薄膜开关制造技术(三)
一.电路的印刷技术
网版特殊印刷是从通常的丝网印刷技术所派生出来的一种全新网印技术，它虽然源于丝网印刷，但是由于它使用了特殊的网印手段，从而将网印技术推到一个崭新的领域，例如在通常的丝网印刷中，保证印刷质量的要求是尽可能准确地将图像再现在承印物上，在这里"再现性"是指印刷后的图像与原稿图象的一致性，但是在薄膜开关这一类的功能性丝网印刷产品中，不仅仅要考虑上述的再现性问题，它还要考虑网印在承印物"PET"上导体浆糊的厚实性、致密性、光洁性以及电参数的一致性，基于这些考虑，在印刷过程中就需要掌握某些决窍，例如刮墨时相对施工压力要轻，而回墨时相对施加压力要重（即轻压重回）。在刮刀硬度选择上要软一些。还有在印刷前对承印物的处理，因为PET（亦称聚酯薄膜）表面极性较差，对多数油墨（ 包括银浆）的亲和力较低，虽然银浆生产厂家针对这一问题，选择了适当的溶剂，力图在未经处理的PET表面成功地进行印刷，但是由于PET中某些助剂、酯类物质的析出，以及作业过程中油污的粘附，都会使银浆的附着力下降，为此，PET在印刷电路前宜进行一次活化处理，以提高PET表面极性。另外还要对PET进行热稳定处理等等。
网版特殊印刷是从通常的丝网印刷技术所派生出来的一种全新网印技术，它虽然源于丝网印刷，但是由于它使用了特殊的网印手段，从而将网印技术推到一个崭新的领域，例如在通常的丝网印刷中，保证印刷质量的要求是尽可能准确地将图像再现在承印物上，在这里"再现性"是指印刷后的图像与原稿图象的一致性，但是在薄膜开关这一类的功能性丝网印刷产品中，不仅仅要考虑上述的再现性问题，它还要考虑网印在承印物"PET"上导体浆糊的厚实性、致密性、光洁性以及电参数的一致性，基于这些考虑，在印刷过程中就需要掌握某些决窍，例如刮墨时相对施工压力要轻，而回墨时相对施加压力要重（即轻压重回）。在刮刀硬度选择上要软一些。还有在印刷前对承印物的处理，因为PET（亦称聚酯薄膜）表面极性较差，对多数油墨（ 包括银浆）的亲和力较低，虽然银浆生产厂家针对这一问题，选择了适当的溶剂，力图在未经处理的PET表面成功地进行印刷，但是由于PET中某些助剂、酯类物质的析出，以及作业过程中油污的粘附，都会使银浆的附着力下降，为此，PET在印刷电路前宜进行一次活化处理，以提高PET表面极性。另外还要对PET进行热稳定处理等等。
从上面对薄膜开关网印过程中的一系列处理方法，我们就明显看到在网版特殊印刷中有别于一般丝网印刷技术特殊处理手段。当然，在薄膜开关的印刷过程中，还必须注意对银浆金属含量的选择，即银浆的品质如何。即使我们选择了正确的网版制备技术、正确的网印技术及材料处理技术，由于我们使用的银浆品质低劣，那么最后所生产的薄膜开关也必然是无法使用的废品。
三，"架桥"技术中的网版制作
对于立交电路中的"架桥"技术，我们不仅要求印刷的涂料有优良的绝缘性，更重要的是通过对网版制备工艺的选择，保证"桥"的厚实性，"桥"的厚度应满足耐压在200V以上。如果绝缘层偏薄，则涂料在耐压性能下降，更不能防止"桥"上下相交导线因银离子随着溶济的渗透产生的短路。
对于立交电路中的"架桥"技术，我们不仅要求印刷的涂料有优良的绝缘性，更重要的是通过对网版制备工艺的选择，保证"桥"的厚实性，"桥"的厚度应满足耐压在200V以上。如果绝缘层偏薄，则涂料在耐压性能下降，更不能防止"桥"上下相交导线因银离子随着溶济的渗透产生的短路。
