薄膜開關制造技術(三)
一.電路的印刷技術
網版特殊印刷是從通常的絲網印刷技術所派生出來的一種全新網印技術，它雖然源于絲網印刷，但是由于它使用了特殊的網印手段，從而將網印技術推到一個嶄新的領域，例如在通常的絲網印刷中，保證印刷質量的要求是盡可能準確地將圖像再現在承印物上，在這里"再現性"是指印刷后的圖像與原稿圖象的一致性，但是在薄膜開關這一類的功能性絲網印刷產品中，不僅僅要考慮上述的再現性問題，它還要考慮網印在承印物"PET"上導體漿糊的厚實性、致密性、光潔性以及電參數的一致性，基于這些考慮，在印刷過程中就需要掌握某些決竅，例如刮墨時相對施工壓力要輕，而回墨時相對施加壓力要重（即輕壓重回）。在刮刀硬度選擇上要軟一些。還有在印刷前對承印物的處理，因為PET（亦稱聚酯薄膜）表面極性較差，對多數油墨（ 包括銀漿）的親和力較低，雖然銀漿生產廠家針對這一問題，選擇了適當的溶劑，力圖在未經處理的PET表面成功地進行印刷，但是由于PET中某些助劑、酯類物質的析出，以及作業過程中油污的粘附，都會使銀漿的附著力下降，為此，PET在印刷電路前宜進行一次活化處理，以提高PET表面極性。另外還要對PET進行熱穩定處理等等。
網版特殊印刷是從通常的絲網印刷技術所派生出來的一種全新網印技術，它雖然源于絲網印刷，但是由于它使用了特殊的網印手段，從而將網印技術推到一個嶄新的領域，例如在通常的絲網印刷中，保證印刷質量的要求是盡可能準確地將圖像再現在承印物上，在這里"再現性"是指印刷后的圖像與原稿圖象的一致性，但是在薄膜開關這一類的功能性絲網印刷產品中，不僅僅要考慮上述的再現性問題，它還要考慮網印在承印物"PET"上導體漿糊的厚實性、致密性、光潔性以及電參數的一致性，基于這些考慮，在印刷過程中就需要掌握某些決竅，例如刮墨時相對施工壓力要輕，而回墨時相對施加壓力要重（即輕壓重回）。在刮刀硬度選擇上要軟一些。還有在印刷前對承印物的處理，因為PET（亦稱聚酯薄膜）表面極性較差，對多數油墨（ 包括銀漿）的親和力較低，雖然銀漿生產廠家針對這一問題，選擇了適當的溶劑，力圖在未經處理的PET表面成功地進行印刷，但是由于PET中某些助劑、酯類物質的析出，以及作業過程中油污的粘附，都會使銀漿的附著力下降，為此，PET在印刷電路前宜進行一次活化處理，以提高PET表面極性。另外還要對PET進行熱穩定處理等等。
從上面對薄膜開關網印過程中的一系列處理方法，我們就明顯看到在網版特殊印刷中有別于一般絲網印刷技術特殊處理手段。當然，在薄膜開關的印刷過程中，還必須注意對銀漿金屬含量的選擇，即銀漿的品質如何。即使我們選擇了正確的網版制備技術、正確的網印技術及材料處理技術，由于我們使用的銀漿品質低劣，那么最后所生產的薄膜開關也必然是無法使用的廢品。
三，"架橋"技術中的網版制作
對于立交電路中的"架橋"技術，我們不僅要求印刷的涂料有優良的絕緣性，更重要的是通過對網版制備工藝的選擇，保證"橋"的厚實性，"橋"的厚度應滿足耐壓在200V以上。如果絕緣層偏薄，則涂料在耐壓性能下降，更不能防止"橋"上下相交導線因銀離子隨著溶濟的滲透產生的短路。
對于立交電路中的"架橋"技術，我們不僅要求印刷的涂料有優良的絕緣性，更重要的是通過對網版制備工藝的選擇，保證"橋"的厚實性，"橋"的厚度應滿足耐壓在200V以上。如果絕緣層偏薄，則涂料在耐壓性能下降，更不能防止"橋"上下相交導線因銀離子隨著溶濟的滲透產生的短路。
