薄膜开关在挠性聚碳酸酯或聚酯薄膜上用导电浆料印刷触点电路制成的开关,是触点开关的一种。
薄膜开关的优点是整体扁平、体形薄、质量小、防尘性好、耐水性优良,属半封闭结构。另外,面板设计和颜色的选择自由度大。其应用范围正向台式计算机、复印机、传真机、玩具、方型计算机、文字处理机等领域扩展。
薄膜开关制作工艺一般是:
电极板处理制作丝网印版网印银浆干燥网印碳精浆干燥冲压加工网印面板装配。
下面简要介绍薄膜开关材料及网印工艺。
1.基材
适用于制作薄膜开关面板的基材有以下几种:
(1)聚碳酸酯薄膜
聚碳酸酯薄膜的使用温度范围极大(-135~135℃),当温度或湿度变时,这种材料的性能变化不大,从百保证了面板能在各类仪器1各种恶劣环境下使用。
(2)聚氯乙烯薄膜
耐温性能较差,特别是在高温条件下,其软化温度为59℃,弹性不及聚碳酸酯薄膜好。但它具有较高的延伸率(130%),又因其价格低廉,故适合于在一般条件下使用。
(3)聚酯薄膜
弹性及耐温性均较好,价格介于聚碳酸酯薄膜与聚氯乙烯薄膜之间。但因其薄膜的表面难以加工成亚光型的纹理,多呈透明状片材,同时聚酯薄膜的表面对绝大多数的塑料油墨不能获得满意的印刷效果,一般需采用特定的专用油墨。
(4)聚乙烯薄膜
聚乙烯薄膜具有较好的物理性能和化学特性,并能耐多种化学药品,如醇类、脂肪烃类、芳烃类、酯类、酮类及醇醚类等。但聚乙烯薄膜的售价较高。
2.网印工艺
(1)丝网印版的制作
①丝网选择:印制面板一般选用180~240目丝网,当印刷面板的字符、键框等有外形轮廓要求时,要选用稍高目数的丝网,但以不超过300~500目为好。
印制银浆触点,一般选用180~240目丝网。导电银浆系由导电性能良好的金属银浆中金属银微粒的大小及形状、金属银固体组分含量不尽相同。金属银微粒是决定开关电路阻值的主要因素,在印制导体电路时,应设法让导体银的微炷顺利通过丝网,因此所选用丝网的目数不宜过细。过细的丝网虽然印出的线条挺直,能印制出外观好看的电路图形,但是在显微状态下,它只是一层疏松的结构,金属银微粒的固体含量很少,这是由于银微粒大部分未能通过丝网,这样的图形不仅电阻较大,同时对电路的导电性和使用寿命均有影响,不能满足实际应用。
②制版方法。直接法、间接法,直间法均可采用。印刷面板多采用法制版;印刷触点、电路可采用间接法的3号感光膜制版。制版时曝光宜充分,以减少膜层的损失,提高边缘锐度。膜层厚,印刷墨层则厚,厚实的导电墨层是提高导电性、减小阻值的先决条件。
(2)印刷
①面板网印。面板网印与一般塑料薄膜网印相似,只是印刷在面板背面,即印刷在面板的非触摸面,以保证薄膜开关面板上的图文{yj}清晰,不受磨损。塑料油墨品种繁多,但性能各异。油墨的干燥时间表干约为0.5小时,实干则需5小时以上。由于薄膜开关面板要经过多次套色印刷,故应注意各色墨印刷的间隔时间。为保证油墨的印刷适性,印制过程{zh0}在恒温、恒湿的条件下进行。
在印刷色序上,应遵循先深色后浅色的原则。对于大面积的面板底色或色块,特别是浅淡色色块以印两次为好,这样墨层增厚,墨色饱满,并提高了油墨遮盖力。但要避免色彩重叠,出现阴影。
全部套印完后,还需在除透明窗孔外的面板上印一层背色,通常称为封底层。封底层具有防止墨层磨损,保护面板图文、色彩的作用,同时也使背面的印墨得到一次全面的清理,提高遮盖能力,以防止暴露出面板背面的电路。用于封底层的油墨{zh0}采用银墨,它一方面具有遮盖力强的特点,另一方面它不会改变油墨的色相,并能把前面的墨色衬托得更为鲜艳。
面板上的透明窗为了增强指示或显示效果并掩盖透明窗后面的元件轮廓,通常需印刷透明的色彩。印刷有色透明窗需采用专用的透明色墨,其窗口的颜色应与发光元件的色彩相同,这样由于波长匹配,才能提高发光元件的清晰度。印刷透明窗宜使用薄形丝网和较薄的版膜,并改用硬性刮板,使墨层印得薄而均匀。
