噴墨技術(shù)在印刷線(xiàn)路板領(lǐng)域的應用
2010-05-05 09:07 來(lái)源：中國噴墨網(wǎng) 責編：Quincy
【CPP114】訊：一、噴墨型電路技術(shù)概述
印刷線(xiàn)路板（PCB）最初起源就是以印刷制程制作電路板的電路圖型，只是后來(lái)因為對于線(xiàn)路的解析度要求提高，而印刷制程又無(wú)法滿(mǎn)足，故改以具有較高線(xiàn)路解析度的黃光微影制程取代。不過(guò)近年印刷技術(shù)不斷的改良，一些先進(jìn)的印刷術(shù)如噴墨（InkJet Printing）、網(wǎng)�。⊿creen Printing）、平版印刷（Flexography Printing）及凹版印刷（Gravure Printing），可以將線(xiàn)路印制的解析度由數百u(mài)m提升到數十um讓使用印刷術(shù)進(jìn)行線(xiàn)路制作又重新獲得探討。近年不斷強調的綠色環(huán)保制程也是另一個(gè)拉升印刷術(shù)廣為討論的原因，因為印刷術(shù)的使用可以減少電路制作過(guò)程中材料的浪費，同時(shí)可以減縮制程的步驟達到節能及減廢。印制技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)如下。
1. 制程步驟減少：可將電路板線(xiàn)路制作的上光阻、曝光、顯影、蝕刻以及光阻剝離步驟減縮，改以印制光阻、導體線(xiàn)路以及絕緣材料在基板上，免除使用工作底片以及光罩。
2. 材料使用減少：可以減少光阻、顯影液、蝕刻液以及剝膜劑等化學(xué)藥劑的使用，同時(shí)也免除制程的廢棄物及廢液的處理。
3. 制程轉換容易：可直接藉由電腦數位化處理，直接將所要的線(xiàn)路印制在基材上，不用再配合產(chǎn)品的不同而準備光置以及模具及設備。
4. 細線(xiàn)化線(xiàn)路：黃光制程的PCB線(xiàn)路制程能力為L(cháng)/S=3 mil/3mil，研發(fā)能力為2mil/2mil，印制線(xiàn)路若是搭配良好的材料及設備可以達到1mil/1mil的解析度。
5. 低成本制程：可以減少光阻、顯影液、蝕刻液以及剝膜劑等化學(xué)藥劑的使用，減少材料成本，此外因為制程步驟減少，也可以增加廠(chǎng)房空間使用彈性。
以噴墨技術(shù)制作PCB的實(shí)例當以EPSON為范例，EPSON利用噴墨原有技術(shù)進(jìn)行改良，目前已有CBIT（Circuit Board Innovation by Ink Jet Technology）透過(guò)其量產(chǎn)的噴墨機臺搭配金屬導體及絕緣材料在PI上做十層板，并以此為基礎選定COF為首例標的。
二、市場(chǎng)概況
1.市場(chǎng)規模
噴墨技術(shù)制作線(xiàn)路能否成功的應用于PCB線(xiàn)路制作，影響因子分別有制程、成本、材料進(jìn)行觀(guān)察。
制程：噴墨技術(shù)目前還在持續發(fā)展中，PCB是需要大量快速生產(chǎn)的行業(yè)，所以噴墨技術(shù)的生產(chǎn)速度及良率能否與現有黃光制程相同，或更佳會(huì )是影響能否在未來(lái)取代黃光制程成為主流的原因。
成本：由于噴墨技術(shù)仍在發(fā)展中，目前的材料以及設備的成本都相當高，所以材料以及設備的成本都偏高，未來(lái)能夠降低的幅度有多大，會(huì )是影響其能否進(jìn)入主流市場(chǎng)原因之一。
材料：導電油墨是否可以與設備達到良好配合，包括黏度/流量以及分子量、不會(huì )堵住噴墨頭、導電油墨的奈米金屬導體配方，目前已商品化的材料以使用銀Ag的材料為主，因為銅還必需要克服氧化的問(wèn)題。但是銀為貴金屬、價(jià)格高，能否降低成本或是開(kāi)發(fā)奈米銅的導電漿體將是重點(diǎn)。
因為材料是由金屬粉體漿化制成，在噴墨線(xiàn)路后仍需要經(jīng)過(guò)燒結，但也因為混合其它物質(zhì)漿化讓金屬粉體分布平均，所以使的燒結過(guò)的導體線(xiàn)路有阻抗的問(wèn)題存在，故過(guò)細的線(xiàn)路電性的傳導就會(huì )產(chǎn)生問(wèn)題，故也因為這個(gè)原因初期僅能運用在不講求細線(xiàn)路的一般家電用單/雙面板為主。