采用增加印刷次數的措施來提高絕緣層的厚度將是徒勞的。這不僅僅要增加很多工作量，同時多次增厚層間的結合力不太理想且使"橋"面所需要坡形受到影響。有效的方法之一是用鏤空板的制版技術去解決"橋"的厚實性問題，鏤空板可以選擇一定厚度的PET作為鏤空印板的基材。具體工藝是在架橋部位蒙上PET、按照所需要的部位把"橋"鏤空，再將其邊緣磨薄，構成"橋"口的坡度，這種制版技術盡管十分古老，然而制作方法十分簡便、經濟且效果極佳，是其它制版方法難以比擬的。四，面板網版制作技術
薄膜開關的面板層多采用毛面聚碳酸酯（即PC），經過絲網漏印的方法，將圖文、符號等印在PC片的光面。在面板層上，漏印的內容有文字、符號、色塊、透明窗。它們在面板上分別起著標稱、裝飾及提示作用。所以在網版制作中必須采取不同的工藝措施。
五，文字網版制作
面板上的文字，起著標示功能、傳遞指令、陳述內容的重要作用，它要求網印邊緣的光潔和筆劃的完整，因此文字網版的膜層要有一定的厚度，才能保證網印字跡墨層的渾厚，從而使字跡清晰、耐久、醒目、美觀。
不同厚度的感光菲林適用于不同的場合，如精細的文字就宜采用稍薄菲林，以提高字跡的清晰度，淺色的文字或直接采用三原色印刷的圖文，對菲林厚度的要求相應要厚，從而使色相更為純正。
六，鍵體網版制作
薄膜開關面板層上的圖形、框線，除一些特定的圖形外，一般都是指鍵體的輪廓。對鍵體輪廓的要求雖不像對文字的要求那么高，從降低制造成本出發，可采用直接法中的重氮感光膠制網版，只要是在網版制作過程中選擇高反差的掩膜版，使感光膠層曝光交聯充分，減少余膠的流失，就能夠提高圖形邊緣的質量。
七，封底網版的制作
封底層的作用一般可以歸納為填補區域、理平墨層、修正色相、增強阻光等幾方面。由于封底作用各異，對網版制作的選擇需視具體情況分別對待。
當封底的網版主要作用于填補區域、而這個填補的區域又是直接作用于鍵體的底色或者是面板大面積底色時，為了防止因墨層過薄而暴露開關電路的走勢或產生底色墨層不均的弊端，此時應考慮選擇網版稍厚膜層。當封底的網版主要作用于將背面已有的各道墨層進行一次全面的理平與覆蓋，一方面增加墨層的厚度（特別是鍵體墨層的厚度），達到耐磨、阻光的作用。當用于二次增厚墨層的網版，應選擇較薄的膜層、且黑色宜采用不易改變其它墨層色相的白色或淺色的色調，過厚的網版施墨量大，墨中溶劑含量相應增多，大面積墨層中溶劑的揮發，就可能使前面印刷的墨層產生龜裂，則弄巧成拙矣。
八，透明窗網版制作
薄膜開關的面板層上通常設有透明窗，它的作用是提供某一開關功能的建立與否與反映整機所處的工作狀態，以便操作人員或其它人員對整機的監控。從工藝上講，透明窗應該增進LED、LCD的發光效果，當然這和選擇發光元件波長相匹配的透明墨色相關。從制備透明窗網版來看，宜采用直接法制版，例如使用重氮感光膠，其膜層厚度應盡量制薄，同時絲網也應該選用單絲薄型絲網，使透明窗口的墨層薄而均勻，以維護發光元件的顯示效果。
九，粘膠層網版制作與印刷
薄膜開關是由多層薄膜粘接而成的整體，目前，以雙面不干膠為媒體的制作工藝已呈下降趨勢，其面板層及底板層的粘接，采用通過網印乳膠而獲得膠層的新工藝已呈發展的趨勢。網印乳膠的特點，具有雙面不干膠相同的粘度，表面平整，粘接過程不會產生氣泡且成本低廉，特別是在面板層的應用，可自由控制乳膠的印刷區域，避免了窗孔部位需去除膠層的麻煩。
十，網印乳膠的制版，應注意以下幾個方面
（1） 粗網目
只有較粗的網目，才有利于糊狀乳膠順利通過絲網。
