RFID天线制作蚀刻法是怎么样的？

我国是个印刷大国，自改革开放以来凹印技术发展很快，特别是包装行业，从设备、技术到制造工艺水平也都进入了世界的先进行列，但是把这些装饰包装的技术引入到电子行业，尤其是引入我们PCB行业还是首次，虽然制造出的产品分辨率技术要求不是很高，但是轴对轴的高速生产模式对于一般PCB制造商而言还需学习凹印技术，并在凹印技术中加入挠性PCB的制造内容：
（1）轴对轴的自动凹印；
（2）双面同时凹印，UV干燥；
（3）双面蚀刻质量保证。
以前均采用包装凹印机进行改装（即由单面凹印改装为双面凹印），为满足挠性板和RFID的发展需求目前已经有国产的用于RFID天线专用的双面凹印机了，且精度能满足生产不再靠进口。
1.凹印蚀刻RFID天线的工艺流程（全部的轴对轴的方式生产）
（1）根据产品要求设计天线图形，其中包括天线长度和宽度和线间距，并选用铝箔厚度。
（2）制造凹印辊图形排样：根据生产规模和数量进行排样，保证每片间距的准确性。
蚀刻：蚀刻大都用三氧化铁，前者以浇涂蚀刻，后者则以辊子悬转浸入蚀液进行蚀刻，最后去膜或去墨。
激光雕刻：此种方法是较为先进方法，是将排样图直接输入计算机，然后将辊子置于雕刻机内进行激光雕刻制图形。
凹印天线辊图形的深浅：在一般凹印辊的图形制造中用户喜欢以深为宜，其原因在凹印时凹穴内油墨要含的多，尤其在凹印网纹图形或有层次的图形：如方便面袋，食品包装等，这些产品的凹穴深度大约有0.05mm，而较浅版约为0.035mm，在我们凹印天线图形，只是一层掩膜，一般约0.035mm或0.020mm就足够了，若为蚀刻方法制凹图形，蚀刻时一般有侧蚀，如果太深会使线条宽度增加。而激光雕刻则不会，从成本来考虑，蚀刻方法还有一席之地，而雕刻方法成本较高，若产品要求一般，从操作上考虑使用蚀刻的方法制造凹印图形辊也仍能满足生产要求。
凹印天线辊的检验：凹印天线辊是制造天线的主要部件：模具——直接关系着凹印天线的质量，进行严格检验是非常必要的，检验项目为：图形深度的检查和深度的一致性。图形线条宽度的检查，考虑到蚀刻后线条宽度和原设计的误差。
凹印天线辊的平直度：一般天线辊制图形保证它的硬度，还要在表面镀硬铬，但在电镀时易产生边缘效应，辊子的边缘厚而中间薄，这时就应返工，直到能保证它的平直度。
刮刀的作用：这里的刮刀是指当凹印辊悬转带上墨时，刮刀刮去多余的墨，只剩含留在图形凹穴内的墨，然后将凹穴内的油墨转印到承印物上，所以刮刀必须和凹印辊表面压平吻合不留任何缝
隙，才能获得满意的效果，所以凹印辊的表面硬度必须和刮刀匹配才行。
（3）油墨的选
择和应用作为掩膜必须具备以下几点：
a.较好的抗蚀刻能力和良好的使用性；
b.图形的忠实性和一般的耐挠性（收卷和放卷）；
c.固化干燥速度快。早些时候大都使用一般的感光抗蚀刻油墨。这需要两种干燥环境，一是预干燥（需远红外干燥），二则需UV固化才能满足其干燥条件，这需要两种干燥时间的匹配和版面时间的匹配，而且能源的浪费是可想而知的，同时也增加了设备的维修费用。随着技术的进步，现在都采用UV挠性快速固化油墨这种清洁节能材料；
d.良好的去墨性能，并非是一般UV固化抗蚀刻油墨都具备此功能，还能在5%NaOH和55℃中瞬间退除油墨的功能，目前此种油墨已经由力拓达科技研究成功并已经送到用户手中使用，并获得满意的效果。
