厚膜網版印刷和設備的進步之淺見
; 韓仁志
隨(sui)著(zhu)人們(men)對生(sheng)活水平的(de)日(ri)益提高(gao)，對美好生(sheng)活向往的(de)追(zhui)求不斷提升(sheng)，對一些(xie)高(gao)精尖的(de)技術(shu)和產品提出(chu)了(le)更高(gao)的(de)要求，而高(gao)精尖的(de)產品更需要高(gao)精尖的(de)工藝、設備來配套制造(zao)。網版(ban)印刷技術(shu)在高(gao)精尖制造(zao)的(de)一些(xie)領域里就起(qi)到了(le)特(te)殊作用。
一、厚膜印刷與高精尖領域
在航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天、軍(jun)工(gong)、新能源(yuan)領域、家用電(dian)(dian)器(qi)(qi)等方面的(de)(de)(de)(de)厚(hou)膜網版(ban)印刷，可以節省空間，簡化結構，做(zuo)到輕、小、精，從而節省了(le)成本(ben)，提(ti)升(sheng)產品的(de)(de)(de)(de)性能。比如，厚(hou)膜網印被廣泛應(ying)用于(yu)速熱(re)熱(re)水器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)，可以減少(shao)能源(yuan)的(de)(de)(de)(de)浪(lang)費(fei)，做(zuo)到即開即熱(re)；應(ying)用于(yu)新能源(yuan)汽車領域中的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)池，可以做(zuo)到更(geng)小的(de)(de)(de)(de)體積，更(geng)優(you)的(de)(de)(de)(de)導電(dian)(dian)性和儲(chu)電(dian)(dian)；應(ying)用于(yu)GPS定位系統，以更(geng)小的(de)(de)(de)(de)體積獲(huo)得更(geng)優(you)的(de)(de)(de)(de)信(xin)號；還有電(dian)(dian)子煙中的(de)(de)(de)(de)發(fa)熱(re)管等等。至于(yu)航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天領域的(de)(de)(de)(de)應(ying)用，涉及保(bao)密不作表述。
由于(yu)(yu)(yu)厚膜(mo)(mo)(mo)印刷(shua)的(de)(de)漿料，多采用銀、金、鈀、鎳(nie)、鉻等元素，從而(er)達到良好的(de)(de)導(dao)電性(xing)，而(er)厚膜(mo)(mo)(mo)印刷(shua)的(de)(de)涂(tu)布(bu)膜(mo)(mo)(mo)厚的(de)(de)要求一(yi)般在(zai)(zai)0.01～0.05 mm之間不等，但對(dui)于(yu)(yu)(yu)膜(mo)(mo)(mo)厚的(de)(de)均(jun)勻性(xing)、一(yi)致(zhi)性(xing)卻是有更高的(de)(de)要求，一(yi)般會(hui)在(zai)(zai)0.015 mm的(de)(de)限值。傳統的(de)(de)工藝技(ji)術是人工把(ba)網版(ban)貼(tie)緊產品(pin)表面，用膠刮把(ba)漿料均(jun)勻地涂(tu)布(bu)在(zai)(zai)產品(pin)表面；但這種方式對(dui)一(yi)些平面產品(pin)還(huan)能(neng)勉強使用，對(dui)于(yu)(yu)(yu)現代化電子產品(pin)對(dui)網印技(ji)術的(de)(de)日益提高的(de)(de)要求，以及對(dui)于(yu)(yu)(yu)圓柱面、錐(zhui)面以及一(yi)些異形(xing)面肯定是行不通的(de)(de)。
針對(dui)這種情況就要求有一種穩(wen)定優異的厚(hou)膜網(wang)印機(ji)器來進行，本文只對(dui)平面(mian)、圓面(mian)、錐面(mian)網(wang)印厚(hou)膜作逐(zhu)個分析，有些(xie)異形面(mian)要做移(yi)印等(deng)，后敘再論。
一、厚膜印刷的決定因素