（2） 耐水性
由于網印乳膠屬水溶性膠體，乳膠中含有大量水分，如采用通常的耐油性感光膠膜，則網版易遭破壞，若未備有耐水性感光膠，則應在網版制成后，采用涂層保護網版圖形。
（1） 粗網目
只有較粗的網目，才有利于糊狀乳膠順利通過絲網。
（2） 耐水性
由于網印乳膠屬水溶性膠體，乳膠中含有大量水分，如采用通常的耐油性感光膠膜，則網版易遭破壞，若未備有耐水性感光膠，則應在網版制成后，采用涂層保護網版圖形。
（3） 厚膜層
感光膜層要厚，特別在網版承印面的膜層要遠比刮印面膜要厚。
（4） 桔皮狀
網印乳膠的網版圖形應采用不規則桔皮狀，只有若干個獨立的構成桔皮狀的圖形，才有可能利用圖形的邊界，承受印料表面張力，允許圖形（乳膠）堆積較厚而不流散，同時桔皮狀乳膠在粘貼時能釋放膠層中的空氣，達到粘貼平整、牢固之目的。
感光膜層要厚，特別在網版承印面的膜層要遠比刮印面膜要厚。
（4） 桔皮狀
網印乳膠的網版圖形應采用不規則桔皮狀，只有若干個獨立的構成桔皮狀的圖形，才有可能利用圖形的邊界，承受印料表面張力，允許圖形（乳膠）堆積較厚而不流散，同時桔皮狀乳膠在粘貼時能釋放膠層中的空氣，達到粘貼平整、牢固之目的。
（5）除了上述要求外，印刷時易采用較高的網版間隙，刮印平角小于450，回漿時壓力要大一些。
11，十一，網印隔離層
從薄膜開關的結構來看，兩片電路間必須有一層隔離層，它起著分離電路、控制開關行程、導通氣流的作用。盡管目前的隔離層已被性能優良的"三文治"所取代，目前采用網印點狀膠粒以替代隔離層，"三文治"的新工藝研究已告成功，它是隔離層工藝的最新成果。所謂"點膠狀粒隔離層"，就是在上、下電路之間，網印一層具有高張力、高彈力的粘性乳膠，使上、下電路得到隔離。該工藝的推廣應用不僅簡化了工藝、節約了成本，特別在某些特殊的場合，如透明電路中的應用，更有獨到之處。
11，十一，網印隔離層
從薄膜開關的結構來看，兩片電路間必須有一層隔離層，它起著分離電路、控制開關行程、導通氣流的作用。盡管目前的隔離層已被性能優良的"三文治"所取代，目前采用網印點狀膠粒以替代隔離層，"三文治"的新工藝研究已告成功，它是隔離層工藝的最新成果。所謂"點膠狀粒隔離層"，就是在上、下電路之間，網印一層具有高張力、高彈力的粘性乳膠，使上、下電路得到隔離。該工藝的推廣應用不僅簡化了工藝、節約了成本，特別在某些特殊的場合，如透明電路中的應用，更有獨到之處。
1，印刷時常見故障及解決辦法
印刷時常見故障及解決辦法參見表4-22.
常見故障 產生原因 解決辦法
圖形斷線及砂眼 1， 網版上有臟物，堵孔，油污。
2， 網版上有余膠。
3， 刮板不平，刮印力足。
4， 油墨太濃或干燥快。
1， 及時擦除污物，酒精洗承印物。
2， 少量用醫針扎通或重新作網版。
3， 磨刮板，調整印機刮板壓力
4， 調稀油墨或慢干劑 圖形線條變粗
1， 油墨太稀。
2， 印時用力過大，繃網松。
3， 擦網后溶劑未干。
1加原墨調濃
2，調整印機刮板壓力
3，用于布多擦 版面有墨臟
1， 網版上有針孔。
2， 網版用時太長，膠層太薄。
1， 用封網漿或膠帶修補。
2， 重作網版陰版印刷時墨層不均勻
1， 兩端邊墊的不平。
2， 油墨剩底。
1， 墊平兩端工裝。
2， 換油墨線條有明顯鋸齒狀
1， 用網太粗，繃網角度不合適。
2， 油墨太稠，干燥太快。
1，用270-350目T型網，繃網角度宜用 22.50、450.