此外,薄膜开关的面板要多次重复套印,同时还需与电路、隔离层装配成一个整体,因此面板的定痊基准就显得格外重要。在印制面板时应充分注意到套印基准的统一,而这个基准的选择应特别注意使加工图的设计基准与工艺基准、测量基准、装配套准xx一致,从而保证薄膜开关的精度。
②开关电路网印。印制开关电路的印料最常用的为银浆,因其为黏稠的糊状物,故又称为银糊。用银浆通过丝网印刷的方法加工电子元件,虽由来已久,但大多属于高温烧结还原型。而薄膜开关电路中所用的银浆,受基材耐温特性的限制,必须采用低温固化型银浆。印制薄膜开关电路的银浆,目前种类较多,性能与品质差异也很大。评估银浆的性能应从电阻率、固体含量、金属微粒的粒度,结合强度、固化温度等几方面加以评定,然后选用。由于银浆价值昂贵,其品质又关系到薄膜开关的导电性能,故应从慎选用。
刮印时,应遵循重回轻刮的原则。采取这种刮印方法,是因为银浆的黏度比普通油墨黏稠,同时还含有金属固体成分的原因。所谓重回轻刮,就是回墨时对银浆有一定的挤压力,迫使其填满版膜上的过墨部位;轻刮实际上是在网上清理银浆并切断的印料的过程,图形的饱满与否已经由“重回”所决定,过大的印刷力会使图形变形。
3.干燥
导电银浆中的各种溶剂与助剂的存在,都对电阻率有一定的影响,要使它们从导电电路中释放出来,主要依靠热风干燥使其挥发。干燥温度一般控制在85-90℃为宜,在热风下恒温40分钟。实践证明,干燥不彻底的导电图形往往要比干燥彻底的图形电阻值高数10倍。
近年来丝网印刷与传统印刷方式和数字印刷的结合--组合印刷,弥补了其他印刷方式的不足,增加了印刷品的装潢和艺术效果,顺应了印刷市场的发展需要。
丝网印刷与传统印刷方式相结合
xx包装多设计有大面积的色块、多色序的连续调以及复杂的线条、花纹图案等。利用丝网印刷大面积的实地色块,利用胶印印四色和复杂的线条部分能够明显提高印刷品的质量、增强防伪效果。此外,对于一些要求更高和更复杂的印品,还可以采用丝印与胶印、凹印或凸印相组合的印刷方式。
丝网印刷与数字因数相结合
20世纪90年代末期,随着电脑数字化处理技术的不断成熟,丝网印刷制版技术发生了一次重大革新即计算机直接制版--CTP。目前有一种模版直接成像制版法,丝网印版不用涂感光胶,而是涂上一种化学涂料,不用喷涂热蜡,而是用计算机直接在已喷涂好化学涂料的模版上根据原稿图像扫描,然后用水冲掉化学涂料即可成像。另外一种直接成像制版的方法是在一种特制的金属台上,直接用计算机扫描激光成像,可将丝网和感光胶省掉,不需要复杂的绷网工艺,这种制版方法制作的模版,不变形、对位准、印刷精度高。
丝网印刷的质量控制
由于丝网印刷承印物材料广泛,设备相对简单,因此,目前产品质量还难以达到很高的要求。根据丝网印刷的实际生产情况,有必要对其进行全面控制,以提高丝网印刷的质量和效率。下面简要介绍制版和印刷两个阶段的质量控制要点,并对印刷过程中常见的故障、产生原因以及解决方法进行说明。
制版过程质量控制
丝网的材料
丝网材料的选取不当会对印品质量造成直接影响,一般评价丝网材质的质量参数主要有丝网表面的粗糙程度和丝网张力。丝*性的任何改变都会改变油墨的沉积量或图像的细节表现,特别是细线条和负片线条。一般来说,粗网目丝网,墨层沉积量很厚,暗调区的网点扩大很明显;但是网目太细,又会造成薄弱的墨层。丝网要依据承印材料、刮板速度和压力、图像大小、丝网张力等工艺参数进行选择。
棚网
按照丝网的平均有效横截面,每种不同的丝网都有其{zd0}张力,而只有维护较好的绷网设备才可能达到此{zd0}张力,所以要定期对绷网设备进行检修。检测设备是否需要检修,可以在所有夹紧丝网的夹具前面用铅笔在丝网上画一条线,经过适度的拉力绷网,如果这条线仍然与夹具保持平行,则表明一切正常,如果不是,则需要对夹具进行调节、检修。绷网可以按照自己生产所需张力进行,但不应超过丝网生产厂商所推广的技术参数。同时应注意,绷网机四角的丝网需呈口袋状以避免张力过高损坏丝网。口袋的尺寸应根据所绷网框面积的大小及所要求的张力而定,同时四个角内的夹具之间也需要保留至少与网框材料横截面宽度相等的空隙,以使丝网绷到规定张力而不产生破网。