油墨粘度的控制：因产品类型各异，设备千差万别，所以在使用油墨时所需粘度也有差别，但是现在用户应向供应商提出技术条件，使所供应到用户手中油墨不作任何稀释可直接应用，有的用户因使用条件的不同，当供墨槽遇停机时间较长，油墨粘度显著增加，这时就需进行调整粘度使其如初，但是随着墨槽油墨的使用也会出现粘度的变化，需重新调整，这不仅影响了质量也给操作者带来麻烦。如果设备不是安装在超净空间则受季节和天气的变化，粘度也在变化。最好的办法是安装一套恒温的油墨自动添加系统。最近本人给国内客户设计了这套系统并将得到采纳，无论从质量产量都有很大的提升，但较之国外进口的就便宜多了。方法是在两个供墨槽外增加一个输出管和一个输入管，同时连接一个贮墨缸，用泵同时供给两个供墨槽，若有恒温控制最为理想，这样供墨槽永远使用是新墨，而两个供墨槽的粘度绝对不会有任何差异。更重要的是两个供墨槽的液面永远是相同的控制高度。
憨盯垛甘艹仿讹湿番溅 油墨厚度的控制：使用UV挠性抗蚀刻油墨的作用是耐挠（收卷时不产生裂纹）耐蚀刻，所以不易太厚干燥后的厚度控制在4～6μm就足够了，太厚会引起干燥不彻底收卷后粘连，造成整卷报废。
凹印辊凹穴内油墨的转移，天线掩膜是由凹穴内的油墨转印到基材上的，在这个转印过程中有两种力起了作用，一是油墨的粘合力，当油墨的接触复铝箔的基材时油墨图形就转印到其表面了。另一个力就是在凹辊悬转时的向心力，也就是说凹辊凹穴的油墨，除了接触转印时还有一个向外的一个力加速了油墨和铝箔的粘合，这个力同凹印辊的转速有关，这个力也对油墨转印的薄厚有关。
油墨厚度的大概测算：油墨的转印靠凹槽的深度，凹槽内油墨的饱合度、油墨的粘度、凹辊的转速。按一般凹辊转速和中等粘度计算转印到铝箔的最大量也只有凹槽深的40%～50%，同时因悬转的作用槽内的含墨是也只有槽深的90%，所以油墨厚度就有这样一个公式：W=D·45%·90%·S式中D为深度，W为干燥后的实际墨厚，S为油墨固体含量，这也是一个粗略的测算。凹穴深度的纵槽比：早些时候不少企业制造凹辊时是要求制造凹辊商应保证有规定的深度，认为深比浅好，但是深了含墨虽多但在转印时油墨大部分会在凹穴时间长了反而造成堆积，不利于转移。相反，用蚀刻方法制造的凹辊虽较浅含墨虽不多，但能较多地转印至铝箔上，经过实践证明，线条的纵横比超过1.5：1时凹辊就无法用了，这时凹辊转运时将会产生残墨（即转印图形后瞬间还有墨）最理想的纵横比为1.2～1.3：1为宜。
2.UV能量的确认
（1）UV能量决定着油墨的固化程度（指在规定厚度的范围内）和普通UV油墨不同的是还有耐挠性的功能，因此单是用UV油墨的固化理论是不够的，这时需进行固化时间的测定以便确定本批油墨的固化速度，在生产中的在线测试比较困难，原因是要浪费十几米的基材，因此必须单独测试。
（2）光能量公式的运用：s=cmw·t，UV光源的选择，其峰值最好和油墨的峰值相匹配（供应商应向客户提供数据）。
UV功率的测试：将UV功率置于UV灯下（距离应和生产实物相同），便可测出UV灯的功率，再乘以时间就等于UV灯的能量，功能较全的能量计无需计算可直接读出mj/cm2。一般的常规应用1000W×2（或5000W）上下相同，调好速度即可。
3.天线图的蚀刻
（1）蚀刻设备的选择：因为是轴对轴的生产，选择设备时收放卷的精度，是本设备的一个指标，设备的价格是以收放卷的偏差精度来决定的。早些时候的收放卷偏差，如±2mm和±0.5mm的价格约差一倍，现在有了一套完整校正系统价格就落下来而且使用起来也方便很多。
（2）蚀刻液的选择和调整：蚀刻液大都选用H C L和添加一部分抑制剂，其浓度在25～28%左右，时间约30～50min不等。应说明的是被蚀刻的天线，双面铝箔的厚度和一般印制板最大的不同是厚度不同，即一面是另一面厚度的2倍左右，这时对设备就提出了新的要求——必需在规定时间内双面同时蚀刻完毕。这时应注意上下喷咀压力，喷咀的分布进行调整。