膜層(ceng)厚度(du)會影(ying)(ying)響到結合力(li)、可(ke)焊性、電阻率等，是電子(zi)產(chan)品、電子(zi)元件(jian)生產(chan)工藝的(de)一個不(bu)可(ke)或缺的(de)指標(biao)。影(ying)(ying)響膜層(ceng)厚度(du)的(de)因素很(hen)多(duo)：絲網版張力(li)、膠刮(gua)運行的(de)平穩性、漿(jiang)料的(de)適印(yin)性、承印(yin)物材質、印(yin)刷機的(de)穩定(ding)性等，這些都是要一個長期測(ce)試過(guo)程，并且(qie)穩定(ding)后(hou)再不(bu)能(neng)改變。
刮刀角度(du)、壓力運行的平(ping)穩性(xing)、網(wang)距、印刷(shua)(shua)速(su)度(du)，這些(xie)直(zhi)接牽涉(she)到印刷(shua)(shua)機，由(you)此可以看到印刷(shua)(shua)設備的重要(yao)性(xing)。
1.厚膜印刷網印機的要求
網(wang)版印(yin)刷機(ji)由印(yin)頭(tou)結構(gou)、網(wang)版、工作臺(tai)三部分組(zu)成，而厚(hou)膜(mo)網(wang)銀的(de)膜(mo)厚(hou)0.015 mm的(de)均勻性(xing)硬性(xing)指標，就(jiu)要求網(wang)印(yin)機(ji)的(de)印(yin)頭(tou)、網(wang)版、工作臺(tai)這三部分的(de)平(ping)行(xing)性(xing)，各方面的(de)指標一定(ding)要在(zai)一個(ge)類似絕對平(ping)行(xing)的(de)數值范圍內，才有可能做出符合標準(zhun)的(de)產品。傳統的(de)絲印(yin)機(ji)很難做到以上(shang)數據，并(bing)且穩定(ding)性(xing)差，也就(jiu)是烘(hong)干后的(de)膜(mo)厚(hou)極限差值一直(zhi)飄(piao)忽不定(ding)，不能穩定(ding)地量產，從而導致(zhi)產品價(jia)格上(shang)升。
筆者走(zou)訪了很(hen)多(duo)家企業(ye)，綜合(he)分析、研究(jiu)得(de)出，印(yin)頭刮(gua)刀與平臺平行(xing)(xing)度(du) 0.02 mm，網框底部與平臺平行(xing)(xing)度(du)0.02 mm，網版張(zhang)力一定(ding)要(yao)在一個可控的(de)范(fan)圍(wei)內，誤差不得(de)大于1 um，就(jiu)屬于可以(yi)做出符合(he)產(chan)品印(yin)刷膜厚(hou)要(yao)求的(de)機器。達到(dao)(dao)以(yi)上的(de)數據(ju)，則產(chan)品烘(hong)干膜厚(hou)極差值(zhi)≤0.015 mm就(jiu)可以(yi)得(de)到(dao)(dao)一個穩定(ding)的(de)控制(zhi)。
而想達到以上數(shu)據的(de)設備(bei)則需(xu)要(yao)印(yin)刷導軌的(de)精(jing)密(mi)性(xing)，導軌安(an)裝(zhuang)板(ban)的(de)變形(xing)程度都是(shi)要(yao)考慮進去。印(yin)頭的(de)導軌采(cai)用(yong)更精(jing)密(mi)的(de)進口導軌，導軌的(de)安(an)裝(zhuang)板(ban)采(cai)用(yong)鑄(zhu)造，并且經過時(shi)效(xiao)處(chu)理，以求長期穩定的(de)平行(xing)效(xiao)果；而且網版(ban)的(de)安(an)裝(zhuang)基(ji)準面則需(xu)要(yao)和印(yin)刷基(ji)板(ban)盡可(ke)能采(cai)用(yong)一個(ge)部(bu)件，這樣(yang)才能得到平行(xing)的(de)一致性(xing)。