网版的厚度
网版的厚度是影响印刷品质量的关键指标,过薄的感光胶厚度难以杜绝锯齿边,会造成印刷图文边缘的参差不齐,所以要保证网版有一定的厚度,但是网版过厚会影响其耐印率,所以对网版的厚度选择具有一定的难度。同时对于网版表面感光胶的涂布也有一定的要求,表面感光胶涂布得越均匀,网版就越平滑,也越适合丝网印刷过程中的图文信息的有效传递和转移。
曝光显影工艺
曝光时间不足或过度都会使线条变粗。显影过度是指水压过大或时间过长。设定正确的曝光时间,并保持记录,每隔3个月或曝光量减弱时,对曝光时间进行测试和调整、修正。将已曝光的网版远离光源(日光、白炽灯)。
印刷过程中的质量控制
丝印油墨
对于丝网印刷油墨来说,主要从油墨的干燥速度、油墨细度、流动性以及粘性等方面来衡量其对印刷品质量的影响。 油墨在网版上干燥过快,就会影响油墨粘度、流变性及印迹的均匀性,甚至造成堵网,油墨开始结网的时间不应少于5min;若印件干燥慢,会影响生产速度或增加干燥成本。一般来说,网上慢干、印迹快干的油墨,才是理想的干燥性能,光固、热固及热印冷固等油墨就是因此而产生的。对于油墨干燥速度,一般来说主要是通过稀释剂的选取来控制的,另外生产车间的环境,如温湿度、通风状况等,对油墨的干燥速度都有一定的影响。油墨细度也是一个重要指标,若这个指标控制不好,对附着力、油墨的鲜艳程度和透过丝网的能力有严重的影响。一般来说,油墨的细度不应超过网孔面积的四分之一。同时,油墨的流动性以及粘性等方面对印刷品的质量也有一定的影响,对于这些指标的控制和认识是非常重要的。
通常出厂的网印油墨粘度稍大,使用者要根据印刷图像的特点、丝网目数、印速、车间温度、承印物的表面张力及吸墨性能等,用适当的溶剂、稀释剂、表面活性剂或减粘剂等,对油墨的粘度、表面张力、流动性及干燥速度等进行综合调整。如细线和网点印刷时,应使油墨的流动性稍小,干燥速度稍慢;粗网印刷时,粘度应稍大,干燥速度可稍快;高速印刷时,流动性稍大,干燥速度稍快;车间温度高时,干燥应稍慢,粘度稍大;承印物表面张力小时,油墨的表面张力也应小些;承印物吸墨性强时,油墨的流动性及表面张力均可大些,干燥速度可慢些。
网距
网距是影响印刷质量的主要因素之一,网距过大或过小都会对印刷质量产生不利影响,出现复制精度差、蹭脏、起泡、重影、墨杠、丢失层次、图像边缘模糊、网痕、图像不xx、套印不准等问题。
正确的网距是指在网版具有一定张力的情况下,可以保证网印过程中刮板压力最小而且丝网又能立即回弹的距离。大多数情况下,网距要尽可能小,但网距过小又会引起网版与承印物分离不理想,使丝网不能立即回弹。丝网与承印物分离速度较刮墨刀运行速度慢,就会留下网痕,造成图文蹭脏。此外,网距过小会使油墨附着不均匀,印刷时刮墨板在网版上产生波纹,影响套准,还会造成图像重影。
刮墨
刮墨过程要控制好刮墨的角度、压力和速度。
刮墨角度即刮墨板和丝网之间在印刷方向上测得的角度,角度小则出墨量大,角度大则出墨量小。角度偏差大会对油墨的控制和套印的精度产生不利影响,刮墨角度通常取45。~75。,通常75。{zj0},此角度下刮墨刀与网版呈线接触,压力作用在锋上,不易磨坏,也不易因压力大而反向弯曲,印刷效果{zh0}。
刮印速度也影响丝网印刷效果。无论承印物的质地如何,刮板都要保持匀速移动,如果刮板移动速度不均匀,承印物上就会产生墨杠。如果刮印时做匀速运动,但移动速度过慢,图文边缘会出现油墨渗透,使图文扩大:反之,移动速度过快,会出现图文部分墨量不足,所以印刷时。特别是手工印刷中要控制好印刷的速度。一般情况下,刮印速度约为0.6m~2m/s。印刷常见故障与解决方法 下表总结了丝网印刷中一些常见的故
障、产生原因以及解决的方法:
由于影响丝网印刷质量的因素很多,所以要得到高质量的丝网印品并不是件容易的事,除了要有适用的设备外,还需要操作者具备一定的理论基础并在长期的实际生产中不断地总结积累经验。我们相信,通过广大丝网人的不懈努力,丝网印刷的应用领域必定会越来越广,质量必定会越来越精