プリント基板カーボンオイルプロセスは特別で広く使用されている技術です。 PCB 基板の特定の領域にカーボン オイルを印刷し、硬化して特定の抵抗値のカーボン フィルムを形成することにより、従来の抵抗コンポーネントの一部を置き換え、電気接続を実現し、特定の機能を提供する上で重要な役割を果たします。
1、カーボンオイルプロセスの原理
カーボンオイルは主にカーボン粉末、樹脂、溶剤などで構成されています。カーボン粉末は良好な導電性を与え、樹脂はカーボン膜がPCB基板にしっかりと接着することを保証し、溶剤はコーティングプロセス中に粘度を調整する役割を果たし、コーティングが完了すると徐々に蒸発します。カーボンオイルを基板の所定の位置に塗布し、乾燥・硬化させると、形成されたカーボン膜がワイヤーのように機能し、信号を伝達することができます。たとえば、リモコンの PCB では、ボタンの下の対応する領域にカーボン オイルが印刷され、ボタンと回路間の導電性を実現し、信号の伝達を完了します。
2、処理の流れのステップ
(1) カーボンオイルの準備
製品の選択: PCB の使用要件に基づいて、適切なカーボン オイル製品を選択します。カーボンオイル製品が異なれば、カーボン粉末の含有量、粒径、樹脂の種類などの性能パラメータが異なるため、実際のニーズに正確に合わせる必要があります。たとえば、高い導電性が必要なシナリオでは、炭素粉末含有量が高く、抵抗率が低いカーボン オイルを選択する必要があります。
粘度調整：カーボンオイルを適切な粘度に調整することは、シルクスクリーン印刷の品質を確保する上で重要なステップです。粘度はスクリーン印刷装置とプロセス要件に応じて調整する必要があります。粘度が高すぎるとカーボンオイルがスクリーンを通過しにくくなり、印刷ムラが生じます。カーボンオイルは粘度が低く流れやすいため、印刷パターンの変形を引き起こす可能性があります。通常、シルクスクリーン印刷は、カーボンオイルの粘度に対する環境要因の影響を軽減するために、温度20度〜25度、相対湿度40%〜60%の環境で行われます。
(2) スクリーン印刷用カーボンオイル
装置のデバッグ: スクリーン印刷装置が最適な動作状態にあることを確認します。スクリーン印刷機のプラットフォームは、水平性と平坦性を確保し、PCB とスクリーンが良好に接触する条件を作り出すために高精度レベルで校正する必要があります。-同時に、スクリーンがスクリーン印刷機のフレームにしっかりと固定されており、張力が均一に分散されていることを確認して、スクリーンの取り付けを確認してください。金網の張力は、金網の材質、メッシュサイズ、カーボンオイルの特性に応じて調整してください。メッシュサイズの高いワイヤーメッシュの場合は、通常、カーボンオイルがワイヤーメッシュをよりよく通過できるように、張力を適切に高める必要があります。
印刷操作: あらかじめ混合した粘度のカーボン オイルをシルク スクリーンの一端に注ぎ、スクレーパーを使用してカーボン オイルを塗布します。スクレーパーの材質、硬さ、角度はシルクスクリーン印刷の効果に大きく影響します。一般的にスクレーパは適度な硬さで刃先が滑らかなものを選択し、スクレーパ角度は45度から75度の間で管理します。コーティング中、スクレーパーはスクリーン上を適切な速度と圧力で移動し、スクリーン表面にカーボンオイルを均一に分散させます。作業中は、カーボンオイルの粘度、金網のメッシュサイズ、カーボンオイル領域の複雑さに応じて、スクレーパーの速度と圧力をリアルタイムに調整する必要があります。速度が速すぎるため、カーボン オイルがメッシュ パターンを完全に埋めることができません。速度が遅すぎると金網にカーボンオイルがたまりやすくなります。過度の圧力はワイヤーメッシュの変形を引き起こし、カーボンオイルコーティングの厚さが不均一になる可能性があります。圧力が低すぎるため、カーボンオイルが金網をスムーズに通過できません。