2，調稀油墨。感光膠層不牢、斷裂
1， 絲網處理不凈。
2， 曝光不足或過度。
3， 感光膠變質。
1， 重新處理
2， 曝光時間適當
3， 換新感光膠。
印刷時常見故障及解決辦法參見表4-22.
常見故障 產生原因 解決辦法
圖形斷線及砂眼 1， 網版上有臟物，堵孔，油污。
2， 網版上有余膠。
3， 刮板不平，刮印力足。
4， 油墨太濃或干燥快。
1， 及時擦除污物，酒精洗承印物。
2， 少量用醫針扎通或重新作網版。
3， 磨刮板，調整印機刮板壓力
4， 調稀油墨或慢干劑 圖形線條變粗
1， 油墨太稀。
2， 印時用力過大，繃網松。
3， 擦網后溶劑未干。
1加原墨調濃
2，調整印機刮板壓力
3，用于布多擦 版面有墨臟
1， 網版上有針孔。
2， 網版用時太長，膠層太薄。
1， 用封網漿或膠帶修補。
2， 重作網版陰版印刷時墨層不均勻
1， 兩端邊墊的不平。
2， 油墨剩底。
1， 墊平兩端工裝。
2， 換油墨線條有明顯鋸齒狀
1， 用網太粗，繃網角度不合適。
2， 油墨太稠，干燥太快。
1，用270-350目T型網，繃網角度宜用 22.50、450.
2，調稀油墨。感光膠層不牢、斷裂
1， 絲網處理不凈。
2， 曝光不足或過度。
3， 感光膠變質。
1， 重新處理
2， 曝光時間適當
3， 換新感光膠。
4，油墨顏色調配配方舉例（％）
珍珠白 白墨98、深黃2
淺駝色 白墨63、黑墨2、大紅21、深黃14
湖藍 白墨47、藍墨42.黃墨11
天藍 白墨94、藍墨6
淺灰 白墨89、藍墨1、黑墨10
中灰 白墨74、藍墨1、黑墨25
深灰 白墨65、藍墨1、黑墨34
淺綠 藍墨16、黃墨5、淺黃79
軍綠 藍墨13、黃墨44、大紅43
深綠 藍墨52、黃墨11、淺黃37
桔黃 黃墨85、大紅15
米黃 白墨82、黃墨14、大紅4
棕色 黃墨3、 黑墨3、大紅94
玫瑰紅 白墨46、紅墨54
橙紅 黃墨53、紅墨47
6，新穎的模具制造方法
薄膜開關在生產過程中，隔離層及隔離窗口、導氣槽，外形整體成型，電路層鼓泡以及面板層按鍵壓凸都需要成型模具或壓凸模具。雖然用傳統金屬模具制作法（線切割/機械加工法）成本很高，如果該產品批量大（數千件以上），其平均單件模具費用并不算高。但是我們常常遇到的是批次加工數量多則幾百件、少則幾十件的情況，此時若仍采用上述模具制造法。顯然昂貴的模具開發費將成為困擾客戶和生產廠家的特大困難，為此就產生了以鋼刀條成形為刀口模具的簡易代用模具。一套以鋼刀條制成的簡易刀口模成本僅幾十元錢，這種刀口模在薄膜開關行業已普遍使用。
珍珠白 白墨98、深黃2
淺駝色 白墨63、黑墨2、大紅21、深黃14
湖藍 白墨47、藍墨42.黃墨11
天藍 白墨94、藍墨6
淺灰 白墨89、藍墨1、黑墨10
中灰 白墨74、藍墨1、黑墨25
深灰 白墨65、藍墨1、黑墨34
淺綠 藍墨16、黃墨5、淺黃79
軍綠 藍墨13、黃墨44、大紅43
深綠 藍墨52、黃墨11、淺黃37
桔黃 黃墨85、大紅15
米黃 白墨82、黃墨14、大紅4
棕色 黃墨3、 黑墨3、大紅94
玫瑰紅 白墨46、紅墨54
橙紅 黃墨53、紅墨47
6，新穎的模具制造方法
