文 余娟娟
絲網(wǎng)印刷作為傳統(tǒng)四大印刷方式的一種,具有獨特的印刷效果和廣泛的適用性,能夠?qū)Ω鞣N塑料、紡織品、金屬、玻璃、陶瓷等材料進(jìn)行印刷,應(yīng)用的領(lǐng)域也很廣泛,其中在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的印刷更是具有較好的印刷效果。例如,印刷線路板(PCB)、太陽能電池、超薄電池、薄膜開關(guān)、生物傳感器以及RFID標(biāo)簽等,隨著電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展,絲網(wǎng)印刷行業(yè)展現(xiàn)了新的活力[1]。本文借助中國專利數(shù)據(jù)分析,闡述絲網(wǎng)印刷行業(yè)的申請?zhí)攸c和發(fā)展趨勢。
本文通過專利檢索數(shù)據(jù)庫,利用國際專利分類號(International Patent Classification, IPC)和關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索(數(shù)據(jù)截止到2017年12月),得到絲網(wǎng)印刷在國內(nèi)專利申請的態(tài)勢和發(fā)展趨勢。通過分析得出,整體的申請量呈上升趨勢,2008年以前,專利申請量較少,每年不足200件,從2009年以后呈現(xiàn)了較快的增長趨勢,2012年后增速趨于平緩,2014年至2016年期間每年申請量均在1000件左右,由于專利數(shù)據(jù)庫的公開存在滯后性,因此,2017年的申請量數(shù)據(jù)存在誤差。
絲網(wǎng)印刷的專利申請主要分為印刷工作臺、絲網(wǎng)網(wǎng)版、供墨裝置以及刮刀等四大技術(shù)分支。其中,絲網(wǎng)網(wǎng)版的申請量最多,其次分別是刮刀、印刷工作臺和供墨裝置。
印刷工作臺
由于絲網(wǎng)印刷的對象形狀各異,可以是平面或是曲面,因此,絲網(wǎng)印刷機(jī)中承載的工作臺板是重要的研究領(lǐng)域。印刷工作臺分為上工作臺和下工作臺,上工作臺的研發(fā)方向是主要承印物的傳輸和接收、真空的吸附等,下工作臺的研發(fā)主要集中在機(jī)械傳動方面,傳動方式例如絲杠傳動、齒輪傳動、同步帶傳動以及蝸輪蝸桿傳動等,每種傳動方式均有其各自的特點,根據(jù)適用的工況不同,選取合適的傳動方式達(dá)到最佳的傳動精度,或者改進(jìn)現(xiàn)有的傳動方式,結(jié)合自動化的控制程序,來提高傳動精度等均是研發(fā)的熱點。
1996年,CN1119587A提出了一種自動絲網(wǎng)印刷機(jī),包括印刷平臺,一對輥子、其設(shè)置在印刷平臺的前面和后面,一個支撐待印刷材料的環(huán)帶,環(huán)帶被所述的輥子支撐著,其上半部允許在印刷平臺上移動,以及在環(huán)帶上半部提供的印刷單元,其中印刷平臺、一對輥子、環(huán)帶和印刷單元所有都傾斜設(shè)置,沿寬度方向相對于水平面而言形成一個預(yù)先設(shè)定的角度,并裝有一個導(dǎo)帶器,和環(huán)帶上半部底側(cè)的邊緣相接觸。
2010年,CN201665046U提出了一種采用計算機(jī)控制的自動平板印花機(jī),移動工作臺由行走器、刮印部件、控制臺組成,所述的行走器為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動由同步帶形成履帶式結(jié)構(gòu)的行走裝置,所述的控制臺為計算機(jī)控制刮印速度、行走工步及步距的控制裝置。由于行走器中設(shè)有壓緊輪部件,從而使行走器中的驅(qū)動同步帶與導(dǎo)軌部件上的同步帶進(jìn)行多齒接觸驅(qū)動,提高了嚙合精度,增大了驅(qū)動力,提高了同步帶的使用壽命;由于驅(qū)動裝置采用伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制,并采取履帶式結(jié)構(gòu)形成同步帶多齒接觸方式驅(qū)動,從而使移動工作臺的定位精度提高。
