厚膜網版印刷和設備的進步之淺見
韓仁志
隨著人(ren)們對生活水平的(de)(de)日益提(ti)高，對美好(hao)生活向往的(de)(de)追求不(bu)斷提(ti)升(sheng)，對一(yi)些(xie)高精(jing)尖(jian)的(de)(de)技(ji)(ji)術和產(chan)品提(ti)出(chu)了更高的(de)(de)要求，而(er)高精(jing)尖(jian)的(de)(de)產(chan)品更需要高精(jing)尖(jian)的(de)(de)工藝、設備來配套制造。網版(ban)印刷技(ji)(ji)術在高精(jing)尖(jian)制造的(de)(de)一(yi)些(xie)領域(yu)里就(jiu)起(qi)到了特(te)殊作用。
一、厚膜印刷與高精尖領域
在航(hang)空航(hang)天、軍(jun)工、新能(neng)源(yuan)領(ling)域、家用(yong)電器等方面的(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)膜網(wang)版印(yin)刷(shua)，可以節(jie)省(sheng)空間，簡化(hua)結(jie)構(gou)，做到輕、小(xiao)、精(jing)，從(cong)而節(jie)省(sheng)了成本，提(ti)升產品的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)。比如，厚(hou)(hou)膜網(wang)印(yin)被廣泛應用(yong)于速(su)熱熱水器的(de)(de)(de)(de)，可以減少(shao)能(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)浪費，做到即開即熱；應用(yong)于新能(neng)源(yuan)汽(qi)車領(ling)域中(zhong)的(de)(de)(de)(de)電池(chi)，可以做到更(geng)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)體積，更(geng)優(you)的(de)(de)(de)(de)導(dao)電性(xing)和儲電；應用(yong)于GPS定位系統，以更(geng)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)體積獲(huo)得更(geng)優(you)的(de)(de)(de)(de)信號；還有電子煙中(zhong)的(de)(de)(de)(de)發熱管等等。至于航(hang)空航(hang)天領(ling)域的(de)(de)(de)(de)應用(yong)，涉及保密不作表述(shu)。
由于厚膜(mo)印(yin)刷的(de)(de)(de)漿(jiang)料(liao)，多采用(yong)銀、金、鈀、鎳、鉻等(deng)元素(su)，從而(er)達到(dao)良(liang)好的(de)(de)(de)導電性(xing)(xing)(xing)，而(er)厚膜(mo)印(yin)刷的(de)(de)(de)涂布膜(mo)厚的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)一(yi)(yi)般在(zai)0.01～0.05 mm之間(jian)不等(deng)，但對(dui)(dui)(dui)于膜(mo)厚的(de)(de)(de)均勻性(xing)(xing)(xing)、一(yi)(yi)致性(xing)(xing)(xing)卻是有更(geng)高的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，一(yi)(yi)般會在(zai)0.015 mm的(de)(de)(de)限值。傳統的(de)(de)(de)工藝技術是人工把(ba)網版貼緊產(chan)品表面(mian)，用(yong)膠刮(gua)把(ba)漿(jiang)料(liao)均勻地(di)涂布在(zai)產(chan)品表面(mian)；但這種方式對(dui)(dui)(dui)一(yi)(yi)些平面(mian)產(chan)品還能勉強使用(yong)，對(dui)(dui)(dui)于現代(dai)化(hua)電子產(chan)品對(dui)(dui)(dui)網印(yin)技術的(de)(de)(de)日益(yi)提高的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，以及對(dui)(dui)(dui)于圓柱面(mian)、錐面(mian)以及一(yi)(yi)些異形面(mian)肯定(ding)是行不通的(de)(de)(de)。
針(zhen)對(dui)(dui)這(zhe)種情況就要求有(you)(you)一種穩定優異的厚膜網印機(ji)器來進行(xing)，本文只對(dui)(dui)平面、圓面、錐面網印厚膜作逐(zhu)個分(fen)析，有(you)(you)些異形面要做移印等，后敘再論。
