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1、印刷电子技术的应用与发展曹继汉( 长岭科技股份有限公司)现代电子信息技术是传感技术( 信息的检测、变换、显示) 、计算机技术、通信技术以及微电子技术等的总称。电子信息技术及其产业的迅猛发展，不仅使大批量生产实现自动化、生产效率上千倍地增长、产品成本大大降低、产品质量不断提高，而且电子信息技术已渗透到国民经济的各个领域，完全改变了人们传统的生产、生活方式。印刷电子技术是一种新兴的印刷技术，它是电子网版印刷技术和电子复转印技术的总称，它们已经进入了实际的商业化阶段。特别是电子网版印刷技术已相当成熟，正在广泛大量地应用于电子工业的各个领域。以下简要介绍电子网版印刷技术和电子复转印技术的应用与发展前景
2、。电子网版印刷技术是电子信息技术与历史悠久的丝网印刷技术相结合而产生的，是一门具有电子信息技术特征的新兴的现代印刷技术。它也是丝网印刷行业中一个特殊的领域，最突出的特征是印刷技术与电子信息技术相融合，其产品既具有丝网印刷技术的鲜明特征同时又具有电子信息技术的鲜明特征。电子网版印刷的产品有如花团锦簇。在各种各类P C B ( 积层多层板、碳膜P C B 等) 制造、电子组装和S M T 技术中，精细线条和细间距大规模集成电路( 超级存储器、超导元件、超级智能芯片、三维立体封装模块等) 制造中，液晶、太阳能电池等各种电子元器件以及各种机电器件( 薄膜开关、偏转线圈、微特机电、栅网、码盘等) 的制造
3、中，计算机手机键盘电路、热挠性接线器等电子网版印刷产品中，电子网版印刷技术的广泛应用，都会令读者大开眼界、目不暇接。电子复转印技术是一种低成本、高速度印刷技术，它将改变整个电子行业，将发展出新的行业生态。我们知道电子复印机和喷墨打印机，已经是我们日常生活工作中不可缺少的高速印刷设备。现在有的公司已经研制出低成本、高导电的金属纳米粒子材料制成的导电墨水( 粉) ，可以用于激光、喷墨打印机等印刷设备上，用来在塑料或纸张上印刷电子器件或各种电子电路。高速印刷与各种导电聚合物及纳米金属墨水相结合，将在电子制造业领域带来新的革命，创造出全新的产业生态。这种新的技术，就是现代印刷电子技术。世界经济的发展趋
4、势和科学技术的发展表明，未来1 0 年“ - - 2 5 年，人们将不断革新体力劳动，创造出人体不可能直接实现的各种生产技能。任何一个方面的进步，都会牵动各国政府和集团的经济神经甚至是政治神经，都会带来印刷电子技术的巨大市场和商机。同时，也将大量地需要这方面的各种各类技术人才和技术工人。我们有什么理由怀疑印刷电子技术的美好前景呢?1 传统印刷方法的种类和主要特征所谓传统印刷是指将文章、画像、图案等，通过印版大量复制的过程，其要素有原稿、9 3印版、油墨、印刷介质、印刷机械等。原稿制成版，版上放置油墨，利用印刷机，使油墨通过印版，将原稿逼真且高效率地再现在印刷介质上。为了高质量地印刷，需要上述诸
5、要素最佳配合。传统印刷的种类根据印版的形状和特点，目前大致可分为四种基本类别：( a )凸版印刷；( b ) 凹版印刷；( c ) 平版印刷：( d ) 孔版印刷( 丝网印刷) 。其主要特征见表1 1 。表1 - 1传统印刷方法的种类及主要特征印刷方版式特征用途被印 油墨备注式名称刷体凸版印凸版采用铅版、树脂版，书籍、杂志、纸一般为浸透干燥型或不适合印刷( 活版与挠性版相比，版面各类文件氧化聚合干燥型刷精细图印刷)较硬，容易加压。印形刷时印版的变形小。平版印平版制版费用低，容易实一般的商业纸一般采用高粘度油性可印刷精刷现彩色印刷( 图画、印刷( 招贴)油墨细图形广告、宣传画)凹版印凹版可以在成