因為以上種種限制，所以PCB廠(chǎng)商對于采用噴墨技術(shù)裹足不前，也讓噴墨技術(shù)發(fā)展的資訊在市場(chǎng)上高度不透明，阻隔了對噴墨技術(shù)有興趣想嘗試的廠(chǎng)商投入，故IEK預估在2012年之前僅有極少數廠(chǎng)商利用噴墨技術(shù)，應用在PCB上光阻以及絲網(wǎng)印刷用以標示PCB上其它零組件的位置。使用噴墨技術(shù)用于線(xiàn)路制作僅止于研發(fā)以及原型產(chǎn)品的生產(chǎn)，且成功開(kāi)發(fā)的廠(chǎng)商相當少，真正要能夠將IJP用于制作導電線(xiàn)路的產(chǎn)品也以線(xiàn)寬線(xiàn)距70um~100um的單、雙面軟板以及硬板為主，超過(guò)100um的線(xiàn)路產(chǎn)品考量成本會(huì )以網(wǎng)印技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，故讓噴墨技術(shù)制造的PCB市場(chǎng)成長(cháng)相當緩慢。預估2012年全球使用噴墨技術(shù)用在電路板導電線(xiàn)路制作上的市場(chǎng)規�？梢赃_到0.09百萬(wàn)美元，2013年市場(chǎng)規�？梢赃_到0.5百萬(wàn)美元，如圖1。2012年之前?大多數的廠(chǎng)商僅止于試制品，不會(huì )量產(chǎn)。到2013年噴墨技術(shù)對電路板產(chǎn)業(yè)仍?xún)H為嘗試性的新技術(shù)，能否在2013年之后有機會(huì )導入到較寬線(xiàn)路電路板的應用，仍需要仰賴(lài)材料特性、材料及設備成本以及噴頭所能夠制作的線(xiàn)路寬窄而訂。
三、投資噴墨線(xiàn)路基板要件
PCB廠(chǎng)商是否愿意以噴墨技術(shù)進(jìn)行PCB的生產(chǎn)，需要考量廠(chǎng)商的營(yíng)運策略、以及噴墨技術(shù)本身的材料、設備發(fā)展情況。
1. 營(yíng)運策略
PCB廠(chǎng)商本身所生產(chǎn)的產(chǎn)品類(lèi)型會(huì )影響是否適合導入噴墨線(xiàn)路生產(chǎn)技術(shù)，目前的噴墨線(xiàn)路制作導體線(xiàn)路，目前還不夠成熟以致無(wú)法量產(chǎn)，若在未來(lái)五年之內可以量產(chǎn)，也會(huì )以應用在層數低、線(xiàn)路寬、導體要求阻抗較寬松的產(chǎn)品上，所以商品化的初期較有機會(huì )出現在單、雙面板以及RFID基板上，由于這些產(chǎn)品的線(xiàn)路較寬，對線(xiàn)路的阻抗要求也較寬松較有機會(huì )切入。
由于噴墨線(xiàn)路基板相較曝光、顯影、蝕刻制程在線(xiàn)路制作的速度仍然慢上許多，所以講求大量快速生產(chǎn)的PCB業(yè)者對于采用噴墨技術(shù)較無(wú)誘因，反而是產(chǎn)品多樣化、多批次生產(chǎn)的業(yè)者有較大的誘因采用噴墨技術(shù)。長(cháng)遠的觀(guān)察噴墨線(xiàn)路技術(shù)的確是可以減少PCB制程中的廢料，以達到環(huán)保以及節能的目的，若是PCB廠(chǎng)商對于導入環(huán)保制程有急迫需求，可以考慮使用噴墨線(xiàn)路技術(shù)于線(xiàn)路要求較低的產(chǎn)品上，至于細線(xiàn)路則仍然是以采用現有制程為主。
2. 材料發(fā)展
噴墨線(xiàn)路基板能否商品化最重要的就是材料以及設備的相搭配發(fā)展。包括材料使用奈米級金屬粉體混合漿 料，金屬粉體粒子不能過(guò)大以免堵塞設備噴頭，此外由于金屬粉體漿料做為線(xiàn)路后仍需要經(jīng)高溫燒結才能夠達到導電良好的特性，所以考量基板本身的特性，金屬粉子需達到40nm以下才能夠以200℃以下的溫度進(jìn)行燒結，這也才是基板所能夠承受的溫度。
目前所使用的金屬粉體漿料以納米銀為主，不過(guò)銀為貴金屬所以成本也相對的高，至于目前用在線(xiàn)路制作的納米銅，則是因為銅易氧化的問(wèn)題難以克服，所以目前沒(méi)有使用銅的金屬粉體漿料使為材料。
3. 設備發(fā)展及投資
