厚膜網(wǎng)版印刷和設(shè)備的進(jìn)步之淺見
韓仁志
隨著人們對生活水平的日益提高，對美好生活向往的追求不斷提升，對一些高精尖的技術(shù)和產(chǎn)品提出了更高的要求，而高精尖的產(chǎn)品更需要高精尖的工藝、設(shè)備來配套制造。網(wǎng)版印刷技術(shù)在高精尖制造的一些領(lǐng)域里就起到了特殊作用。
一、厚膜印刷與高精尖領(lǐng)域
在航空航天、軍工、新能源領(lǐng)域、家用電器等方面的厚膜網(wǎng)版印刷，可以節(jié)省空間，簡化結(jié)構(gòu)，做到輕、小、精，從而節(jié)省了成本，提升產(chǎn)品的性能。比如，厚膜網(wǎng)印被廣泛應(yīng)用于速熱熱水器的，可以減少能源的浪費(fèi)，做到即開即熱；應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域中的電池，可以做到更小的體積，更優(yōu)的導(dǎo)電性和儲電；應(yīng)用于GPS定位系統(tǒng)，以更小的體積獲得更優(yōu)的信號；還有電子煙中的發(fā)熱管等等。至于航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，涉及保密不作表述。
由于厚膜印刷的漿料，多采用銀、金、鈀、鎳、鉻等元素，從而達(dá)到良好的導(dǎo)電性，而厚膜印刷的涂布膜厚的要求一般在0.01～0.05 mm之間不等，但對于膜厚的均勻性、一致性卻是有更高的要求，一般會在0.015 mm的限值。傳統(tǒng)的工藝技術(shù)是人工把網(wǎng)版貼緊產(chǎn)品表面，用膠刮把漿料均勻地涂布在產(chǎn)品表面；但這種方式對一些平面產(chǎn)品還能勉強(qiáng)使用，對于現(xiàn)代化電子產(chǎn)品對網(wǎng)印技術(shù)的日益提高的要求，以及對于圓柱面、錐面以及一些異形面肯定是行不通的。
針對這種情況就要求有一種穩(wěn)定優(yōu)異的厚膜網(wǎng)印機(jī)器來進(jìn)行，本文只對平面、圓面、錐面網(wǎng)印厚膜作逐個分析，有些異形面要做移印等，后敘再論。
一、厚膜印刷的決定因素
膜層厚度會影響到結(jié)合力、可焊性、電阻率等，是電子產(chǎn)品、電子元件生產(chǎn)工藝的一個不可或缺的指標(biāo)。影響膜層厚度的因素很多：絲網(wǎng)版張力、膠刮運(yùn)行的平穩(wěn)性、漿料的適印性、承印物材質(zhì)、印刷機(jī)的穩(wěn)定性等，這些都是要一個長期測試過程，并且穩(wěn)定后再不能改變。
刮刀角度、壓力運(yùn)行的平穩(wěn)性、網(wǎng)距、印刷速度，這些直接牽涉到印刷機(jī)，由此可以看到印刷設(shè)備的重要性。
1.厚膜印刷網(wǎng)印機(jī)的要求
網(wǎng)版印刷機(jī)由印頭結(jié)構(gòu)、網(wǎng)版、工作臺三部分組成，而厚膜網(wǎng)銀的膜厚0.015 mm的均勻性硬性指標(biāo)，就要求網(wǎng)印機(jī)的印頭、網(wǎng)版、工作臺這三部分的平行性，各方面的指標(biāo)一定要在一個類似絕對平行的數(shù)值范圍內(nèi)，才有可能做出符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。傳統(tǒng)的絲印機(jī)很難做到以上數(shù)據(jù)，并且穩(wěn)定性差，也就是烘干后的膜厚極限差值一直飄忽不定，不能穩(wěn)定地量產(chǎn)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格上升。
筆者走訪了很多家企業(yè)，綜合分析、研究得出，印頭刮刀與平臺平行度 0.02 mm，網(wǎng)框底部與平臺平行度0.02 mm，網(wǎng)版張力一定要在一個可控的范圍內(nèi)，誤差不得大于1 um，就屬于可以做出符合產(chǎn)品印刷膜厚要求的機(jī)器。達(dá)到以上的數(shù)據(jù)，則產(chǎn)品烘干膜厚極差值≤0.015 mm就可以得到一個穩(wěn)定的控制。