采用增加印刷次数的措施来提高绝缘层的厚度将是徒劳的。这不仅仅要增加很多工作量，同时多次增厚层间的结合力不太理想且使"桥"面所需要坡形受到影响。有效的方法之一是用镂空板的制版技术去解决"桥"的厚实性问题，镂空板可以选择一定厚度的PET作为镂空印板的基材。具体工艺是在架桥部位蒙上PET、按照所需要的部位把"桥"镂空，再将其边缘磨薄，构成"桥"口的坡度，这种制版技术尽管十分古老，然而制作方法十分简便、经济且效果极佳，是其它制版方法难以比拟的。四，面板网版制作技术
薄膜开关的面板层多采用毛面聚碳酸酯（即PC），经过丝网漏印的方法，将图文、符号等印在PC片的光面。在面板层上，漏印的内容有文字、符号、色块、透明窗。它们在面板上分别起着标称、装饰及提示作用。所以在网版制作中必须采取不同的工艺措施。
五，文字网版制作
面板上的文字，起着标示功能、传递指令、陈述内容的重要作用，它要求网印边缘的光洁和笔划的完整，因此文字网版的膜层要有一定的厚度，才能保证网印字迹墨层的浑厚，从而使字迹清晰、耐久、醒目、美观。
不同厚度的感光菲林适用于不同的场合，如精细的文字就宜采用稍薄菲林，以提高字迹的清晰度，浅色的文字或直接采用三原色印刷的图文，对菲林厚度的要求相应要厚，从而使色相更为纯正。
六，键体网版制作
薄膜开关面板层上的图形、框线，除一些特定的图形外，一般都是指键体的轮廓。对键体轮廓的要求虽不像对文字的要求那么高，从降低制造成本出发，可采用直接法中的重氮感光胶制网版，只要是在网版制作过程中选择高反差的掩膜版，使感光胶层曝光交联充分，减少余胶的流失，就能够提高图形边缘的质量。
七，封底网版的制作
封底层的作用一般可以归纳为填补区域、理平墨层、修正色相、增强阻光等几方面。由于封底作用各异，对网版制作的选择需视具体情况分别对待。
当封底的网版主要作用于填补区域、而这个填补的区域又是直接作用于键体的底色或者是面板大面积底色时，为了防止因墨层过薄而暴露开关电路的走势或产生底色墨层不均的弊端，此时应考虑选择网版稍厚膜层。当封底的网版主要作用于将背面已有的各道墨层进行一次全面的理平与覆盖，一方面增加墨层的厚度（特别是键体墨层的厚度），达到耐磨、阻光的作用。当用于二次增厚墨层的网版，应选择较薄的膜层、且黑色宜采用不易改变其它墨层色相的白色或浅色的色调，过厚的网版施墨量大，墨中溶剂含量相应增多，大面积墨层中溶剂的挥发，就可能使前面印刷的墨层产生龟裂，则弄巧成拙矣。
八，透明窗网版制作
薄膜开关的面板层上通常设有透明窗，它的作用是提供某一开关功能的建立与否与反映整机所处的工作状态，以便操作人员或其它人员对整机的监控。从工艺上讲，透明窗应该增进LED、LCD的发光效果，当然这和选择发光元件波长相匹配的透明墨色相关。从制备透明窗网版来看，宜采用直接法制版，例如使用重氮感光胶，其膜层厚度应尽量制薄，同时丝网也应该选用单丝薄型丝网，使透明窗口的墨层薄而均匀，以维护发光元件的显示效果。
九，粘胶层网版制作与印刷
薄膜开关是由多层薄膜粘接而成的整体，目前，以双面不干胶为媒体的制作工艺已呈下降趋势，其面板层及底板层的粘接，采用通过网印乳胶而获得胶层的新工艺已呈发展的趋势。网印乳胶的特点，具有双面不干胶相同的粘度，表面平整，粘接过程不会产生气泡且成本低廉，特别是在面板层的应用，可自由控制乳胶的印刷区域，避免了窗孔部位需去除胶层的麻烦。
十，网印乳胶的制版，应注意以下几个方面
（1） 粗网目
只有较粗的网目，才有利于糊状乳胶顺利通过丝网。