目前噴墨線(xiàn)路的設備各廠(chǎng)仍在發(fā)展中，許多都仍然是實(shí)驗室設備，或是出售后必需簽保密合約不能公開(kāi)。日本的設備廠(chǎng)商算是相當早投入開(kāi)發(fā)的，挾帶著(zhù)日本的材料以及設備優(yōu)勢共同開(kāi)發(fā)，目前噴墨線(xiàn)路設備依機臺的大小約在新臺幣600～1000多萬(wàn)之間。以目前設備的成熟度，以及其與材料商緊密配合的程度，使用某家廠(chǎng)商的設備必需會(huì )使用搭配的材料，以避免噴墨頭損害，故目前不管是購置成本或是材料專(zhuān)屬性都很高，短期內成本難以降低。
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1. 制程步驟減少：可將電路板線(xiàn)路制作的上光阻、曝光、顯影、蝕刻以及光阻剝離步驟減縮，改以印制光阻、導體線(xiàn)路以及絕緣材料在基板上，免除使用工作底片以及光罩。
2. 材料使用減少：可以減少光阻、顯影液、蝕刻液以及剝膜劑等化學(xué)藥劑的使用，同時(shí)也免除制程的廢棄物及廢液的處理。
3. 制程轉換容易：可直接藉由電腦數位化處理，直接將所要的線(xiàn)路印制在基材上，不用再配合產(chǎn)品的不同而準備光置以及模具及設備。
4. 細線(xiàn)化線(xiàn)路：黃光制程的PCB線(xiàn)路制程能力為L(cháng)/S=3 mil/3mil，研發(fā)能力為2mil/2mil，印制線(xiàn)路若是搭配良好的材料及設備可以達到1mil/1mil的解析度。
5. 低成本制程：可以減少光阻、顯影液、蝕刻液以及剝膜劑等化學(xué)藥劑的使用，減少材料成本，此外因為制程步驟減少，也可以增加廠(chǎng)房空間使用彈性。
以噴墨技術(shù)制作PCB的實(shí)例當以EPSON為范例，EPSON利用噴墨原有技術(shù)進(jìn)行改良，目前已有CBIT（Circuit Board Innovation by Ink Jet Technology）透過(guò)其量產(chǎn)的噴墨機臺搭配金屬導體及絕緣材料在PI上做十層板，并以此為基礎選定COF為首例標的。
二、市場(chǎng)概況
1.市場(chǎng)規模
噴墨技術(shù)制作線(xiàn)路能否成功的應用于PCB線(xiàn)路制作，影響因子分別有制程、成本、材料進(jìn)行觀(guān)察。
制程：噴墨技術(shù)目前還在持續發(fā)展中，PCB是需要大量快速生產(chǎn)的行業(yè)，所以噴墨技術(shù)的生產(chǎn)速度及良率能否與現有黃光制程相同，或更佳會(huì )是影響能否在未來(lái)取代黃光制程成為主流的原因。
成本：由于噴墨技術(shù)仍在發(fā)展中，目前的材料以及設備的成本都相當高，所以材料以及設備的成本都偏高，未來(lái)能夠降低的幅度有多大，會(huì )是影響其能否進(jìn)入主流市場(chǎng)原因之一。
材料：導電油墨是否可以與設備達到良好配合，包括黏度/流量以及分子量、不會(huì )堵住噴墨頭、導電油墨的奈米金屬導體配方，目前已商品化的材料以使用銀Ag的材料為主，因為銅還必需要克服氧化的問(wèn)題。但是銀為貴金屬、價(jià)格高，能否降低成本或是開(kāi)發(fā)奈米銅的導電漿體將是重點(diǎn)。
因為材料是由金屬粉體漿化制成，在噴墨線(xiàn)路后仍需要經(jīng)過(guò)燒結，但也因為混合其它物質(zhì)漿化讓金屬粉體分布平均，所以使的燒結過(guò)的導體線(xiàn)路有阻抗的問(wèn)題存在，故過(guò)細的線(xiàn)路電性的傳導就會(huì )產(chǎn)生問(wèn)題，故也因為這個(gè)原因初期僅能運用在不講求細線(xiàn)路的一般家電用單/雙面板為主。
因為以上種種限制，所以PCB廠(chǎng)商對于采用噴墨技術(shù)裹足不前，也讓噴墨技術(shù)發(fā)展的資訊在市場(chǎng)上高度不透明，阻隔了對噴墨技術(shù)有興趣想嘗試的廠(chǎng)商投入，故IEK預估在2012年之前僅有極少數廠(chǎng)商利用噴墨技術(shù)，應用在PCB上光阻以及絲網(wǎng)印刷用以標示PCB上其它零組件的位置。