厚膜網(wǎng)版印刷和設備的進(jìn)步之淺見(jiàn)
韓仁志
隨著(zhù)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、設備來(lái)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，可以節省空間，簡(jiǎn)化結構，做到輕、小、精，從而節省了成本，提升產(chǎn)品的性能。比如，厚膜網(wǎng)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(kāi)即熱；應用于新能源汽車(chē)領(lǐng)域中的電池，可以做到更小的體積，更優(yōu)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(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(huì )在0.015 mm的限值。傳統的工藝技術(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)品還能勉強使用，對于現代化電子產(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定優(yōu)異的厚膜網(wǎng)印機器來(lái)進(jìn)行，本文只對平面、圓面、錐面網(wǎng)印厚膜作逐個(gè)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(huì )影響到結合力、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(gè)不可或缺的指標。影響膜層厚度的因素很多：絲網(wǎng)版張力、膠刮運行的平穩性、漿料的適印性、承印物材質(zhì)、印刷機的穩定性等，這些都是要一個(gè)長(cháng)期測試過(guò)程，并且穩定后再不能改變。
刮刀角度、壓力運行的平穩性、網(wǎng)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(wǎng)印機的要求
網(wǎng)版印刷機由印頭結構、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，就要求網(wǎng)印機的印頭、網(wǎng)版、工作臺這三部分的平行性，各方面的指標一定要在一個(gè)類(lèi)似絕對平行的數值范圍內，才有可能做出符合標準的產(chǎn)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(chǎn)，從而導致產(chǎn)品價(jià)格上升。
筆者走訪(fǎng)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(gè)可控的范圍內，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器。達到以上的數據，則產(chǎn)品烘干膜厚極差值≤0.015 mm就可以得到一個(gè)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(jìn)去。印頭的導軌采用更精密的進(jìn)口導軌，導軌的安裝板采用鑄造，并且經(jīng)過(guò)時(shí)效處理，以求長(cháng)期穩定的平行效果；而且網(wǎng)版的安裝基準面則需要和印刷基板盡可能采用一個(gè)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(gè)至關(guān)重要的因素，此處建議采用伺服電機＋電動(dòng)缸來(lái)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(gè)準確的數值，使刮刀始終緊密地貼合于承印物表面?；啬稄墓澥〕杀镜慕嵌壬峡紤]可以使用氣缸，但要用電氣比例閥來(lái)控制，從而得到一個(gè)恒定的氣壓，以便更精準地控制回墨刀的力度和深度。
產(chǎn)品運行平臺與印頭的平行、承印物的運行，運動(dòng)動(dòng)力建議采用高性能的直線(xiàn)電機，一是與網(wǎng)版和印頭的平行性得到保障，二是運行的平穩性，直線(xiàn)電機可以很輕快地動(dòng)行，從而避免了產(chǎn)品的抖動(dòng)，減少因抖動(dòng)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(lái)完成(見(jiàn)圖1)。
整機的運動(dòng)部件的運行均要求平穩，不得有過(guò)大的抖動(dòng)，在此建議采用直線(xiàn)電機來(lái)做運行，氣動(dòng)件采用電氣比例閥來(lái)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(shù)參數。
2.厚膜網(wǎng)版印刷流程
1)制版和印刷
根據產(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(kāi)發(fā)的鑄鋁網(wǎng)框，經(jīng)過(guò)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---根據工藝重復網(wǎng)印和低溫烘干---高溫燒結。
此流程網(wǎng)印、烘干的循環(huán)，建議采用一字流水線(xiàn)式，或者環(huán)型線(xiàn)、U形線(xiàn)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(chǎn)和自動(dòng)化和智能化。
如果量產(chǎn)穩定的話(huà)可以采用機械自動(dòng)化，比如機器人來(lái)完成傳遞和搬運動(dòng)作。因為印刷流程中要高溫燒結，溫度冷卻需要一定的時(shí)間，也會(huì )占用更多的空間，利用機械自動(dòng)化，就不用擔心高溫燙傷的問(wèn)題，讓散溫的過(guò)程交給機械來(lái)完成，大大節省空間和提高效率，更能體現生產(chǎn)質(zhì)量的穩定性和產(chǎn)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(jiǎn)單、易用，成本低。
干膜測試一般采用激光膜厚儀來(lái)完成。
二、厚膜網(wǎng)印機的現狀
針對上述對印刷技術(shù)和設備的高標準要求，市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的網(wǎng)印機來(lái)做這種厚膜印刷，而傳統的網(wǎng)印機的重點(diǎn)在于位置的精準度和印刷的效率，不會(huì )在印刷膜厚上投入更多。
1.新型厚膜網(wǎng)印機
廣東恒錦智能裝備有限公司把思維從傳統的網(wǎng)印機中解放出來(lái)，用全新的思路來(lái)重新定義厚膜網(wǎng)印機，打造一款適合平面、圓面的通用型網(wǎng)印機，來(lái)適應厚膜印刷的要求，并且可以自動(dòng)組合成全自動(dòng)、半自動(dòng)設備，實(shí)現行業(yè)的自動(dòng)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，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(mǎn)足網(wǎng)版和印頭在不同高度作出不同的動(dòng)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定的。
2)左上料工位可以接受片狀的承印物單片來(lái)料方式和多片放一個(gè)托盤(pán)的來(lái)料方式，帶有對位卡位，確保來(lái)料的定位點(diǎn)的固定。機械手抓取承印物的運行采用最先進(jìn)的直線(xiàn)電機，輕、柔、快、準地把承印物放置于承印平臺并進(jìn)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(shí)現上料和下料的自動(dòng)化和模塊化。
3)前后運行的承印平臺，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)了一種超強的真空定位系統，能源只是一條12 mm的進(jìn)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(diǎn)，屬于行業(yè)內首創(chuàng )。
2.解決方案多元化
整體機械由上料模塊、印頭模塊、網(wǎng)版模塊、承印平臺模塊、下料模塊、機架等模塊化組合而成，整機密封，上置FFU空氣凈化系統，為環(huán)保做貢獻。單一機臺可對接任何上料機、下料機，實(shí)現多元化的要求。
恒錦智能裝備可以根據實(shí)際承印物（如片狀、橢圓形、圓柱形等）而設計自動(dòng)上料系統，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(guò)前些年的試制，己日趨成熟，面對日益劇烈的市場(chǎng)競爭，厚膜印刷現在己經(jīng)達到了一個(gè)爆發(fā)的臨界點(diǎn)，急需要一些實(shí)力雄厚強勁的有技術(shù)、有生產(chǎn)能力設備工廠(chǎng)、生產(chǎn)工廠(chǎng)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(shí)體店的內銷(xiāo)，價(jià)格卻是越來(lái)越低，也越來(lái)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(wàn)寶路電子煙，采用厚膜印刷技術(shù)，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(jià)卻高達千元，其中利潤可窺見(jiàn)一斑。中國國內也在大力投入去研發(fā)這種類(lèi)型的電子煙，急需要有研發(fā)能力的設備商和有生產(chǎn)能力的制造商來(lái)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(fā)生產(chǎn)階段仍屬商業(yè)機密在此不便敘述太多。筆者寫(xiě)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(huì )的進(jìn)步、技術(shù)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(zhuān)業(yè)的工藝技術(shù)、網(wǎng)印漿料等來(lái)為厚膜印刷的發(fā)展助力。