（2） 耐水性
由于网印乳胶属水溶性胶体，乳胶中含有大量水分，如采用通常的耐油性感光胶膜，则网版易遭破坏，若未备有耐水性感光胶，则应在网版制成后，采用涂层保护网版图形。
（1） 粗网目
只有较粗的网目，才有利于糊状乳胶顺利通过丝网。
（2） 耐水性
由于网印乳胶属水溶性胶体，乳胶中含有大量水分，如采用通常的耐油性感光胶膜，则网版易遭破坏，若未备有耐水性感光胶，则应在网版制成后，采用涂层保护网版图形。
（3） 厚膜层
感光膜层要厚，特别在网版承印面的膜层要远比刮印面膜要厚。
（4） 桔皮状
网印乳胶的网版图形应采用不规则桔皮状，只有若干个独立的构成桔皮状的图形，才有可能利用图形的边界，承受印料表面张力，允许图形（乳胶）堆积较厚而不流散，同时桔皮状乳胶在粘贴时能释放胶层中的空气，达到粘贴平整、牢固之目的。
感光膜层要厚，特别在网版承印面的膜层要远比刮印面膜要厚。
（4） 桔皮状
网印乳胶的网版图形应采用不规则桔皮状，只有若干个独立的构成桔皮状的图形，才有可能利用图形的边界，承受印料表面张力，允许图形（乳胶）堆积较厚而不流散，同时桔皮状乳胶在粘贴时能释放胶层中的空气，达到粘贴平整、牢固之目的。
（5）除了上述要求外，印刷时易采用较高的网版间隙，刮印平角小于450，回浆时压力要大一些。
11，十一，网印隔离层
从薄膜开关的结构来看，两片电路间必须有一层隔离层，它起着分离电路、控制开关行程、导通气流的作用。尽管目前的隔离层已被性能优良的"三文治"所取代，目前采用网印点状胶粒以替代隔离层，"三文治"的新工艺研究已告成功，它是隔离层工艺的最新成果。所谓"点胶状粒隔离层"，就是在上、下电路之间，网印一层具有高张力、高弹力的粘性乳胶，使上、下电路得到隔离。该工艺的推广应用不仅简化了工艺、节约了成本，特别在某些特殊的场合，如透明电路中的应用，更有独到之处。
11，十一，网印隔离层
从薄膜开关的结构来看，两片电路间必须有一层隔离层，它起着分离电路、控制开关行程、导通气流的作用。尽管目前的隔离层已被性能优良的"三文治"所取代，目前采用网印点状胶粒以替代隔离层，"三文治"的新工艺研究已告成功，它是隔离层工艺的最新成果。所谓"点胶状粒隔离层"，就是在上、下电路之间，网印一层具有高张力、高弹力的粘性乳胶，使上、下电路得到隔离。该工艺的推广应用不仅简化了工艺、节约了成本，特别在某些特殊的场合，如透明电路中的应用，更有独到之处。
1，印刷时常见故障及解决办法
印刷时常见故障及解决办法参见表4-22.
常见故障 产生原因 解决办法
图形断线及砂眼 1， 网版上有脏物，堵孔，油污。
2， 网版上有余胶。
3， 刮板不平，刮印力足。
4， 油墨太浓或干燥快。
1， 及时擦除污物，酒精洗承印物。
2， 少量用医针扎通或重新作网版。
3， 磨刮板，调整印机刮板压力
4， 调稀油墨或慢干剂 图形线条变粗
1， 油墨太稀。
2， 印时用力过大，绷网松。
3， 擦网后溶剂未干。
1加原墨调浓
2，调整印机刮板压力
3，用于布多擦 版面有墨脏
1， 网版上有针孔。
2， 网版用时太长，胶层太薄。
1， 用封网浆或胶带修补。
2， 重作网版阴版印刷时墨层不均匀
1， 两端边垫的不平。
2， 油墨剩底。
1， 垫平两端工装。
2， 换油墨线条有明显锯齿状
1， 用网太粗，绷网角度不合适。
2， 油墨太稠，干燥太快。
1，用270-350目T型网，绷网角度宜用 22.50、450.