而想達(dá)到以上數(shù)據(jù)的設(shè)備則需要印刷導(dǎo)軌的精密性，導(dǎo)軌安裝板的變形程度都是要考慮進(jìn)去。印頭的導(dǎo)軌采用更精密的進(jìn)口導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的安裝板采用鑄造，并且經(jīng)過時(shí)效處理，以求長期穩(wěn)定的平行效果；而且網(wǎng)版的安裝基準(zhǔn)面則需要和印刷基板盡可能采用一個部件，這樣才能得到平行的一致性。
刮刀的壓力力度，以及下壓的深度是一個至關(guān)重要的因素，此處建議采用伺服電機(jī)＋電動缸來完成，一是可以對下壓的力度得到控制，二是對下壓的深度得到一個準(zhǔn)確的數(shù)值，使刮刀始終緊密地貼合于承印物表面?；啬稄墓?jié)省成本的角度上考慮可以使用氣缸，但要用電氣比例閥來控制，從而得到一個恒定的氣壓，以便更精準(zhǔn)地控制回墨刀的力度和深度。
產(chǎn)品運(yùn)行平臺與印頭的平行、承印物的運(yùn)行，運(yùn)動動力建議采用高性能的直線電機(jī)，一是與網(wǎng)版和印頭的平行性得到保障，二是運(yùn)行的平穩(wěn)性，直線電機(jī)可以很輕快地動行，從而避免了產(chǎn)品的抖動，減少因抖動而造成的位置偏差，承印物的平行性則可以在平臺安裝水平調(diào)節(jié)螺絲來完成(見圖1)。
整機(jī)的運(yùn)動部件的運(yùn)行均要求平穩(wěn)，不得有過大的抖動，在此建議采用直線電機(jī)來做運(yùn)行，氣動件采用電氣比例閥來控制，并且各機(jī)械部件的調(diào)節(jié)要安裝可視百分表，以便得到數(shù)據(jù)化的技術(shù)參數(shù)。
2.厚膜網(wǎng)版印刷流程
1)制版和印刷
根據(jù)產(chǎn)品涂布要求出底片并制做網(wǎng)版，此處網(wǎng)版建議采用廣東恒錦智能裝備有限公司開發(fā)的鑄鋁網(wǎng)框，經(jīng)過時(shí)效處理，磨床加工，水平度高，不易變形。
印刷流程為承印物投料---網(wǎng)印---低溫烘干---根據(jù)工藝重復(fù)網(wǎng)印和低溫烘干---高溫?zé)Y(jié)。
此流程網(wǎng)印、烘干的循環(huán)，建議采用一字流水線式，或者環(huán)型線、U形線的結(jié)構(gòu)，一是提高工作效率，二是減少空間的占用，三是能源的節(jié)省，避免使用一些人工搬運(yùn)工作，以達(dá)到生產(chǎn)和自動化和智能化。
如果量產(chǎn)穩(wěn)定的話可以采用機(jī)械自動化，比如機(jī)器人來完成傳遞和搬運(yùn)動作。因?yàn)橛∷⒘鞒讨幸邷責(zé)Y(jié)，溫度冷卻需要一定的時(shí)間，也會占用更多的空間，利用機(jī)械自動化，就不用擔(dān)心高溫燙傷的問題，讓散溫的過程交給機(jī)械來完成，大大節(jié)省空間和提高效率，更能體現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性和產(chǎn)能的穩(wěn)定性。
2)膜厚的檢測
膜厚的檢測分為濕膜檢測和干膜檢測，濕膜檢測一般采用破壞性測試，即用酒精擦除一部分濕膜，然后用千分表測出膜厚面的高度和擦除后的高度，從而得出濕膜的厚度，這種方法簡單、易用，成本低。
干膜測試一般采用激光膜厚儀來完成。
二、厚膜網(wǎng)印機(jī)的現(xiàn)狀
針對上述對印刷技術(shù)和設(shè)備的高標(biāo)準(zhǔn)要求，市場上幾乎沒有專業(yè)的網(wǎng)印機(jī)來做這種厚膜印刷，而傳統(tǒng)的網(wǎng)印機(jī)的重點(diǎn)在于位置的精準(zhǔn)度和印刷的效率，不會在印刷膜厚上投入更多。