一、厚膜印刷的決定因素
膜層厚(hou)度會影響(xiang)(xiang)到結合(he)力(li)、可焊性(xing)(xing)、電(dian)阻率等，是(shi)電(dian)子產品、電(dian)子元件(jian)生產工藝(yi)的一個不可或缺(que)的指標。影響(xiang)(xiang)膜層厚(hou)度的因素很多：絲網版張力(li)、膠刮(gua)運行的平穩性(xing)(xing)、漿料的適印性(xing)(xing)、承印物材質、印刷機的穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)等，這(zhe)些都是(shi)要一個長期測(ce)試(shi)過(guo)程，并且穩定(ding)(ding)后(hou)再不能改變。
刮刀角度(du)、壓(ya)力運(yun)行的平穩性、網距、印刷速(su)度(du)，這些直接(jie)牽涉到印刷機，由此可(ke)以看(kan)到印刷設備的重要性。
1.厚膜印刷網印機的要求
網(wang)版(ban)印刷(shua)機由印頭(tou)結(jie)構、網(wang)版(ban)、工(gong)作臺(tai)三(san)(san)部分組成(cheng)，而厚膜(mo)網(wang)銀的(de)膜(mo)厚0.015 mm的(de)均勻性(xing)硬(ying)性(xing)指(zhi)標(biao)(biao)，就(jiu)要(yao)求網(wang)印機的(de)印頭(tou)、網(wang)版(ban)、工(gong)作臺(tai)這三(san)(san)部分的(de)平(ping)行性(xing)，各方面的(de)指(zhi)標(biao)(biao)一(yi)定(ding)要(yao)在(zai)一(yi)個類似絕對(dui)平(ping)行的(de)數值(zhi)范圍(wei)內，才(cai)有(you)可(ke)能(neng)做出(chu)符(fu)合標(biao)(biao)準(zhun)的(de)產(chan)品。傳統的(de)絲印機很難做到以(yi)上數據，并且(qie)穩定(ding)性(xing)差(cha)，也(ye)就(jiu)是烘(hong)干后(hou)的(de)膜(mo)厚極限(xian)差(cha)值(zhi)一(yi)直飄忽(hu)不(bu)定(ding)，不(bu)能(neng)穩定(ding)地(di)量產(chan)，從而導致產(chan)品價格上升。
筆者走訪了很多(duo)家企業，綜(zong)合(he)分析、研(yan)究得(de)出，印(yin)頭(tou)刮(gua)刀與(yu)平臺平行度(du) 0.02 mm，網(wang)框底部與(yu)平臺平行度(du)0.02 mm，網(wang)版張力一(yi)定(ding)(ding)要(yao)在一(yi)個(ge)(ge)可控的(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)內，誤差不得(de)大于1 um，就屬(shu)于可以做(zuo)出符合(he)產(chan)品印(yin)刷膜厚(hou)要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)機器。達(da)到(dao)以上的(de)(de)(de)數(shu)據，則產(chan)品烘干膜厚(hou)極(ji)差值(zhi)≤0.015 mm就可以得(de)到(dao)一(yi)個(ge)(ge)穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)控制(zhi)。
而想(xiang)達到以上(shang)數據的(de)設備則需要印刷(shua)導(dao)(dao)軌(gui)的(de)精密(mi)性(xing)，導(dao)(dao)軌(gui)安(an)裝(zhuang)板(ban)的(de)變形(xing)程度都(dou)是(shi)要考(kao)慮進(jin)去。印頭的(de)導(dao)(dao)軌(gui)采用更精密(mi)的(de)進(jin)口導(dao)(dao)軌(gui)，導(dao)(dao)軌(gui)的(de)安(an)裝(zhuang)板(ban)采用鑄造，并且經過(guo)時效處理，以求長期穩定的(de)平行效果；而且網版(ban)的(de)安(an)裝(zhuang)基準面則需要和印刷(shua)基板(ban)盡可能(neng)采用一個部件(jian)，這樣才能(neng)得到平行的(de)一致(zhi)性(xing)。
