【hc360慧聪网丝印特印行业频道】50年代,凸版、平版、凹版的三种印版方式都有了长足的进步,唯独丝网印刷当时被看作是特种印刷的一种,和彩图印刷的缘份尚不密切。但是,进入70年代以后,它被人们重新评估为是一种特异的印刷工艺。与上述三种印版方式的着墨方式完全不同,属于孔版的一种,依靠绘成图案的网孔,漆墨受压挤后经网孔转移到承印物上,形成图像。这种丝网印刷工艺成为孔版印刷的主流之后,因为所用漆墨的适应性广泛,加上又使用了各种功能性漆墨,导致承印物打破了原来限为纸张的框子,普及到金属、树脂、陶瓷、玻璃板等所有的无机或有机材料基板。由于有了这种发展,丝网印刷成了有效的生产手段,作为工业加工生产技术的重要一环,随着电子部件、机械部件相关技术的自动化、省力化进展的同时,时至90年代,完成了生产效率极高的丝网印刷机。
一、丝网印刷机朝向量产化、省力化发展
到了90年代,丝网印刷工艺之所以能大跃进的主要原因,是由于工业生产前线用于电子产业、汽车产业的电子部件需要大量生产造成的。尤其是最近与电子部件密切相关的,有如印刷电路板(PWB,FPC)、表面涂装(SMT,BGA)、厚膜混合基板(HIC,厚膜电阻,分层电容器,热敏头)、太阳电池、平面板、显示屏(LCD,PDP,VFD,EL)、IC卡、CD等生产系统中的某部分肯定与丝网印刷工艺发生了联系。国内外的装置制造厂家都为了争得高品质和在价格竞争中取胜,不惜一切代价,朝着缩短生产过程和提高精密度方向进行着开发设计。本文主要介绍在90年代期间出现的有代表性的丝网印刷机及其前景。
文中的缩略词在海内外文献中出现频率很高,又不易查到,故在此注明其含义,以备日后检索之用。
PWB Programmer's WorkBench 程序设计者工作台
FPC Flexible Printed Circuits 柔性印刷电路板
SMT Surface Mount Technology 表面涂装技术
BGA Ball Grid Array 半球形栅极阵
HIC Hybrid Integrated Circuit 混合型集成电路
LCD Liquid Crystal Display 液晶显示屏
PDP Plasma Display Panel 等离子放电显示板
VFD Visual Fluorescent Display 荧光显示板
EL Electro Luminescence 电子发光
(1)单张式高速印刷机(滚筒式网印机)
通常叫做滚式网印机。滚筒式印刷机主要是为高速印刷单张薄膜而开发的专用机,在单张式的丝网印刷机中也属于最高速的类型。只要油墨的条件合适,最高每小时可印刷3600张。欧美各国早就应用于印刷大张宣传画了。日本也已应用于印制主平面电键、仪表板以及聚对苯二甲酸乙二酯(以下简称PET膜)等的薄膜产品。
这种印刷机的原理和构造是,吸版台是滚筒,而网框和滚筒台是由齿条和小齿轮精确啮合在一起的。刮板是固定在滚筒的中心之上,网框是在左右、水平运动的同时滚筒以同样的周速转动。承印材料被滚筒跟前的叼牙咬住,与滚筒一起转动。叼牙转到相反侧便推出承印材料,由滚筒的真空压和刮板压送出,滚式网印机的特点是,在结构方面,根据对承印材料厚度间隙的调节,可以做到接触印刷,沿着滚筒弯曲的印刷品,可以自然地离开印版,并做到理想的离开和着附。只是为了使承印材料卷到滚筒上贴紧,必须是较薄的承印材料才行。由于定位是靠端面规矩来调整的缘故,不能期望有高精确度的定位。尽管这样,总的来说,速度非常高,可以称得上是生产效率高的印刷机。
(2)Roll-to-Roll式高速印刷机
与上述单张式不同,承印材料是卷筒状的,将这种卷成筒状的用料以一定的间隔输出,是一种连续自动地进行印刷、干燥、卷取的装置,印刷生产过程比起单张式来说,更为高速。Roll-to-Roll式根据版的形状,采用2种方式。
一种是,网印版为滚筒时所用的圆筒版方式,这是在1963年,由瑞典的Stock公司最初开发的圆网印刷机,主要用于印刷布帛等的印染,早就为行业内熟知。但是由于制版方面的难度较大,终于没有普及到一般的印刷上。
另一种是,原封不动地使用普通的框状网印版,间歇地传送带状的膜,以同等的间距印成图案的方式。与滚筒式相比,流水生产稍差外,不能印刷出连续的图案,但是能够使用标准的网印版,简单地可以获取版之外,倘若印刷条件不变,这种方式可以做到高精确度的印刷。
以往,圆网印刷机一般用于印刷布帛、糊墙壁纸等的图案,时至90年代,应用于电子部件上的印刷需求大为增加,例如,在以聚酯类薄膜为底基的卷片上印刷电极。有代表性的商品就是分层电容器,近来多数的携带电话装有这种电容器。据报道,日本的年度产量达1700亿个。