1.新型厚膜網(wǎng)印機(jī)
廣東恒錦智能裝備有限公司把思維從傳統(tǒng)的網(wǎng)印機(jī)中解放出來，用全新的思路來重新定義厚膜網(wǎng)印機(jī)，打造一款適合平面、圓面的通用型網(wǎng)印機(jī)，來適應(yīng)厚膜印刷的要求，并且可以自動組合成全自動、半自動設(shè)備，實(shí)現(xiàn)行業(yè)的自動化、智能化、模塊化。
廣東恒錦智能裝備有限公司的厚膜網(wǎng)印機(jī)，特點(diǎn)優(yōu)勢如下。
1)網(wǎng)框整體升降采用四柱式電缸伺服升降，可以滿足網(wǎng)版和印頭在不同高度作出不同的動作，而下限位的0對0的限位，確保每一次的網(wǎng)版和承印物之間的距離是牢固穩(wěn)定的。
2)左上料工位可以接受片狀的承印物單片來料方式和多片放一個托盤的來料方式，帶有對位卡位，確保來料的定位點(diǎn)的固定。機(jī)械手抓取承印物的運(yùn)行采用最先進(jìn)的直線電機(jī)，輕、柔、快、準(zhǔn)地把承印物放置于承印平臺并進(jìn)行定位；而下料機(jī)械手和上料機(jī)器手采用相同的模式，從承印平臺上取下承印物，并傳遞出去，實(shí)現(xiàn)上料和下料的自動化和模塊化。
3)前后運(yùn)行的承印平臺，可以對承印物的網(wǎng)印情況，進(jìn)行平臺彈出，抽檢承印物。
4)對于承印物的定位，恒錦智能裝備自制研發(fā)了一種超強(qiáng)的真空定位系統(tǒng)，能源只是一條12 mm的進(jìn)氣管，而功率卻可以達(dá)到5.5KW的真空泵，具有抽氣快，吸力大，能耗小，燥聲低，體積小，安裝方便的特點(diǎn)，屬于行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)。
2.解決方案多元化
整體機(jī)械由上料模塊、印頭模塊、網(wǎng)版模塊、承印平臺模塊、下料模塊、機(jī)架等模塊化組合而成，整機(jī)密封，上置FFU空氣凈化系統(tǒng)，為環(huán)保做貢獻(xiàn)。單一機(jī)臺可對接任何上料機(jī)、下料機(jī)，實(shí)現(xiàn)多元化的要求。
恒錦智能裝備可以根據(jù)實(shí)際承印物（如片狀、橢圓形、圓柱形等）而設(shè)計(jì)自動上料系統(tǒng)，因每家產(chǎn)品不同，此處不做表述。
三、厚膜印刷的展望
厚膜印刷經(jīng)過前些年的試制，己日趨成熟，面對日益劇烈的市場競爭，厚膜印刷現(xiàn)在己經(jīng)達(dá)到了一個爆發(fā)的臨界點(diǎn)，急需要一些實(shí)力雄厚強(qiáng)勁的有技術(shù)、有生產(chǎn)能力設(shè)備工廠、生產(chǎn)工廠出現(xiàn)。
比如以電子煙為例，中國正在大量的制造霧化型的電子煙出口，和一些實(shí)體店的內(nèi)銷，價(jià)格卻是越來越低，也越來越不被人們認(rèn)可，究其原因是霧化型的電子煙與真煙的口感對比，只能達(dá)到真煙的60%左右。相比國外的萬寶路電子煙，采用厚膜印刷技術(shù)，使加熱溫度瞬間達(dá)到300 ℃左右，與真煙口感對比達(dá)到90%左右，而其售價(jià)卻高達(dá)千元，其中利潤可窺見一斑。中國國內(nèi)也在大力投入去研發(fā)這種類型的電子煙，急需要有研發(fā)能力的設(shè)備商和有生產(chǎn)能力的制造商來配合。
再如加熱浴室鏡、速熱熱水器等的厚膜印刷應(yīng)用等等，研發(fā)生產(chǎn)階段仍屬商業(yè)機(jī)密在此不便敘述太多。筆者寫此文章，目的就是想和同道中人共同研究，討論厚膜印刷工藝，以求為社會的進(jìn)步、技術(shù)的革新貢獻(xiàn)一份力量。文中有不對、不妥之處敬請指正，期待能有更專業(yè)的工藝技術(shù)、網(wǎng)印漿料等來為厚膜印刷的發(fā)展助力。