刮刀的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)力(li)度(du)(du)(du)(du)，以及下(xia)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)深度(du)(du)(du)(du)是(shi)一個至關重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)因(yin)素(su)，此處建議采用(yong)(yong)伺服電機＋電動缸來完成，一是(shi)可以對(dui)下(xia)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)力(li)度(du)(du)(du)(du)得到(dao)控(kong)制，二是(shi)對(dui)下(xia)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)深度(du)(du)(du)(du)得到(dao)一個準確的(de)(de)(de)(de)數值，使(shi)刮刀始(shi)終緊密地(di)貼合于承印物表面。回(hui)墨(mo)(mo)刀從節(jie)省成本的(de)(de)(de)(de)角度(du)(du)(du)(du)上考慮可以使(shi)用(yong)(yong)氣缸，但要(yao)用(yong)(yong)電氣比(bi)例(li)閥來控(kong)制，從而得到(dao)一個恒定的(de)(de)(de)(de)氣壓(ya)，以便更(geng)精準地(di)控(kong)制回(hui)墨(mo)(mo)刀的(de)(de)(de)(de)力(li)度(du)(du)(du)(du)和(he)深度(du)(du)(du)(du)。
產(chan)品(pin)運(yun)行(xing)(xing)平(ping)(ping)臺與印(yin)頭(tou)的(de)平(ping)(ping)行(xing)(xing)、承印(yin)物的(de)運(yun)行(xing)(xing)，運(yun)動動力建議(yi)采(cai)用高性(xing)(xing)能(neng)的(de)直線電機，一(yi)是與網版(ban)和印(yin)頭(tou)的(de)平(ping)(ping)行(xing)(xing)性(xing)(xing)得到保障，二是運(yun)行(xing)(xing)的(de)平(ping)(ping)穩性(xing)(xing)，直線電機可(ke)以很輕快地動行(xing)(xing)，從而避免了產(chan)品(pin)的(de)抖(dou)動，減(jian)少因抖(dou)動而造成的(de)位置偏差，承印(yin)物的(de)平(ping)(ping)行(xing)(xing)性(xing)(xing)則可(ke)以在平(ping)(ping)臺安裝水平(ping)(ping)調(diao)節螺(luo)絲來(lai)完成(見圖(tu)1)。
整機(ji)的(de)運(yun)動(dong)部件(jian)的(de)運(yun)行均要求平穩(wen)，不(bu)得有過大的(de)抖(dou)動(dong)，在此建議(yi)采用(yong)直線電機(ji)來(lai)做(zuo)運(yun)行，氣(qi)動(dong)件(jian)采用(yong)電氣(qi)比例閥來(lai)控制，并且各機(ji)械部件(jian)的(de)調節要安裝可(ke)視百分(fen)表，以便得到(dao)數(shu)據化(hua)的(de)技術(shu)參數(shu)。
2.厚膜網版印刷流程
1)制版和印刷
根據(ju)產(chan)品(pin)涂布要求出底片并制做網版(ban)，此處網版(ban)建議采用廣東恒錦智能(neng)裝備(bei)有限公司開發的鑄鋁網框，經(jing)過時效處理，磨床加工(gong)，水(shui)平(ping)度高，不易(yi)變形。
印刷流程(cheng)為承印物投料---網印---低(di)溫(wen)(wen)烘干(gan)---根據工藝(yi)重復(fu)網印和低(di)溫(wen)(wen)烘干(gan)---高溫(wen)(wen)燒結(jie)。
此流程網印(yin)、烘干的(de)循環，建(jian)議采用一(yi)字流水線式，或者環型線、U形(xing)線的(de)結構，一(yi)是提高工作效率，二是減少空間的(de)占用，三是能源的(de)節省，避免使用一(yi)些人工搬(ban)運(yun)工作，以達到生產和(he)自(zi)動化和(he)智能化。
如果量產穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)話(hua)可以采用機(ji)(ji)械自動化，比如機(ji)(ji)器人來(lai)完(wan)成傳遞和搬運(yun)動作。因為印(yin)刷流程(cheng)中(zhong)要(yao)高溫(wen)燒(shao)結，溫(wen)度冷卻需要(yao)一定(ding)的(de)(de)(de)時間(jian)(jian)，也會占用更(geng)多的(de)(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)，利用機(ji)(ji)械自動化，就不用擔心高溫(wen)燙傷的(de)(de)(de)問題(ti)，讓散(san)溫(wen)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)交(jiao)給機(ji)(ji)械來(lai)完(wan)成，大大節省(sheng)空(kong)間(jian)(jian)和提高效(xiao)率，更(geng)能體現(xian)生產質量的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性和產能的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性。
