(与1、2、3同)5―C电极(兼接受器)印刷干燥作业(与1、2同)6―Pn接合形成及C电极烧制工序(与3同)7―(Ag+In)电极的印刷烧制工序8―Ag电极的印刷烧制工序(与1、2、3同)

3.性能,如表4-34所归纳的那样,太阳能电池不依面积增加即可得到很高的效率,性能很优良。另外,这种太阳能电池是使用丝网印刷法制成的,所以通过改变印刷图案,可形成集层型,并可简单地得到高电压的太阳能电池。表中的大面积元件是在厚度为0.13cm,面积为30′30cm2的耐热玻璃基板上,把四行九列的单位元件全部直接排列连接起来的太阳能电池。把一块基板制成一个模块,省略了元件间的配线工序,在材料、制造、模块组全的各阶段,均可降低成本。如果实现了低成本太阳能电池模块,将会把太阳能电池利用的范围扩大到各个领域。

表4-34印刷法Cds/CdTe太阳能电池的性能

项目

小面积元件

中面积元件

大面积元件

尺寸(dm)

面积(cm2)

发电面积(cm2)

开放电压Voc(V)

短路电流Isc(A)

曲线率FF

最大输出Wmax(W)

Wmax时的电压Wmax(V)

Wmax时的电流Imax(A)

实用转换效率ηp(%)

理论转换效率η1(%)

单位元件数(个)

4.6′0.17

0.78

0.78

0.75

0.022

0.61

0.01

0.57

0.17

?

12.8

1

10′10(基板)

100

64

1.54

0.79

0.54

0.65

1.04

0.63

6.5

10.2

2

30′30(基板)

900

559

27.5

0.35

0.51

4.84

18.0

0.27

5.4

8.7

36

五、厚膜型热印头

热敏记录是向电阻器即热印头通入脉中电流令其发热,这种热使热敏纸发色而记录信息的。热敏记录采用非冲击方式,因此无噪音问题。人们充分利用这种记录装置体积小、结构简单、价格低廉等优点,将其广泛用于传真机、复印机、打印机、自动售票机等领域。

在实现应用中,根据发热电阻器的种类不同,热印头可分为厚膜型和薄膜型。薄膜型是在真空中通过蒸镀形成电极和电阻器的,而厚膜型则是在已上釉的陶瓷上丝印电极和电阻器的。

厚膜型热印头的构造如图4-30所示,图(b)中的电极、发热电阻器和保护膜是用丝印方法印刷形成的。发热电阻器用的是氧化钌(RuO)浆料,电阻器的宽度和厚度印刷要均匀,这样才能使电阻值的误差小。另外,要求电阻器在通入数毫秒脉冲电流并经数百度至常温下反复使用时,其电阻值变化很小,而且其机械强度也不下降。

由于厚膜型热印头面积大、价廉,它被用于6?12点/毫米的低分辨力的记录领域;而与此相反,薄膜型热印头则用于高速印字、6?12点/毫米的高分辨力记录领域。

 

图4-30厚膜型热印头的构造

吴江金鹰发光字厂


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