2，调稀油墨。感光胶层不牢、断裂
1， 丝网处理不净。
2， 曝光不足或过度。
3， 感光胶变质。
1， 重新处理
2， 曝光时间适当
3， 换新感光胶。
印刷时常见故障及解决办法参见表4-22.
常见故障 产生原因 解决办法
图形断线及砂眼 1， 网版上有脏物，堵孔，油污。
2， 网版上有余胶。
3， 刮板不平，刮印力足。
4， 油墨太浓或干燥快。
1， 及时擦除污物，酒精洗承印物。
2， 少量用医针扎通或重新作网版。
3， 磨刮板，调整印机刮板压力
4， 调稀油墨或慢干剂 图形线条变粗
1， 油墨太稀。
2， 印时用力过大，绷网松。
3， 擦网后溶剂未干。
1加原墨调浓
2，调整印机刮板压力
3，用于布多擦 版面有墨脏
1， 网版上有针孔。
2， 网版用时太长，胶层太薄。
1， 用封网浆或胶带修补。
2， 重作网版阴版印刷时墨层不均匀
1， 两端边垫的不平。
2， 油墨剩底。
1， 垫平两端工装。
2， 换油墨线条有明显锯齿状
1， 用网太粗，绷网角度不合适。
2， 油墨太稠，干燥太快。
1，用270-350目T型网，绷网角度宜用 22.50、450.
2，调稀油墨。感光胶层不牢、断裂
1， 丝网处理不净。
2， 曝光不足或过度。
3， 感光胶变质。
1， 重新处理
2， 曝光时间适当
3， 换新感光胶。
4，油墨颜色调配配方举例（％）
珍珠白 白墨98、深黄2
浅驼色 白墨63、黑墨2、大红21、深黄14
湖蓝 白墨47、蓝墨42.黄墨11
天蓝 白墨94、蓝墨6
浅灰 白墨89、蓝墨1、黑墨10
中灰 白墨74、蓝墨1、黑墨25
深灰 白墨65、蓝墨1、黑墨34
浅绿 蓝墨16、黄墨5、浅黄79
军绿 蓝墨13、黄墨44、大红43
深绿 蓝墨52、黄墨11、浅黄37
桔黄 黄墨85、大红15
米黄 白墨82、黄墨14、大红4
棕色 黄墨3、 黑墨3、大红94
玫瑰红 白墨46、红墨54
橙红 黄墨53、红墨47
6，新颖的模具制造方法
薄膜开关在生产过程中，隔离层及隔离窗口、导气槽，外形整体成型，电路层鼓泡以及面板层按键压凸都需要成型模具或压凸模具。虽然用传统金属模具制作法（线切割/机械加工法）成本很高，如果该产品批量大（数千件以上），其平均单件模具费用并不算高。但是我们常常遇到的是批次加工数量多则几百件、少则几十件的情况，此时若仍采用上述模具制造法。显然昂贵的模具开发费将成为困扰客户和生产厂家的特大困难，为此就产生了以钢刀条成形为刀口模具的简易代用模具。一套以钢刀条制成的简易刀口模成本仅几十元钱，这种刀口模在薄膜开关行业已普遍使用。
珍珠白 白墨98、深黄2
浅驼色 白墨63、黑墨2、大红21、深黄14
湖蓝 白墨47、蓝墨42.黄墨11
天蓝 白墨94、蓝墨6
浅灰 白墨89、蓝墨1、黑墨10
中灰 白墨74、蓝墨1、黑墨25
深灰 白墨65、蓝墨1、黑墨34
浅绿 蓝墨16、黄墨5、浅黄79
军绿 蓝墨13、黄墨44、大红43
深绿 蓝墨52、黄墨11、浅黄37
桔黄 黄墨85、大红15
米黄 白墨82、黄墨14、大红4
棕色 黄墨3、 黑墨3、大红94
玫瑰红 白墨46、红墨54
橙红 黄墨53、红墨47
6，新颖的模具制造方法