2)膜厚的(de)檢測
膜(mo)厚的檢(jian)(jian)測分(fen)為濕(shi)膜(mo)檢(jian)(jian)測和(he)干膜(mo)檢(jian)(jian)測，濕(shi)膜(mo)檢(jian)(jian)測一般采(cai)用(yong)破壞(huai)性測試，即用(yong)酒精擦除一部分(fen)濕(shi)膜(mo)，然后用(yong)千分(fen)表測出(chu)膜(mo)厚面的高(gao)度(du)和(he)擦除后的高(gao)度(du)，從而(er)得(de)出(chu)濕(shi)膜(mo)的厚度(du)，這種方法簡(jian)單、易用(yong)，成本(ben)低。
干膜測(ce)試一般采(cai)用激光膜厚(hou)儀來完成(cheng)。
二、厚膜網印機的現狀
針對上(shang)(shang)述對印(yin)刷技術和設(she)備的(de)(de)高標準要求，市(shi)場上(shang)(shang)幾乎(hu)沒有專業的(de)(de)網印(yin)機(ji)來做(zuo)這種(zhong)厚(hou)膜(mo)印(yin)刷，而傳統的(de)(de)網印(yin)機(ji)的(de)(de)重點(dian)在于(yu)位(wei)置的(de)(de)精準度和印(yin)刷的(de)(de)效率，不會在印(yin)刷膜(mo)厚(hou)上(shang)(shang)投入更多。
1.新型厚膜網印機
廣(guang)東恒錦智(zhi)能(neng)(neng)裝備有限公司把(ba)思(si)維(wei)從傳(chuan)統的(de)(de)網印(yin)機(ji)中解放(fang)出來，用全新的(de)(de)思(si)路來重新定義厚膜(mo)(mo)網印(yin)機(ji)，打造(zao)一款適合平(ping)面、圓(yuan)面的(de)(de)通用型網印(yin)機(ji)，來適應厚膜(mo)(mo)印(yin)刷(shua)的(de)(de)要求(qiu)，并(bing)且可以自動(dong)組合成(cheng)全自動(dong)、半自動(dong)設備，實現行業的(de)(de)自動(dong)化(hua)(hua)、智(zhi)能(neng)(neng)化(hua)(hua)、模塊化(hua)(hua)。
廣東恒錦(jin)智(zhi)能裝備有限(xian)公(gong)司的(de)厚膜網(wang)印機，特(te)點優勢如下。
1)網(wang)框(kuang)整(zheng)體升降采(cai)用四柱式(shi)電缸伺(si)服升降，可以滿(man)足網(wang)版和印頭在不(bu)同高度(du)作出不(bu)同的動作，而下限位的0對0的限位，確保每一次的網(wang)版和承印物之間的距離是(shi)牢固穩定的。
2)左上(shang)料(liao)(liao)(liao)工位(wei)可以接受片狀的(de)承(cheng)印物單片來(lai)料(liao)(liao)(liao)方式(shi)和(he)多片放(fang)一個托盤(pan)的(de)來(lai)料(liao)(liao)(liao)方式(shi)，帶(dai)有對位(wei)卡(ka)位(wei)，確保來(lai)料(liao)(liao)(liao)的(de)定(ding)位(wei)點的(de)固定(ding)。機(ji)(ji)械手(shou)抓取承(cheng)印物的(de)運行采(cai)用(yong)最先進(jin)的(de)直線(xian)電機(ji)(ji)，輕(qing)、柔、快(kuai)、準地把承(cheng)印物放(fang)置于(yu)承(cheng)印平臺并(bing)進(jin)行定(ding)位(wei)；而下料(liao)(liao)(liao)機(ji)(ji)械手(shou)和(he)上(shang)料(liao)(liao)(liao)機(ji)(ji)器手(shou)采(cai)用(yong)相同的(de)模式(shi)，從承(cheng)印平臺上(shang)取下承(cheng)印物，并(bing)傳遞(di)出(chu)去，實現上(shang)料(liao)(liao)(liao)和(he)下料(liao)(liao)(liao)的(de)自(zi)動化(hua)和(he)模塊化(hua)。
3)前后運行(xing)的承(cheng)印平(ping)臺，可以對承(cheng)印物的網印情況，進(jin)行(xing)平(ping)臺彈(dan)出，抽檢承(cheng)印物。