刮刀(dao)(dao)的(de)(de)(de)壓力(li)力(li)度(du)，以及下(xia)壓的(de)(de)(de)深(shen)(shen)度(du)是(shi)一(yi)個(ge)至(zhi)關重要的(de)(de)(de)因素，此處建(jian)議采用(yong)伺服電(dian)機＋電(dian)動缸來完成(cheng)，一(yi)是(shi)可以對下(xia)壓的(de)(de)(de)力(li)度(du)得到控(kong)制(zhi)，二(er)是(shi)對下(xia)壓的(de)(de)(de)深(shen)(shen)度(du)得到一(yi)個(ge)準(zhun)確的(de)(de)(de)數值，使(shi)刮刀(dao)(dao)始終緊密地(di)貼(tie)合于(yu)承印物表面。回墨刀(dao)(dao)從(cong)節省(sheng)成(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)角度(du)上考(kao)慮可以使(shi)用(yong)氣缸，但(dan)要用(yong)電(dian)氣比例閥來控(kong)制(zhi)，從(cong)而得到一(yi)個(ge)恒定的(de)(de)(de)氣壓，以便更精準(zhun)地(di)控(kong)制(zhi)回墨刀(dao)(dao)的(de)(de)(de)力(li)度(du)和深(shen)(shen)度(du)。
產品(pin)運行平(ping)臺與(yu)印(yin)頭(tou)的(de)平(ping)行、承(cheng)印(yin)物(wu)的(de)運行，運動(dong)(dong)動(dong)(dong)力建議采用高性能(neng)的(de)直線電機，一是(shi)與(yu)網版和(he)印(yin)頭(tou)的(de)平(ping)行性得到保障，二是(shi)運行的(de)平(ping)穩(wen)性，直線電機可以(yi)很輕快地動(dong)(dong)行，從而(er)避(bi)免了產品(pin)的(de)抖動(dong)(dong)，減少因抖動(dong)(dong)而(er)造成(cheng)的(de)位置偏差，承(cheng)印(yin)物(wu)的(de)平(ping)行性則可以(yi)在平(ping)臺安裝水平(ping)調節螺(luo)絲來完成(cheng)(見圖1)。
整機(ji)(ji)(ji)的運(yun)動(dong)部件的運(yun)行均要(yao)求(qiu)平(ping)穩(wen)，不得有過大(da)的抖動(dong)，在此(ci)建議采用直線電(dian)機(ji)(ji)(ji)來做(zuo)運(yun)行，氣(qi)動(dong)件采用電(dian)氣(qi)比例閥(fa)來控(kong)制，并且各機(ji)(ji)(ji)械部件的調節要(yao)安裝可視百分表，以便得到數據化的技術(shu)參數。
2.厚膜網版印刷流程
1)制版和印刷
根據產(chan)品(pin)涂布要求(qiu)出底片并制做網版，此處網版建議采用廣東恒錦智(zhi)能裝備(bei)有(you)限公司開發的鑄鋁網框(kuang)，經過時效處理，磨床加工，水平度高，不(bu)易變形。
印刷(shua)流程為承印物投料---網印---低(di)(di)溫(wen)烘(hong)干---根據工藝(yi)重復網印和低(di)(di)溫(wen)烘(hong)干---高溫(wen)燒結。
; 此流(liu)程網(wang)印、烘干(gan)的循(xun)環，建議采用(yong)一字流(liu)水線式，或者環型線、U形線的結構，一是(shi)提高(gao)工(gong)作效率(lv)，二是(shi)減(jian)少空間的占用(yong)，三是(shi)能(neng)源的節省，避免(mian)使用(yong)一些人工(gong)搬運(yun)工(gong)作，以達到生產和自動化和智能(neng)化。
如果量(liang)產(chan)穩(wen)定的(de)(de)話可以采(cai)用機(ji)(ji)械自動(dong)化，比如機(ji)(ji)器人(ren)來完(wan)成傳(chuan)遞和搬運動(dong)作。因為印刷流程中要高(gao)溫燒結(jie)，溫度冷卻需要一定的(de)(de)時間(jian)，也會占用更(geng)多的(de)(de)空(kong)間(jian)，利(li)用機(ji)(ji)械自動(dong)化，就不(bu)用擔心高(gao)溫燙傷的(de)(de)問題(ti)，讓散溫的(de)(de)過程交給機(ji)(ji)械來完(wan)成，大(da)大(da)節省空(kong)間(jian)和提高(gao)效(xiao)率，更(geng)能體(ti)現生產(chan)質量(liang)的(de)(de)穩(wen)定性和產(chan)能的(de)(de)穩(wen)定性。
2)膜厚的(de)檢測