薄膜开关在生产过程中，隔离层及隔离窗口、导气槽，外形整体成型，电路层鼓泡以及面板层按键压凸都需要成型模具或压凸模具。虽然用传统金属模具制作法（线切割/机械加工法）成本很高，如果该产品批量大（数千件以上），其平均单件模具费用并不算高。但是我们常常遇到的是批次加工数量多则几百件、少则几十件的情况，此时若仍采用上述模具制造法。显然昂贵的模具开发费将成为困扰客户和生产厂家的特大困难，为此就产生了以钢刀条成形为刀口模具的简易代用模具。一套以钢刀条制成的简易刀口模成本仅几十元钱，这种刀口模在薄膜开关行业已普遍使用。
在高科技丝网印刷中，常常会遇到一些似乎与网印技术毫不相关的问题，但是这些看似无关却直接会影响产品质量的问题正是网印工作者必须要掌握的。例如在SMT技术中，锡焊膏的粘度、粒度、开头并不仅仅关系到印料的过网性，锡焊膏药的选择还直接关系到网印后再流焊的焊接质量，如果锡焊膏药选择不当，将会产生印制电路板焊盘间的桥接、焊锡珠等现象。在薄膜开关制造技术中，模具制造方法又是一明显例证。
薄膜开关面板层上的按键通过模具（通常是整体模具）压成凸起状，俗称立体键薄膜开关；在中华人民共和国机械行业标准《薄膜键盘技术条件》中称之为"有压力点（有手感）的薄膜键盘"。立体键的优点除了增加薄膜开关外观的美感之外，更重要的是在对按键施加外力时操作者可获得手指触觉及薄膜回复时产生的"咔嗒"声响的听觉反馈，可增进操作者对该按键已经工作（导通）的信任感，特别是结构设计上没有隔离层的超薄膜开关以及以硬性印制电路板（PWB）或挠性印制电路板（FPC）作为电路层的薄膜开关的面板层的按键更是必须设计成立体键。但是传统的模具制造方法价格过于昂贵，无论是厂家自行生产或委托他人代制，客户均大多难以接受。可采用其它方法进行立体键薄膜开关模具的生产。但不适宜使用以单个冲头充作模具的简易方法，因为这种方法在压凸时无法对位，其所压凸起之按键势必会出现歪歪扭扭的现象，因而对压凸模具而言，一定要整体一次成型。例如1987年笔者曾以全新的模具加工方法为湖南省某厂设计、制作了一套用于大、中专学生用组合量具本不足人民币400元。利用这种新颖的方法所制作的模具精度极高（符合国家计量局二级计量标准）且工艺简单、加工周期短。将这种方法引入薄膜开关按键压凸模具（一次成型整体性模具）的制造是完全可行的（模个制造成本可控制在100-400元之间）。当然，在薄膜开关的模个制造上并非一定要拘于哪一种模式，只要制造的模具质量精良、工艺简便、成本低廉即可。
毫无疑问，造价低廉、质量精良的薄膜开关压凸模具的推广，既减轻了用户的经济负担，同时也增强了薄膜开关生产厂家的市场竞争实力。从薄膜开关制造工艺来看，网版及印刷的特殊处理是因为丝网印刷产品在高技术领域的应用及功能性印料导入到丝网印刷产品中，这就是使得薄膜开关制造技术较之常规的丝网印刷技术要更为复杂，这不仅仅是因为涉及到新型的特殊印料，同时还涉及到诸如承印物的处理、网版制造、印刷技巧等等。
我们认为，随着电子工业的飞速民发展，将会给以薄膜开关为代表的丝网印刷的独立的电子产品带来新的生机和活力，采用特殊网印工艺、使电子元件（如阻容元件、电感元件、指示元件）与薄膜开关组成一体化的平面技术不是没有可能；它将使薄膜开关的功能更完善、使用更简便、整机制造成本更低廉。
