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        厚模電路絲印機的見解

        發布時間:2021-06-24 17:03:05

         厚膜網版印刷和設備的進步之淺見

                                                      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和產品提出了更高的要求,而高精尖的產品更需要高精尖的工藝、設備來配套制造。網版印刷技術在高精尖制造的一些領域里就起到了特殊作用。

         

        一、厚膜印刷與高精尖領域

            在航空航天、軍工、新能源領域、家用電器等方面的厚膜網版印刷,可以節省空間,簡化結構,做到輕、小、精,從而節省了成本,提升產品的性能。比如,厚膜網印被廣泛應用于速熱熱水器的,可以減少能源的浪費,做到即開即熱;應用于新能源汽車領域中的電池,可以做到更小的體積,更優的導電性和儲電;應用于GPS定位系統,以更小的體積獲得更優的信號;還有電子煙中的發熱管等等。至于航空航天領域的應用,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,從而達到良好的導電性,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。傳統的工藝技術是人工把網版貼緊產品表面,用膠刮把漿料均勻地涂布在產品表面;但這種方式對一些平面產品還能勉強使用,對于現代化電子產品對網印技術的日益提高的要求,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定優異的厚膜網印機器來進行,本文只對平面、圓面、錐面網印厚膜作逐個分析,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合力、可焊性、電阻率等,是電子產品、電子元件生產工藝的一個不可或缺的指標。影響膜層厚度的因素很多:絲網版張力、膠刮運行的平穩性、漿料的適印性、承印物材質、印刷機的穩定性等,這些都是要一個長期測試過程,并且穩定后再不能改變。

            刮刀角度、壓力運行的平穩性、網距、印刷速度,這些直接牽涉到印刷機,由此可以看到印刷設備的重要性。

         

            1.厚膜印刷網印機的要求

            網版印刷機由印頭結構、網版、工作臺三部分組成,而厚膜網銀的膜厚0.015 mm的均勻性硬性指標,就要求網印機的印頭、網版、工作臺這三部分的平行性,各方面的指標一定要在一個類似絕對平行的數值范圍內,才有可能做出符合標準的產品。傳統的絲印機很難做到以上數據,并且穩定性差,也就是烘干后的膜厚極限差值一直飄忽不定,不能穩定地量產,從而導致產品價格上升。

            筆者走訪了很多家企業,綜合分析、研究得出,印頭刮刀與平臺平行度 0.02 mm,網框底部與平臺平行度0.02 mm,網版張力一定要在一個可控的范圍內,誤差不得大于1 um,就屬于可以做出符合產品印刷膜厚要求的機器。達到以上的數據,則產品烘干膜厚極差值≤0.015 mm就可以得到一個穩定的控制。

            而想達到以上數據的設備則需要印刷導軌的精密性,導軌安裝板的變形程度都是要考慮進去。印頭的導軌采用更精密的進口導軌,導軌的安裝板采用鑄造,并且經過時效處理,以求長期穩定的平行效果;而且網版的安裝基準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重要的因素,此處建議采用伺服電機+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確的數值,使刮刀始終緊密地貼合于承印物表面。回墨刀從節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,以便更精準地控制回墨刀的力度和深度。

            產品運行平臺與印頭的平行、承印物的運行,運動動力建議采用高性能的直線電機,一是與網版和印頭的平行性得到保障,二是運行的平穩性,直線電機可以很輕快地動行,從而避免了產品的抖動,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節螺絲來完成(見圖1)。

         

         

            整機的運動部件的運行均要求平穩,不得有過大的抖動,在此建議采用直線電機來做運行,氣動件采用電氣比例閥來控制,并且各機械部件的調節要安裝可視百分表,以便得到數據化的技術參數。

         

            2.厚膜網版印刷流程

            1)制版和印刷

            根據產品涂布要求出底片并制做網版,此處網版建議采用廣東恒錦智能裝備有限公司開發的鑄鋁網框,經過時效處理,磨床加工,水平度高,不易變形。

            印刷流程為承印物投料---網印---低溫烘干---根據工藝重復網印和低溫烘干---高溫燒結。

            此流程網印、烘干的循環,建議采用一字流水線式,或者環型線、U形線的結構,一是提高工作效率,二是減少空間的占用,三是能源的節省,避免使用一些人工搬運工作,以達到生產和自動化和智能化。

            如果量產穩定的話可以采用機械自動化,比如機器人來完成傳遞和搬運動作。因為印刷流程中要高溫燒結,溫度冷卻需要一定的時間,也會占用更多的空間,利用機械自動化,就不用擔心高溫燙傷的問題,讓散溫的過程交給機械來完成,大大節省空間和提高效率,更能體現生產質量的穩定性和產能的穩定性。

            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、厚膜網印機的現狀

            針對上述對印刷技術和設備的高標準要求,市場上幾乎沒有專業的網印機來做這種厚膜印刷,而傳統的網印機的重點在于位置的精準度和印刷的效率,不會在印刷膜厚上投入更多。

         

            1.新型厚膜網印機

            廣東恒錦智能裝備有限公司把思維從傳統的網印機中解放出來,用全新的思路來重新定義厚膜網印機,打造一款適合平面、圓面的通用型網印機,來適應厚膜印刷的要求,并且可以自動組合成全自動、半自動設備,實現行業的自動化、智能化、模塊化。

            廣東恒錦智能裝備有限公司的厚膜網印機,特點優勢如下。

            1)網框整體升降采用四柱式電缸伺服升降,可以滿足網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,確保每一次的網版和承印物之間的距離是牢固穩定的。

            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,確保來料的定位點的固定。機械手抓取承印物的運行采用最先進的直線電機,輕、柔、快、準地把承印物放置于承印平臺并進行定位;而下料機械手和上料機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,實現上料和下料的自動化和模塊化。

            3)前后運行的承印平臺,可以對承印物的網印情況,進行平臺彈出,抽檢承印物。

            4)對于承印物的定位,恒錦智能裝備自制研發了一種超強的真空定位系統,能源只是一條12 mm的進氣管,而功率卻可以達到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,屬于行業內首創。

            

            2.解決方案多元化

            整體機械由上料模塊、印頭模塊、網版模塊、承印平臺模塊、下料模塊、機架等模塊化組合而成,整機密封,上置FFU空氣凈化系統,為環保做貢獻。單一機臺可對接任何上料機、下料機,實現多元化的要求。

            恒錦智能裝備可以根據實際承印物(如片狀、橢圓形、圓柱形等)而設計自動上料系統,因每家產品不同,此處不做表述。

         

        三、厚膜印刷的展望

            厚膜印刷經過前些年的試制,己日趨成熟,面對日益劇烈的市場競爭,厚膜印刷現在己經達到了一個爆發的臨界點,急需要一些實力雄厚強勁的有技術、有生產能力設備工廠、生產工廠出現。

            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,和一些實體店的內銷,價格卻是越來越低,也越來越不被人們認可,究其原因是霧化型的電子煙與真煙的口感對比,只能達到真煙的60%左右。相比國外的萬寶路電子煙,采用厚膜印刷技術,使加熱溫度瞬間達到300 ℃左右,與真煙口感對比達到90%左右,而其售價卻高達千元,其中利潤可窺見一斑。中國國內也在大力投入去研發這種類型的電子煙,急需要有研發能力的設備商和有生產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用等等,研發生產階段仍屬商業機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,以求為社會的進步、技術的革新貢獻一份力量。文中有不對、不妥之處敬請指正,期待能有更專業的工藝技術、網印漿料等來為厚膜印刷的發展助力。

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