特別な領域の処理: カーボン オイルの広い領域の場合、1 枚のシルク スクリーンでは厚さと均一性の要件を満たさない可能性があり、複数のシルク スクリーンが必要になります。カーボン オイルを平らにし、蓄積や気泡の形成を避けるために、各シルク スクリーン印刷の間に適切な間隔をあけてください。スクリーン印刷を複数回行う場合は、カーボン油膜の品質を安定させるため、スクレーパーの移動方向と速度を毎回一定にしてください。曲線や角、入り組んだ模様など複雑な形状の部分は、シルクスクリーン印刷の難易度が上がります。コーナーでは、スクレーパーの速度を適切に下げて、カーボン オイルがコーナーを確実に満たすようにします。湾曲した領域の場合は、スクレーパーに均一な圧力を維持して、湾曲に沿ってカーボンオイルをスムーズに移動させます。最初に主要部分を印刷し、最初の乾燥後に印刷の詳細を補足する段階的なスクリーン印刷方法も使用できます。
(3) 乾燥・固化
シルク スクリーン印刷が完了した後、PCB を乾燥および硬化させてカーボン オイルの溶剤を蒸発させ、樹脂を固化させ、安定した導電膜を形成します。カーボンオイルの種類に応じて、加熱や紫外線照射など、さまざまな乾燥・硬化方法があります。加熱硬化を例にとると、温度や時間などのパラメータを厳密に管理する必要があります。温度が高すぎたり、時間が長すぎるとカーボン油膜に亀裂が入ったり、変色したりすることがあります。温度が低すぎたり、時間が不十分な場合はカーボンオイルが完全に硬化せず、導電性や密着性に影響を与えます。たとえば、一部のカーボンオイルは約 150 度で 30 分間加熱して硬化する必要があります。
(4) 試験と品質管理
厚さ検出：厚さ測定器を使用してカーボン油膜の厚さを測定し、要求を満たしているかどうかを判断します。アプリケーションシナリオが異なれば、カーボンオイル膜の厚さに対する要件も異なります。たとえば、一般的なボタン用途の場合、1 回のシルク スクリーン印刷のカーボン オイルの厚さは 0.3 ～ 1.0 ミルで、許容誤差は ± 0.3 ミルです。カーボン オイルの厚さが 1.0 ミルを超える必要がある場合は、カーボン オイルの厚さが 1.0 ～ 2.0 ミル、公差が ± 0.4 ミルで 2 回目の再印刷が必要です。
導電率テスト: 電気テストを通じて、カーボンオイル領域が正常に導電できるかどうかを検証し、その導電率が設計要件を満たしていることを確認します。例えば、マルチメーターなどを用いてカーボン油膜の抵抗値を測定し、設計上の抵抗値と比較することができます。
外観検査：カーボン油膜の外観品質を確認し、気泡、ピンホール、傷などの欠陥がないか検査します。導電性の低下を引き起こす気泡やピンホール、カーボン油膜の局所的な破壊を引き起こす傷など、カーボンオイルの性能に影響を与える欠陥があります。
品質要件を満たしていない PCB の場合、製品の品質が基準を満たしていることを確認するために、再加工または修理処理が必要です。
3、注意事項
表面処理の制限：銀または錫の表面処理が施された版には、カーボンオイルを直接印刷することはできません。銀や錫のメッキは表面が酸化しやすいため、カーボンオイルを印刷する際に表面に傷がつきやすくなります。カーボンオイルを印刷する場合は、カーボンオイルを印刷してから銀または錫の蒸着処理を行う必要がありますが、その場合、カーボンオイルの印刷部分も銀または錫でコーティングされてしまいます。
設計と製造の連携: 設計段階では、カーボン オイルとソルダー マスクの窓の大きさの関係など、製造の実現可能性を十分に考慮する必要があります。カーボン オイル ウィンドウがソルダー マスク ウィンドウより小さい場合、ソルダー マスク ウィンドウはカーボン オイル ウィンドウよりも片側で少なくとも 2MIL 大きく保たれ、カーボン オイル PAD 間のソルダー マスク ブリッジは維持される必要があります。ソルダーマスク窓とカーボンオイル窓が似ている場合、スクリーン印刷時にカーボンオイルが若干不足しないようにソルダーマスク窓の形状を変更する必要があります。