薄膜開關在生產過程中，隔離層及隔離窗口、導氣槽，外形整體成型，電路層鼓泡以及面板層按鍵壓凸都需要成型模具或壓凸模具。雖然用傳統金屬模具制作法（線切割/機械加工法）成本很高，如果該產品批量大（數千件以上），其平均單件模具費用并不算高。但是我們常常遇到的是批次加工數量多則幾百件、少則幾十件的情況，此時若仍采用上述模具制造法。顯然昂貴的模具開發費將成為困擾客戶和生產廠家的特大困難，為此就產生了以鋼刀條成形為刀口模具的簡易代用模具。一套以鋼刀條制成的簡易刀口模成本僅幾十元錢，這種刀口模在薄膜開關行業已普遍使用。
在高科技絲網印刷中，常常會遇到一些似乎與網印技術毫不相關的問題，但是這些看似無關卻直接會影響產品質量的問題正是網印工作者必須要掌握的。例如在SMT技術中，錫焊膏的粘度、粒度、開頭并不僅僅關系到印料的過網性，錫焊膏藥的選擇還直接關系到網印后再流焊的焊接質量，如果錫焊膏藥選擇不當，將會產生印制電路板焊盤間的橋接、焊錫珠等現象。在薄膜開關制造技術中，模具制造方法又是一明顯例證。
薄膜開關面板層上的按鍵通過模具（通常是整體模具）壓成凸起狀，俗稱立體鍵薄膜開關；在中華人民共和國機械行業標準《薄膜鍵盤技術條件》中稱之為"有壓力點（有手感）的薄膜鍵盤"。立體鍵的優點除了增加薄膜開關外觀的美感之外，更重要的是在對按鍵施加外力時操作者可獲得手指觸覺及薄膜回復時產生的"咔嗒"聲響的聽覺反饋，可增進操作者對該按鍵已經工作（導通）的信任感，特別是結構設計上沒有隔離層的超薄膜開關以及以硬性印制電路板（PWB）或撓性印制電路板（FPC）作為電路層的薄膜開關的面板層的按鍵更是必須設計成立體鍵。但是傳統的模具制造方法價格過于昂貴，無論是廠家自行生產或委托他人代制，客戶均大多難以接受?？刹捎闷渌椒ㄟM行立體鍵薄膜開關模具的生產。但不適宜使用以單個沖頭充作模具的簡易方法，因為這種方法在壓凸時無法對位，其所壓凸起之按鍵勢必會出現歪歪扭扭的現象，因而對壓凸模具而言，一定要整體一次成型。例如1987年筆者曾以全新的模具加工方法為湖南省某廠設計、制作了一套用于大、中專學生用組合量具本不足人民幣400元。利用這種新穎的方法所制作的模具精度極高（符合國家計量局二級計量標準）且工藝簡單、加工周期短。將這種方法引入薄膜開關按鍵壓凸模具（一次成型整體性模具）的制造是完全可行的（模個制造成本可控制在100-400元之間）。當然，在薄膜開關的模個制造上并非一定要拘于哪一種模式，只要制造的模具質量精良、工藝簡便、成本低廉即可。
毫無疑問，造價低廉、質量精良的薄膜開關壓凸模具的推廣，既減輕了用戶的經濟負擔，同時也增強了薄膜開關生產廠家的市場競爭實力。從薄膜開關制造工藝來看，網版及印刷的特殊處理是因為絲網印刷產品在高技術領域的應用及功能性印料導入到絲網印刷產品中，這就是使得薄膜開關制造技術較之常規的絲網印刷技術要更為復雜，這不僅僅是因為涉及到新型的特殊印料，同時還涉及到諸如承印物的處理、網版制造、印刷技巧等等。
我們認為，隨著電子工業的飛速民發展，將會給以薄膜開關為代表的絲網印刷的獨立的電子產品帶來新的生機和活力，采用特殊網印工藝、使電子元件（如阻容元件、電感元件、指示元件）與薄膜開關組成一體化的平面技術不是沒有可能；它將使薄膜開關的功能更完善、使用更簡便、整機制造成本更低廉。