使用噴墨技術(shù)用于線(xiàn)路制作僅止于研發(fā)以及原型產(chǎn)品的生產(chǎn)，且成功開(kāi)發(fā)的廠(chǎng)商相當少，真正要能夠將IJP用于制作導電線(xiàn)路的產(chǎn)品也以線(xiàn)寬線(xiàn)距70um~100um的單、雙面軟板以及硬板為主，超過(guò)100um的線(xiàn)路產(chǎn)品考量成本會(huì )以網(wǎng)印技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，故讓噴墨技術(shù)制造的PCB市場(chǎng)成長(cháng)相當緩慢。預估2012年全球使用噴墨技術(shù)用在電路板導電線(xiàn)路制作上的市場(chǎng)規�？梢赃_到0.09百萬(wàn)美元，2013年市場(chǎng)規�？梢赃_到0.5百萬(wàn)美元，如圖1。2012年之前?大多數的廠(chǎng)商僅止于試制品，不會(huì )量產(chǎn)。到2013年噴墨技術(shù)對電路板產(chǎn)業(yè)仍?xún)H為嘗試性的新技術(shù)，能否在2013年之后有機會(huì )導入到較寬線(xiàn)路電路板的應用，仍需要仰賴(lài)材料特性、材料及設備成本以及噴頭所能夠制作的線(xiàn)路寬窄而訂。
三、投資噴墨線(xiàn)路基板要件
PCB廠(chǎng)商是否愿意以噴墨技術(shù)進(jìn)行PCB的生產(chǎn)，需要考量廠(chǎng)商的營(yíng)運策略、以及噴墨技術(shù)本身的材料、設備發(fā)展情況。
1. 營(yíng)運策略
PCB廠(chǎng)商本身所生產(chǎn)的產(chǎn)品類(lèi)型會(huì )影響是否適合導入噴墨線(xiàn)路生產(chǎn)技術(shù)，目前的噴墨線(xiàn)路制作導體線(xiàn)路，目前還不夠成熟以致無(wú)法量產(chǎn)，若在未來(lái)五年之內可以量產(chǎn)，也會(huì )以應用在層數低、線(xiàn)路寬、導體要求阻抗較寬松的產(chǎn)品上，所以商品化的初期較有機會(huì )出現在單、雙面板以及RFID基板上，由于這些產(chǎn)品的線(xiàn)路較寬，對線(xiàn)路的阻抗要求也較寬松較有機會(huì )切入。
由于噴墨線(xiàn)路基板相較曝光、顯影、蝕刻制程在線(xiàn)路制作的速度仍然慢上許多，所以講求大量快速生產(chǎn)的PCB業(yè)者對于采用噴墨技術(shù)較無(wú)誘因，反而是產(chǎn)品多樣化、多批次生產(chǎn)的業(yè)者有較大的誘因采用噴墨技術(shù)。長(cháng)遠的觀(guān)察噴墨線(xiàn)路技術(shù)的確是可以減少PCB制程中的廢料，以達到環(huán)保以及節能的目的，若是PCB廠(chǎng)商對于導入環(huán)保制程有急迫需求，可以考慮使用噴墨線(xiàn)路技術(shù)于線(xiàn)路要求較低的產(chǎn)品上，至于細線(xiàn)路則仍然是以采用現有制程為主。
2. 材料發(fā)展
噴墨線(xiàn)路基板能否商品化最重要的就是材料以及設備的相搭配發(fā)展。包括材料使用奈米級金屬粉體混合漿 料，金屬粉體粒子不能過(guò)大以免堵塞設備噴頭，此外由于金屬粉體漿料做為線(xiàn)路后仍需要經(jīng)高溫燒結才能夠達到導電良好的特性，所以考量基板本身的特性，金屬粉子需達到40nm以下才能夠以200℃以下的溫度進(jìn)行燒結，這也才是基板所能夠承受的溫度。
目前所使用的金屬粉體漿料以納米銀為主，不過(guò)銀為貴金屬所以成本也相對的高，至于目前用在線(xiàn)路制作的納米銅，則是因為銅易氧化的問(wèn)題難以克服，所以目前沒(méi)有使用銅的金屬粉體漿料使為材料。
3. 設備發(fā)展及投資
目前噴墨線(xiàn)路的設備各廠(chǎng)仍在發(fā)展中，許多都仍然是實(shí)驗室設備，或是出售后必需簽保密合約不能公開(kāi)。日本的設備廠(chǎng)商算是相當早投入開(kāi)發(fā)的，挾帶著(zhù)日本的材料以及設備優(yōu)勢共同開(kāi)發(fā)，目前噴墨線(xiàn)路設備依機臺的大小約在新臺幣600～1000多萬(wàn)之間。以目前設備的成熟度，以及其與材料商緊密配合的程度，使用某家廠(chǎng)商的設備必需會(huì )使用搭配的材料，以避免噴墨頭損害，故目前不管是購置成本或是材料專(zhuān)屬性都很高，短期內成本難以降低。
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