4)對(dui)于承(cheng)印(yin)物(wu)的(de)(de)定(ding)位(wei)，恒錦智能(neng)裝(zhuang)備自(zi)制研發了一種超強的(de)(de)真空定(ding)位(wei)系統，能(neng)源只(zhi)是一條12 mm的(de)(de)進(jin)氣(qi)管，而功率卻可以達(da)到(dao)5.5KW的(de)(de)真空泵，具有抽氣(qi)快(kuai)，吸力大(da)，能(neng)耗小(xiao)，燥(zao)聲低，體積小(xiao)，安裝(zhuang)方便的(de)(de)特點，屬(shu)于行業內首創。
2.解決方案多元化
整體機(ji)械(xie)由上料(liao)(liao)模(mo)塊(kuai)、印(yin)(yin)頭模(mo)塊(kuai)、網版(ban)模(mo)塊(kuai)、承印(yin)(yin)平臺模(mo)塊(kuai)、下料(liao)(liao)模(mo)塊(kuai)、機(ji)架(jia)等模(mo)塊(kuai)化(hua)組合而(er)成，整機(ji)密(mi)封，上置FFU空氣凈化(hua)系統，為環(huan)保做貢獻。單一(yi)機(ji)臺可對(dui)接(jie)任何(he)上料(liao)(liao)機(ji)、下料(liao)(liao)機(ji)，實(shi)現多(duo)元(yuan)化(hua)的要求。
恒錦(jin)智能裝備(bei)可以根據實(shi)際(ji)承印物(wu)（如(ru)片狀、橢圓形(xing)、圓柱形(xing)等）而設計自動上料系統(tong)，因每家產品不同(tong)，此處不做表述。
三、厚膜印刷的展望
厚膜印刷經過前(qian)些(xie)年的(de)試(shi)制，己日(ri)趨(qu)成熟，面對日(ri)益劇(ju)烈的(de)市場競爭，厚膜印刷現在己經達(da)到了一個爆發的(de)臨(lin)界點，急(ji)需要一些(xie)實力(li)(li)雄厚強勁(jing)的(de)有(you)技術、有(you)生(sheng)產能力(li)(li)設備工(gong)廠、生(sheng)產工(gong)廠出現。
比(bi)(bi)如(ru)以(yi)電(dian)(dian)子煙(yan)(yan)為例(li)，中國(guo)(guo)(guo)正在(zai)大量的(de)制造(zao)霧(wu)化(hua)(hua)型的(de)電(dian)(dian)子煙(yan)(yan)出口(kou)，和一些實體店的(de)內(nei)銷，價(jia)格卻(que)是越(yue)(yue)來(lai)(lai)越(yue)(yue)低(di)，也越(yue)(yue)來(lai)(lai)越(yue)(yue)不(bu)被人們(men)認可，究其(qi)原因(yin)是霧(wu)化(hua)(hua)型的(de)電(dian)(dian)子煙(yan)(yan)與真(zhen)煙(yan)(yan)的(de)口(kou)感對比(bi)(bi)，只(zhi)能達(da)到真(zhen)煙(yan)(yan)的(de)60%左右。相比(bi)(bi)國(guo)(guo)(guo)外的(de)萬寶路電(dian)(dian)子煙(yan)(yan)，采(cai)用厚膜印刷技術，使加熱(re)溫(wen)度瞬間達(da)到300 ℃左右，與真(zhen)煙(yan)(yan)口(kou)感對比(bi)(bi)達(da)到90%左右，而其(qi)售價(jia)卻(que)高(gao)達(da)千元，其(qi)中利潤可窺見一斑。中國(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)內(nei)也在(zai)大力投入(ru)去研發(fa)這種類型的(de)電(dian)(dian)子煙(yan)(yan)，急需(xu)要有(you)研發(fa)能力的(de)設備商(shang)(shang)和有(you)生(sheng)產能力的(de)制造(zao)商(shang)(shang)來(lai)(lai)配合(he)。
再如加熱(re)浴室(shi)鏡(jing)、速(su)熱(re)熱(re)水器等的(de)(de)厚膜印(yin)刷(shua)應(ying)用等等，研(yan)發(fa)生產階段仍(reng)屬商業(ye)機密(mi)在此(ci)不(bu)便敘述(shu)太多。筆(bi)者寫(xie)此(ci)文章，目的(de)(de)就是(shi)想和(he)同道中(zhong)人共同研(yan)究(jiu)，討論厚膜印(yin)刷(shua)工藝(yi)，以求為(wei)(wei)社(she)會的(de)(de)進步、技(ji)術的(de)(de)革新貢獻一份(fen)力量。文中(zhong)有不(bu)對(dui)、不(bu)妥之處(chu)敬請(qing)指正(zheng)，期(qi)待能有更專業(ye)的(de)(de)工藝(yi)技(ji)術、網印(yin)漿料等來為(wei)(wei)厚膜印(yin)刷(shua)的(de)(de)發(fa)展(zhan)助力。