6、辊的纸、塑出版，包装纸，塑一般采用低粘度溶剂可印刷精刷料膜上高速印刷，制用、建材用料膜型油墨细图形版费用高丝网印孔版由于采用孔版，可由标牌、广告塑料可以采用蒸发干燥，可印刷精刷( 孔版多种油墨进行印刷牌、计量器刻陶瓷氧化聚合，两种液体细图形，印刷的被印刷物体的选择度盘、印制线玻璃反应硬化，浸透干燥，不适合大一种范围广，印压小路板( P C B ) 、金属紫外线硬化等各种干面积印刷L T C C 等等燥方式凸版印刷是可进行活字排版的活版印刷，一般出版物多采用此法。它是一种最古老的印刷方法，是使用具有凸起表面的凸版进行印刷的。印刷时，油墨涂在字模的表面，然后压印到纸张上，字模表面的油墨就转移到了纸
7、张表面，形成一个印迹。手排印刷、整行铸排机印刷、铅版印刷、电版印刷和照相凸版印刷都属于凸版印刷。凹版印刷是通过手工或机械雕刻把印线处划刻去掉，使印刷版形成一个凹下去的字或图像的一种印刷方法。印刷时，首先把线划或凹槽处用油墨填充，再用准备好的纸张压在其上，纸张把油墨粘走，形成印迹。蚀刻版和照相凹版都属于凹版印刷。平版印刷有时也叫化学印刷，意思是说印刷图像与印刷版位于同一平面上。它是基于“油水不相混”的原理实现印刷的。此种印刷是通过机械或手工把图像呈显在石头或金属表面，然后对该表面进行化学处理，通过涂胶、带电，表面处理等，使被印刷的文字、画像、图案等与油墨、炭粉等产生特殊的亲和力。使得图像部分亲墨
8、，而其他空白部分不亲墨。印刷时，只：有亲墨的图像部分转移到纸张上，形成印迹。照相版印刷、影印石版和胶版印刷都属于平版印刷的范畴。丝网印刷属于孔版印刷，它与平印、凸印、凹印一起被称为四大传统印刷方法。孔版印刷包括誊写版、镂孔花版、喷花和丝网印刷等。誊写版印刷为最简便的孔版印刷，始于1 9 世纪末期。这种印刷是在特制的蜡纸上，通过打字机或铁笔制成蜡纸图文版，在蜡纸版上用油墨辊压印进行印刷，承印物上就可得到理想的印刷效果。在孔版印刷中，应用最广泛的是丝网印刷。丝网印刷来自英文的全称s i l ks c r e e n p r o c e s s p r i n t i n g ，从s i l ks
9、c r e e n直译成丝网而得其名。现代丝网印刷不但在技术上与其他三种印刷类型不同，而且是四种印刷类型中适用性最强、应用范围最广的一种。它的印刷对象可以是纸张、纸板、木质品、塑料、纺织品、陶瓷制品、金属、毛皮和各种材料的合成材料。它不但可用于印刷平面的物体，而且可以印刷圆形、凸形、凹形及不规则形状物体。正因如此，丝网印刷也广泛地应用于电子行业的各个方面。现代印刷方式中的激光印刷、电子复印、喷墨打印都是传统的印刷方式与现代的机械电子技术相结合的产物，它省去了烦杂的制版过程，利用电子技术的光、电以及电化学作用将原稿中的文字图形、图象信息提取出来，并通过墨水( 粉) 直接转换到被印的物品上，因此具
10、有印刷成本低、效率高、质量更好的特点。2电子网版印刷的初步知识2 1 丝网印刷网版印刷是把图像或图案被附在丝网印版上进行印刷的。当承印物放在带有图案的丝网版下面时，印刷油墨或涂料在刮刀的挤压下穿过丝网版中间的网孔，沉积到承印物上( 刮刀有手动和自动两种) 。丝网印版中的一部分丝网小孔被封住，使得油墨、颜料不能穿过丝网孔，而只有图像部分才能穿过油墨、颜料，因此在承印物上只有图像部位有印迹。这种印刷实际上是利用油墨渗透过丝网版进行印刷的，这就是通常人们所称的丝网印刷( 网版印刷) ，见图1 一l 。图1 1丝网印刷示意图( 1 一刮板2 一印料3 一网框4 一承印件5 一定位板)丝网只是供作网印版
11、使用的版材而已，并不构成印版的全部。丝网必须经过若干道制版工序后才能成为印版，才能作为字符、图形的载体，即网印版。本来，印刷方式分为凸版印刷、平版印刷、凹版印刷等，都是根据印刷概论的理论，以其版面的结构而命名的。凸版印刷的字符凸起，凹版印刷的字符凹下，平版印刷的字符与基板平齐，而丝网印刷的字符成开孔形状：故称孔板印刷。丝网印刷是孔板印刷的种，其版面结构和载体既然是由网类材料( 金属的与非金属的) 构成，故丝网印刷改称为网版印刷才更为科学。丝网( 网格) 孔版是丝网印刷中采用的主要形式。它主要由绷于框架上的丝网与用于光刻图形的感光乳胶构成。9 5网丝材料最早采用蚕丝，故称其为丝网印刷。随着新材料