2016年,CN205416703U提出了一種MPDP玻璃組件電極印刷系統(tǒng)用高精度玻璃組件定位總成,通過設(shè)計豎直向直線驅(qū)動裝置和位置調(diào)整裝置,實現(xiàn)對玻璃組件的精確調(diào)整。在機(jī)架與玻璃吸附組件間依次設(shè)置有豎直向直線驅(qū)動裝置和位置調(diào)整裝置,所述位置調(diào)整裝置包括固定于連接在豎直向直線驅(qū)動裝置執(zhí)行端的底板上并以底板中心旋轉(zhuǎn)陣列的4組調(diào)整機(jī)構(gòu),調(diào)整機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)、固定在伺服電機(jī)輸出端的滾珠絲杠、絲母及與絲母連接的滑座總成,固定在滑座總成上的玻璃吸附組件借助伺服電機(jī)具有豎直平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)自由度。
絲網(wǎng)網(wǎng)版
印刷過程中網(wǎng)版質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到印刷品的質(zhì)量。網(wǎng)版的材料一般具有金屬絲網(wǎng)、滌綸絲網(wǎng)、尼龍絲網(wǎng)等,此外網(wǎng)框的選擇和感光材料的涂布等均是領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員關(guān)注的熱點,隨著絲網(wǎng)印刷技術(shù)應(yīng)用到電子產(chǎn)品上的普及,對絲網(wǎng)網(wǎng)版的材料也出現(xiàn)了不少新的選擇。
1988年,CN1018812B提出了一種使用復(fù)合長絲的網(wǎng)眼織物,所述復(fù)合長絲是以可使絲網(wǎng)與乳劑及樹脂粘接性良好的材料作外層,以尺寸穩(wěn)定性和彈性回復(fù)性能優(yōu)良的材料作芯絲的包芯型復(fù)合長絲。由于使用了把不同的合成纖維材料組合起來制成的復(fù)合長絲,有效地使各種材料的優(yōu)點得到發(fā)揮。
2011年,CN102245827A提出了一種外表面由塑料構(gòu)成的絲織造而成的織物,織物的至少一個面部分地被施加金屬鍍層,鍍層設(shè)計為印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu),印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)分路和/或成形為回路狀。
2014年,CN204160870U提出了一種光伏晶體硅印刷用增強(qiáng)印刷柵線高度的復(fù)合網(wǎng)版,其包括網(wǎng)框和繃設(shè)于所述網(wǎng)框的網(wǎng)布,網(wǎng)布由位于所述網(wǎng)布中間的鋼絲網(wǎng)布和連接于所述鋼絲網(wǎng)布外圍的聚酯網(wǎng)布組成,所述聚酯網(wǎng)布的外邊緣通過膠水粘合于網(wǎng)框的底面,聚酯網(wǎng)布與鋼絲網(wǎng)布通過膠水粘合,粘合區(qū)形成復(fù)合區(qū),所述鋼絲網(wǎng)布的上表面設(shè)有均勻的凸點,所述凸點為金剛石顆粒,鋼絲網(wǎng)布的上表面通過凸點與感光膠連接,鋼絲網(wǎng)布中心還設(shè)有印刷圖案區(qū)。
供墨裝置
針對供墨裝置的申請數(shù)量相對少,主要集中在圓網(wǎng)印花機(jī)的供墨量控制、電路板印刷時焊膏的儲存等方面的研究。
2000年,CN2419039Y提出了一種絲網(wǎng)印刷機(jī)的供墨壓印裝置,供墨裝置包括一封閉式墨斗,墨斗下部兩側(cè)分設(shè)有設(shè)置于墨斗支架上的偏心軸,所述偏心軸與墨斗外壁緊貼配合,所述墨斗底部的開口處設(shè)置有與傳動機(jī)構(gòu)相聯(lián)的供墨輥,供墨輥與墨斗內(nèi)壁緊貼配合,壓印裝置包括通過輥軸設(shè)置于墨斗支架上的壓印輥,其設(shè)置于供墨輥下方,與供墨輥壓緊配合。墨斗采用橫截面為“V”字形式或錐狀等的封閉槽。由于油墨集中于封閉式墨斗內(nèi),聯(lián)結(jié)料不易揮發(fā),印刷過程中無需稀釋油墨,省工省時,降低了印刷成本。