膜(mo)厚的(de)檢(jian)(jian)測(ce)分為濕(shi)(shi)膜(mo)檢(jian)(jian)測(ce)和(he)干(gan)膜(mo)檢(jian)(jian)測(ce)，濕(shi)(shi)膜(mo)檢(jian)(jian)測(ce)一(yi)般采用(yong)(yong)破壞性測(ce)試，即用(yong)(yong)酒精擦除(chu)一(yi)部分濕(shi)(shi)膜(mo)，然后用(yong)(yong)千分表測(ce)出膜(mo)厚面(mian)的(de)高(gao)度(du)和(he)擦除(chu)后的(de)高(gao)度(du)，從(cong)而(er)得出濕(shi)(shi)膜(mo)的(de)厚度(du)，這種方法簡單、易用(yong)(yong)，成本低。
干膜測試一(yi)般采(cai)用激(ji)光膜厚儀來完成。
二、厚膜網印機的現狀
針對上述對印(yin)刷(shua)技術(shu)和設備(bei)的(de)(de)(de)高標準(zhun)要求，市場上幾乎沒有專業的(de)(de)(de)網印(yin)機來做(zuo)這種厚膜(mo)印(yin)刷(shua)，而傳統的(de)(de)(de)網印(yin)機的(de)(de)(de)重點在于位置的(de)(de)(de)精準(zhun)度和印(yin)刷(shua)的(de)(de)(de)效率，不會在印(yin)刷(shua)膜(mo)厚上投入更多。
1.新型厚膜網印機
廣東恒錦智能裝備(bei)(bei)有限(xian)公司把思維從傳統的(de)網(wang)印機(ji)中解(jie)放出(chu)來，用(yong)全新(xin)的(de)思路來重(zhong)新(xin)定(ding)義厚膜(mo)網(wang)印機(ji)，打(da)造一款適合(he)平面、圓(yuan)面的(de)通(tong)用(yong)型網(wang)印機(ji)，來適應厚膜(mo)印刷的(de)要求，并(bing)且可以自(zi)動組合(he)成全自(zi)動、半自(zi)動設備(bei)(bei)，實現行業的(de)自(zi)動化(hua)、智能化(hua)、模塊化(hua)。
廣東恒錦智能裝(zhuang)備有限公(gong)司(si)的厚膜網印機，特點優勢如下。
1)網(wang)框整體升降采(cai)用四(si)柱式(shi)電缸伺服(fu)升降，可(ke)以滿足網(wang)版和印頭(tou)在(zai)不同高度作出不同的(de)動作，而(er)下限位的(de)0對0的(de)限位，確保(bao)每一次(ci)的(de)網(wang)版和承印物之間的(de)距離是牢固穩定的(de)。
2)左上(shang)料工位可以接受片(pian)狀(zhuang)的(de)承(cheng)印物(wu)單片(pian)來料方(fang)式(shi)(shi)和(he)多片(pian)放(fang)一個托盤的(de)來料方(fang)式(shi)(shi)，帶有對位卡位，確保來料的(de)定位點的(de)固定。機(ji)械手抓(zhua)取承(cheng)印物(wu)的(de)運(yun)行采用(yong)最先進(jin)的(de)直線電機(ji)，輕(qing)、柔、快、準地把承(cheng)印物(wu)放(fang)置于承(cheng)印平(ping)臺并進(jin)行定位；而(er)下(xia)料機(ji)械手和(he)上(shang)料機(ji)器手采用(yong)相同的(de)模式(shi)(shi)，從(cong)承(cheng)印平(ping)臺上(shang)取下(xia)承(cheng)印物(wu)，并傳(chuan)遞(di)出去，實現上(shang)料和(he)下(xia)料的(de)自動化和(he)模塊(kuai)化。
3)前后(hou)運行(xing)的(de)承(cheng)印平臺，可以對承(cheng)印物(wu)的(de)網(wang)印情況，進(jin)行(xing)平臺彈出，抽檢承(cheng)印物(wu)。
4)對于承印物(wu)的(de)定位，恒錦智能裝備自制研(yan)發了一種超強的(de)真(zhen)空(kong)定位系統，能源只是一條12 mm的(de)進氣管，而(er)功(gong)率卻可以達到5.5KW的(de)真(zhen)空(kong)泵，具有抽(chou)氣快，吸力大，能耗小(xiao)(xiao)，燥聲低，體積(ji)小(xiao)(xiao)，安裝方便的(de)特(te)點，屬(shu)于行業內(nei)首創。
2.解決方案多元化