4.油墨的去除，去墨液为3.5～4%NaOH（1）油墨附着力对油墨去除的影响：要使油墨在短时间内去除，工艺条件应放在首位，但是上游工序中UV油墨的固化也是一个重要条件——固化时间一定按流程规定，且时间不可加长，否则到下道工序去墨时，在规定的工艺条件中将无法去掉或加长时间，这时都可使产品完全报废，所以对供应商的油墨进行进厂检验时，还需有一个固化条件的检查，确认数据。
（2）去墨的设备的选用：用于PCB一般的去墨设备交为简单，在操作上也没有什么特殊要求，但是用于轴对轴生产的形式，对于设备的各项技术指标要求较高，如果生产操作不慎报废的数量将是几十平米，对于去墨设备最大特点是膨胀段要长，要有充分的时间使UV墨进行膨胀，那么去墨区可稍短，最好是在瞬间去除，防止去墨液对铝箔本身的侵害。
（3）温度和溶液浓度的控制：去膜反应虽不和铝箔直接反应，但有时温度会升高，这时就需降温来保证去墨的质量。溶液浓度的控制必须先将去膜液分析含量下降时，按比例添加，以免造成过量添加而浸蚀铝箔，或添加不足去墨不完全。
（4）去墨工序的禁忌：千万不能将蚀刻线的尾端接列去墨线的首端，认为能一气呵成，因为两线的线，速度不同，凡是接到一起的都已经失败了。
5.常见的问题及解决方法
（1）堵版（亦称埋版或糊版）：图形模糊甚至在非墨表面，有浅层墨迹或印不出图形来。
原因：
①凹印图形雕刻的太浅，若电雕版深度不够或凹槽内壁不光滑或者镀铬层较厚均可造成堵版。
②凹印中空气的尘埃，塑料屑等因静电吸附于油墨中也可造成堵版。
③凹印中的因故停机，残留在版面上的残墨不及时清理，逐渐堆积也可造成堵版。
④凹印运行中没有及时添加新油墨使油墨的粘度加大，这时刮刀不易将非图文部分刮干净，若不及时清理致使凹槽被埋住，而造成堵版。
解决方案：
a.要根据各企业的设备情况调节运行速度——即刮刀刮墨后在印压点至转印经过的时间，以及转印后至UV干燥经过的时间控制。
b.保持油墨的粘度如初，如具备油墨的补加系统，应在油墨的出口处加滤网（200目以上）。和油墨供应商询问选择最佳的稀释剂，如果使用涂料粘度可控制在25±3s/25℃（4#杯）范围内即可。
c.手工添加油墨时不可将供墨槽中的油墨全部用光再添新墨，应在短时间内，增加添加次数而减少添加数量的方法，使供墨槽的油墨永远保持始初的粘度和液面高度。
（2）油墨附着力不牢：用常规检查墨面，用胶带粘拉，有脱落或部分脱落。
原因：
①表面处理程度不到位。
②UV固化不彻底（不充分）则油墨干燥不够。
③室内湿度太大，承印物上有水气。
解决方案：
a.检查表面是否处理干净。
b.检查UV能量是否符合工艺要求。
c.调整室内相对湿度。
（3）泛白：UV固化前表面泛白，而UV固化后也有泛白，颜色不艳。
原因：油墨UV固化以前，空气中的水分渗进墨中使表面泛白。
解决办法：注意补充供应商指定的溶剂，或除湿达到指定的相对湿度。
（4）油墨太厚：
原因：
①油墨粘度太高
②凹版线条太深
解决办法：调整粘度，更换指定深度的凹版。
（5）油墨太薄：
原因：
①油墨粘度太低；
②凹版太浅；
③凹版磨损严重。
解决办法：调整粘度，更换新凹版
（6）凹辊残墨和粘背：
原因：
①凹辊不光滑；
②印刷太快；
③收卷压力大，导致收卷芯压力增加。
解决办法：
a.清洗凹辊；
b.调整印刷速度；
c.调整收卷压力。
（7）图形边像不实，细线增粗严重：
原因：凹印压力不均匀或压力太大；油墨粘度低。
（8）规则性的拉线：
原因：刀口有缺口；油墨不细腻或有杂质。
解决办法：
a.更换刀片；
b.过滤油墨。
（9）脏版，刮墨不干净：
原因：刮刀弹性或硬度不足，刮刀与凹版接触不实或不平行。
解决办法：换刮刀，调整刮刀角度。

李春圃，邵磊，凹印蚀刻法制造RFID天线[J]，工艺技术，2009.10：23-27

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