使用涂布机在PET膜上涂布了介电体的纸带上印刷导电墨(银钯),用热风干燥后卷取的一条龙印刷方式,可以高速度(每小时2400张)和高精确度(膜厚5m以下)形成电极图案。印刷干燥之后裁切,介电体从纸带上剥离下来,堆积100~300层的累积机,一台印刷机需配备4~5台。这种累积机的工作程序是,将干燥卷取的膜打开,针对图案上面的定位记号,借助CCD照相机达到自动定位,自动调整切刀,压印成半切状态,将从纸带上剥离下来的介电体依次堆积起来,待堆积到规定枚数后,用正式压印机压缩,按规定尺寸分切后烧成。用胶粘剂将介电体一张一张地贴到机架上,这与过去一张一张地印好后裁切的单张方式相比,在Roll-to-Roll机已经实现了提高好几倍的速度。
(3)TAB用印刷机
TAB系Tape Automated Bending之意。二十多年前,还只是应用于钟表、电子计算器的印刷机,现在已经迅速发展到了用于LCD了。而且已为带式媒体插件(Tape Carrier Pakage,简称TCP)所用引人注目。作为TAB(连接LSI片和插件的技术)的材料及其外围装置的一环,引进了丝网印刷机,使用丝网印刷工艺印刷耐蚀膜、IC、LSI的树脂封罩等。印刷装置用的是Roll-to-Roll机的小型版,卷片规格可以安置35mm、48mm、70mm的三种,定位采取在卷片的两端的片孔上插入6根销,利用定位的销导向方式和CCD照相机拍下片孔或图案上的记号,这可以算得上是一种自动定位的高精确度方式。
(4)PDP用印刷机
电子显示屏已有CRT、LCD、PDP、VFD、EL、LED等。应该充分发挥其各自的特长,根据用途区分一下,以扩大市场的需求。值得一提的是,应纯彩色、大画面、高精细、薄型、轻量的需求,梦寐以求的壁挂电视终于成为现实。通常是将实现PDP的元年定在1996年,据悉,到公元2002年,使用PDP的高精细电视接收机日本国内的需求预计将达到1100万台。
PDP的生产过程可谓是厚膜技术的结晶,板的电极电路、隔壁形成、荧光体层、介电体层、密封材料的涂布等都需要依靠丝网印刷工艺来完成。最新的PDP用印刷机已开发了能够适应60″的大型高精度机,并已有市销。为此,需要网框尺寸为 2 000mm×2000mm以上的版,从而就要求配备有高精度的SUS网孔,形成图案用曝光机,能够平行地很好研磨全长1600mm以上的刮板,还有大型网印版用自动洗净机等,凡是与丝网印刷机有关的这些相关外围设备的技术开发也必须同时进行,否则要想使大型PDP的大量生产化保持稳定是有困难的。
二、高精度化和高功能化
(1)高精度化
丝网印刷的精确度与版的大小成一定的比例,版愈大就愈难,所以精确度有一定限度。因此,究竟能够靠近到利用照相法形成图案到什么程度,需作相当艰苦的努力才行。为此,在使印刷机的结构达到高精度化的同时,考虑到了网印材料的改进,寻找取代SUS的新素材,感光乳剂的高品质化,刮板的质量和形状的改进,在印刷工艺上要设法以低印压来挤出漆墨,最小限度抑制版的伸延和畸变,改善图案尺寸的再现性,多色印刷的位置调整等。PDP隔壁形成时的同一图案分层印刷的定位调节方面,使用了4支CCD照相机,实现了3mm以内的调整。
(2)高功能化
已经采用系统化手段,为了做到稳定操作全自动无人化连续印刷,作为印刷机的附属功能,去除渗溢装置是不可缺的。在连续印刷时,因漆墨的粘度、印刷面的粗细,版的反面会产生渗溢、堵眼现象。以前是根据印数,在版的下面插入吸墨纸,靠所含溶剂的润湿,一边溶化漆墨,一边擦取,最终用干吸墨纸彻底去除污迹的方法较多地被采用,可是近来是打开胶粘透明带,贴在版的反面(刮板同时移动),根据朝相反方向平行剥离,胶带便粘取多余的漆墨,这种方式已成为主流。
与以前的方式相比,一次往返,便能彻底去除漆墨,完成版面清理工作。现在PDP用的大型印刷机必定装有这种装置,处理幅度也能达到1 500mm。
三、丝网印刷机今后的展望
自丝网印刷机诞生至今,已有一百余年的历史,自手工作业发展到机械化的地步,其基本要素之一的刮板和版尚无太大的变化,从过去的橡皮状平刮板和靠绷在角管制的网框上的网纱进行制版印刷的过程依然没有变。将来欲使丝网印刷发生质变,必须以不同的构思来改变版的形状。其中之一便是圆筒版,单从速度来考虑是非常有效的,只要包括版的材料性质、成本、安装方法在内的各种因素得到改进和普及,便将成为网印业的一大支柱。
此外,当印刷封罩和粘度高的厚膜时,欲使发生的气泡不侵入漆墨之中,以脱泡为目的的真空印刷机,以及用于容器印刷的曲面印刷机等,针对今后工业用方面,要求有更高的精确度和生产效率,迫使进一步开发更加自动化的装置,进而达到商品化的目的。