整(zheng)體機(ji)械由上料(liao)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)、印頭(tou)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)、網(wang)版(ban)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)、承印平臺(tai)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)、下(xia)料(liao)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)、機(ji)架等模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化組(zu)合而成，整(zheng)機(ji)密(mi)封，上置FFU空氣凈化系統(tong)，為環保做貢獻。單一(yi)機(ji)臺(tai)可對接任(ren)何上料(liao)機(ji)、下(xia)料(liao)機(ji)，實現(xian)多元(yuan)化的要(yao)求。
恒錦智能裝備可以根據(ju)實際(ji)承印(yin)物（如片狀、橢圓形、圓柱形等）而設(she)計自(zi)動上料系統(tong)，因(yin)每(mei)家產品(pin)不同，此處不做表述。
三、厚膜印刷的展望
厚膜印刷經(jing)過前些年(nian)的(de)試制，己(ji)日趨成熟，面(mian)對日益劇烈的(de)市場(chang)競爭，厚膜印刷現在己(ji)經(jing)達到了一個爆(bao)發的(de)臨界點(dian)，急需要一些實力雄厚強勁的(de)有技術、有生產能力設備工廠、生產工廠出現。
比如(ru)以(yi)電(dian)子(zi)煙(yan)為(wei)例(li)，中(zhong)國(guo)正在(zai)大(da)量的(de)制造(zao)霧(wu)化型的(de)電(dian)子(zi)煙(yan)出口(kou)，和一(yi)些實體店(dian)的(de)內(nei)銷，價格卻是越(yue)(yue)來(lai)(lai)越(yue)(yue)低，也越(yue)(yue)來(lai)(lai)越(yue)(yue)不被人們認可(ke)，究其原因(yin)是霧(wu)化型的(de)電(dian)子(zi)煙(yan)與(yu)真煙(yan)的(de)口(kou)感(gan)對比，只(zhi)能(neng)達(da)(da)到真煙(yan)的(de)60%左(zuo)右(you)。相比國(guo)外的(de)萬(wan)寶路電(dian)子(zi)煙(yan)，采用(yong)厚膜印刷技(ji)術，使加熱溫(wen)度瞬間(jian)達(da)(da)到300 ℃左(zuo)右(you)，與(yu)真煙(yan)口(kou)感(gan)對比達(da)(da)到90%左(zuo)右(you)，而其售價卻高(gao)達(da)(da)千元(yuan)，其中(zhong)利潤可(ke)窺見一(yi)斑(ban)。中(zhong)國(guo)國(guo)內(nei)也在(zai)大(da)力投入去研發這(zhe)種(zhong)類型的(de)電(dian)子(zi)煙(yan)，急需要有研發能(neng)力的(de)設備商和有生(sheng)產(chan)能(neng)力的(de)制造(zao)商來(lai)(lai)配合。
再(zai)如加熱浴(yu)室(shi)鏡、速(su)熱熱水器等(deng)(deng)的(de)(de)厚膜印刷應用等(deng)(deng)等(deng)(deng)，研(yan)發(fa)生產階(jie)段仍屬商業機(ji)密在此(ci)不便(bian)敘(xu)述(shu)太多。筆者(zhe)寫此(ci)文(wen)章，目的(de)(de)就是想和(he)同(tong)道(dao)中人共同(tong)研(yan)究，討論(lun)厚膜印刷工(gong)藝(yi)，以求為社會的(de)(de)進步、技術的(de)(de)革(ge)新貢獻(xian)一份力(li)(li)量。文(wen)中有(you)不對、不妥之處敬(jing)請指正，期待能有(you)更專(zhuan)業的(de)(de)工(gong)藝(yi)技術、網印漿(jiang)料等(deng)(deng)來為厚膜印刷的(de)(de)發(fa)展助力(li)(li)。