12、的出现，丝网印版不仅仅用蚕丝作为图形的载体材料，而且还用尼龙、聚酯纤维、棉织品、棉布、不锈钢丝作为图形的载体材料。不锈钢网强度高、伸缩小、尺寸精度高，与其他丝网比可选用更细的丝径，丝网开口( 网眼) 大，适合于更纤细的图案，油墨浆料透过性最好，耐药品性强。因此，厚膜印刷主要采用不锈钢网版。但是，不锈钢的弹性范围小，伸长太大将不能复原，价格也贵。因此，用于印制线路板印刷时，主要采用聚酯丝网。随着电子工业和丝网印刷工艺的发展，单纯的网类材料已经不能满足需要，黄铜和青铜、不锈钢以及有机高聚化合物都可以用作图形载体的材料，单纯的丝网版印刷也就逐步发展成为包括金属模版印刷在内的网板印刷了。电子工业中常用
13、的丝网板材料，其特性分别如表1 2 所列。表I - 2常用丝网材料的特性比较特性聚酯尼龙不锈钢拉伸强度M P a5 0 05 0 05 0 0断裂延伸率1 0 1 42 0 2 44 0 6 0弹性范围最大可伸长2 最大可伸长4 最大可伸长0 1 耐磨损性0印刷图形的保真性O目数范围6 0 3 9 01 6 4 6 03 0 5 0 8耐冲击性F 4 J 届, J 寿命( 次数)4 00 0 04 0 0 0 02 00 0 02 0 、R H 为6 5 条件下的O 440 含水率微细图形印刷性多层化F 4 J J l 6 , J 性对基板翘曲的适应性对浆料量的控制性O价格便宜便宜树脂的2 倍
14、以上国一优；0 一良：一可；x 一差2 2 丝网印刷的发展简史丝网印刷最早起源于中国，距今已有两千多年的历史。早在我国古代的秦汉时期就出现了夹颉印花方法，到东汉时期夹颉蜡染方法已经普遍流行，而且印制产品的水平也有提高。至隋代大业年间，人们开始用绷有绢网的框子进行印花，使夹颉印花工艺发展为丝网印花。据史书记载，唐朝时宫廷里穿着的精美服饰就有用这种方法印制的。到了宋代丝网印刷又有了发展，并改进了原来使用的油性涂料，开始在染料里加入淀粉类的胶粉，使其成为浆料进行丝网印刷，使丝网印刷产品的色彩更加绚丽。丝网印刷术是中国的一大发明。美国丝网印刷杂志对中国丝网印刷技术有过这样的评述：“有证据证明中国人在两
15、千年以前就使用马鬃和模板。明朝初期的服装证明了他们的竞争精神和加工技术。”丝网印刷术的发明，促进了世界人类物质文明的发展。在两千年后的今天，丝网印刷技术不断发展完善，现已成为人类生活中不可缺少的一部分。虽然日本人最早使用头发或蚕丝织成的、中间有些松弛的无张力模版进行印刷，但是国外现代丝网印刷的发展起源于美国。从丝网印刷的先驱哈瑞莱瑞海特( H a r r yL e r o yH i e t t ) 和爱德华欧文斯( E d w a r dA O w e n s ) 算起，国外的丝网印刷在2 0 世纪初期( 1 9 0 1 1 9 0 6 ) 才开始。丝网印刷的第一次尝试是由美国密歇根州底特律的
16、佛软斯威利特( F r a n c i sW i l l e t t e ) 完成的，它在毛布三角旗上进行了丝网印刷。3电子网版印刷的技术特点3 1 适用范围最广丝网版印刷被称为万能印刷。它能在各种承印材料上进行印刷，如对各种塑料、纺织品、金属、玻璃、陶瓷等材料，并广泛应用于商业、广告业、装潢业、美术业、建筑业、出版业、印染业、电子等工业领域。总之，任何有形状的物体，不论大小、厚薄，不论软质、硬质，也不论曲面、平面都可进行丝网印刷。所以，从2 0 世纪7 0 年代起丝网印刷在全球范围内得以广泛发展。随着电子产品和电子技术的发展，现代丝网印刷技术也不断向电子产品和电子行业渗透。在电子元器件、在电子结构件、在电子组装制造以及集成电路的制造中，都离不开网版印刷技术。如生产一台电视机，很多地方需用丝网印刷技术，如开关、操作盘、显屏、图像防腐、印刷电路板等都离不开丝网印刷。可以说没有丝网印刷就没有电视机、就没有电气产品，也可以说若没有丝网印刷技术，电子、航空、航海、航天工业就得不到发展。3