2015年,CN104802509A提出了一種圓網(wǎng)印花機(jī)圓網(wǎng)內(nèi)的色漿儲量控制裝置,通過在圓網(wǎng)內(nèi)設(shè)置下端開設(shè)吸漿孔的吸漿管,吸漿管與送漿管連接且送漿管與氣管連通,利用持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的氣泵正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)進(jìn)行抽氣和壓氣,這種結(jié)構(gòu)中的抽漿泵無需連續(xù)啟動和停止并保持正轉(zhuǎn),延長了抽漿泵的使用壽命,圓網(wǎng)內(nèi)的色漿儲存量能保持在一個液位,保證印染持續(xù)不滯后,分別使用原漿儲漿桶來存儲原漿、回收漿儲漿桶來存儲回收的色漿,提高了高品質(zhì)紡織品印染加工的質(zhì)量。
刮刀
絲網(wǎng)印刷機(jī)的刮刀是重要的零部件之一,刮刀領(lǐng)域的研發(fā)熱點主要集中在刮刀的壓力控制、驅(qū)動以及刮刀的形狀設(shè)計。
1994年,CN2207936Y提出了一種絲印機(jī)刮板自動升降機(jī)構(gòu),電機(jī)驅(qū)動絲杠,帶動刮板自動升降機(jī)構(gòu)橫向往復(fù)行走。絲網(wǎng)框架由網(wǎng)框調(diào)位架和四條支桿支撐,其位置可上下、前后進(jìn)行微調(diào)。面板架由凸輪控制,可手動傾斜,因此在印刷過程中能實現(xiàn)手動即時離網(wǎng)動作,使印刷質(zhì)量進(jìn)一步提高。
2005年,針對電路板印刷,CN2843843Y提出了一種懸浮式刮刀系統(tǒng),防止錫膏外溢,刮刀升降微調(diào),可快慢速模式變化,從而使刮刀快速、平穩(wěn)與工作面接觸。利用控制裝置進(jìn)行編程,使刮刀快速進(jìn)給,在距離鋼網(wǎng)比較近的時候,慢慢進(jìn)給,使刮刀與鋼網(wǎng)的接觸比較輕柔,從而保護(hù)了鋼網(wǎng)。
2014年,針對刮刀的壓力控制方法,CN106029383A提出了一種能夠以簡易的結(jié)構(gòu)精度良好地調(diào)整將刮板向絲網(wǎng)按壓的按壓力,進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本減少的絲網(wǎng)印刷機(jī),其具有流體壓力缸,根據(jù)缸殼體的內(nèi)部壓力,將刮板向靠近或遠(yuǎn)離絲網(wǎng)的任一方向施力;壓力傳感器,檢測缸殼體的內(nèi)部壓力;及控制部,在通過每單位時間向流體壓力缸供給或從流體壓力缸排出預(yù)定流量的流體而變更內(nèi)部壓力的控制開始之后,基于壓力傳感器的檢測值達(dá)到目標(biāo)值為止的響應(yīng)時間來控制內(nèi)部壓力。
本文主要針對絲網(wǎng)印刷的專利進(jìn)行了簡單的介紹,從絲網(wǎng)印刷技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)來看,2000年的文獻(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)了自動化的絲網(wǎng)印刷機(jī),主要涉及絲網(wǎng)印刷機(jī)工作臺板或是刮刀的自動控制,2000年以后,多是針對現(xiàn)有的自動控制手段的改進(jìn),以提高控制精度和印刷質(zhì)量。在2005年以后,許多企業(yè)開始越來越關(guān)注絲網(wǎng)印刷應(yīng)用在電子產(chǎn)品中的技術(shù)改進(jìn),由于電子產(chǎn)品對機(jī)器的精密性提出了更高的要求,因此,針對性的改進(jìn)發(fā)明很多,給絲網(wǎng)印刷的技術(shù)發(fā)展提出了方向。
[1] 張紀(jì)娟等,絲網(wǎng)印刷在電子領(lǐng)域的應(yīng)用[J].網(wǎng)印工業(yè),2015.11