薄膜開關在撓性聚碳酸酯或聚酯薄膜上用導電漿料印刷觸點電路製成的開關,是觸點開關的一種。 薄膜開關的優點是整體扁平、體形薄、質量小、防塵性好、耐水性優良,屬半封閉結構。另外,面板設計和顏色的選擇自由度大。其應用範圍正向臺式計算機、影印機、傳真機、玩具、方型計算機、文書處理機等領域擴充套件。 薄膜開關製作工藝一般是: 電極板處理→製作絲網印版→網印銀漿→乾燥→網印碳精漿→乾燥→衝壓加工→網印面板→裝配。 下面簡要介紹薄膜開關材料及網印工藝。
1.基材 適用於製作薄膜開關面板的基材有以下幾種: (1)聚碳酸酯薄膜 聚碳酸酯薄膜的使用溫度範圍極大(-135~135℃),當溫度或溼度變時,這種材料的效能變化不大,從而保證了面板能在各類儀器、各種惡劣環境下使用。 (2)聚氯乙烯薄膜 耐溫效能較差,特別是在高溫條件下,其軟化溫度為59℃,彈性不及聚碳酸酯薄膜好。但它具有較高的延伸率(130%),又因其價格低廉,故適合於在一般條件下使用。 (3)聚酯薄膜 彈性及耐溫性均較好,價格介於聚碳酸酯薄膜與聚氯乙烯薄膜之間。但因其薄膜的表面難以加工成亞光型的紋理,多呈透明狀片材,同時聚酯薄膜的表面對絕大多數的塑料油墨不能獲得滿意的印刷效果,一般需採用特定的專用油墨。 (4)聚乙烯薄膜 聚乙烯薄膜具有較好的物理效能和化學特性,並能耐多種化學藥品,如醇類、脂肪烴類、芳烴類、酯類、酮類及醇醚類等。但聚乙烯薄膜的售價較高。
2.網印工藝 (1)絲網印版的製作 ①絲網選擇:印製面板一般選用180~240目絲網,當印刷面板的字元、鍵框等有外形輪廓要求時,要選用稍高目數的絲網,但以不超過300~500目為好。 印製銀漿觸點,一般選用180~240目絲網。導電銀漿系由導電效能良好的金屬銀漿中金屬銀微粒的大小及形狀、金屬銀固體組分含量不盡相同。金屬銀微粒是決定開關電路阻值的主要因素,在印製導體電路時,應設法讓導體銀的微炷順利通過絲網,因此所選用絲網的目數不宜過細。過細的絲網雖然印出的線條挺直,能印製出外觀好看的電路圖形,但是在顯微狀態下,它只是一層疏鬆的結構,金屬銀微粒的固體含量很少,這是由於銀微粒大部分未能通過絲網,這樣的圖形不僅電阻較大,同時對電路的導電性和使用壽命均有影響,不能滿足實際應用。 ②製版方法。直接法、間接法,直間法均可採用。印刷面板多采用法制版;印刷觸點、電路可採用間接法的3號感光膜製版。製版時曝光宜充分,以減少膜層的損失,提高邊緣銳度。膜層厚,印刷墨層則厚,厚實的導電墨層是提高導電性、減小阻值的先決條件。 (2)印刷 ①面板網印。面板網印與一般塑料薄膜網印相似,只是印刷在面板背面,即印刷在面板的非觸控面,以保證薄膜開關面板上的圖文永久清晰,不受磨損。塑料油墨品種繁多,但效能各異。油墨的乾燥時間,表幹約為0.5小時,實幹則需5小時以上。由於薄膜開關面板要經過多次套色印刷,故應注意各色墨印刷的間隔時間。為保證油墨的印刷適性,印製過程最好在恆溫、恆溼的條件下進行。 在印刷色序上,應遵循先深色後淺色的原則。對於大面積的面板底色或色塊,特別是淺淡色色塊以印兩次為好,這樣墨層增厚,墨色飽滿,並提高了油墨遮蓋力。但要避免色彩重疊,出現陰影。 全部套印完後,還需在除透明窗孔外的面板上印一層背色,通常稱為封底層。封底層具有防止墨層磨損,保護面板圖文、色彩的作用,同時也使背面的印墨得到一次全面的清理,提高遮蓋能力,以防止暴露出面板背面的電路。用於封底層的油墨最好採用銀墨,它一方面具有遮蓋力強的特點,另一方面它不會改變油墨的色相,並能把前面的墨色襯托得更為鮮豔。 面板上的透明窗為了增強指示或顯示效果並掩蓋透明窗後面的元件輪廓,通常需印刷透明的色彩。印刷有色透明窗需採用專用的透明色墨,其視窗的顏色應與發光元件的色彩相同,這樣由於波長匹配,才能提高發光元件的清晰度。印刷透明窗宜使用薄形絲網和較薄的版膜,並改用硬性刮板,使墨層印得薄而均勻。 此外,薄膜開關的面板要多次重複套印,同時還需與電路、隔離層裝配成一個整體,因此面板的定痊基準就顯得格外重要。在印製面板時應充分注意到套印基準的統一,而這個基準的選擇應特別注意使加工圖的設計基準與工藝基準、測量基準、裝配套準完全一致,從而保證薄膜開關的精度。 ②開關電路網印。印製開關電路的印料最常用的為銀漿,因其為黏稠的糊狀物,故又稱為銀糊。用銀漿通過絲網印刷的方法加工電子元件,雖由來已久,但大多屬於高溫燒結還原型。而薄膜開關電路中所用的銀漿,受基材耐溫特性的限制,必須採用低溫固化型銀漿。印製薄膜開關電路的銀漿,目前種類較多,效能與品質差異也很大。評估銀漿的效能應從電阻率、固體含量、金屬微粒的粒度,結合強度、固化溫度等幾方面加以評定,然後選用。由於銀漿價值昂貴,其品質又關係到薄膜開關的導電效能,故應從慎選用。 刮印時,應遵循重回輕刮的原則。採取這種刮印方法,是因為銀漿的黏度比普通油墨黏稠,同時還含有金屬固體成分的原因。所謂重回輕刮,就是回墨時對銀漿有一定的擠壓力,迫使其填滿版膜上的過墨部位;輕刮實際上是在網上清理銀漿並切斷的印料的過程,圖形的飽滿與否已經由“重回”所決定,過大的印刷力會使圖形變形。
3.乾燥 導電銀漿中的各種溶劑與助劑的存在,都對電阻率有一定的影響,要使它們從導電電路中釋放出來,主要依靠熱風乾燥使其揮發。乾燥溫度一般控制在85-90℃為宜,在熱風下恆溫40分鐘。實踐證明,乾燥不徹底的導電圖形往往要比干燥徹底的圖形電阻值高數10倍。