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胶刮在PCB丝印工序中的应用常识

2013
04/19
本篇文章来自
捷多邦

一、为胶刮正名

在丝印过程中,胶刮(squeegee)是用来刮压网版上的印料,使之漏印在承印物上的一种胶制工具,它包刮胶和刮柄两个部分。

顾名思义,胶刮和刮胶是从属关系。因此,人们常把胶刮说成是刮胶是不正确的。

在PCB丝印过程中使用的是胶刮(也称刮刀),而不是单一的刮胶,单独的刮胶不匹配刮柄是很难完成丝印目的的。

二、胶刮的制成基材

组成胶刮的刮柄和刮胶通常选用以下基材:

A:刮柄:有木柄和金属柄(如铝,不锈钢)等

B:刮胶:有聚氨酯胶、丁睛基胶、奥通基胶、氯丁基胶、丙烯睛橡胶、硅橡胶、氟橡胶、天然橡胶等类型,但从各方面性能来看,多数PCB厂家采用聚氨酯胶刮。

因此,我们以下所提及的胶刮只囿于聚氨酯胶刮。

三、刮胶的成型方法

根据调查,国内外生产厂家主要采取以下六种成型方式(尤以前三种成型方式为多):

1、  喷射(热塑)成型法:

原料在注射机内加热熔化,搅拌均匀后,注射入一个特定模具内冷却而成型

2、  辊压成型法:加热的物料在一个特定的设备内,通过一对热辊压延而成型

3、  浇注成型法:

熔融物料液体倒入一个特定的模胚,冷却而成型

4、  挤拉成型法:与注射法相似,熔料在机腔前段开始冷却,通过机口挤出,凭借外力拉出而成型

5、  模压成型法:物料在一个特定的模具内,通过上下加热、加压压制而成

6、  真空成型法:物料在一个特定的模具内,通过抽真空并冷却而成型

四、胶刮的尺寸和物理指数

聚氨酯刮胶是由二元或多元异氰酸酯(硬段分子)和二元或多元羟基化合物(软段分子)交联聚合而成的一种热塑性弹性体,其特征是主链上含有 
 -  N   -  C -    O 基因                                                     
   Ⅰ       Ⅱ
       H        O

聚氨酯(Polyurethane)是聚氨基甲酸酯的简称,它在1937年由O.Bayer首次发现。

现在工业上大多用甲苯二异氰酸酯合成,其聚合后的分子结构模式如下:

而最简单的聚氨酯是由二异氰酸酯和二元醇反应制取,其交联模式如下:

 

 

聚氨酯合成的交联模式图

聚氨酯软、硬段分子相结合的嵌连模式决定其即有一定的柔软性(弹性),又有一定的硬度。

聚氨酯的物理特性界于橡胶和塑料之间:

shore.A级硬度在50-90kg/mm2左右

密度:1.25-1.29g/cm3

Kg温度高达1000C,熔融温度在2000C左右

胶刮尺寸是根据客户需要制成:

一般来说 ,厚4-12.7mm,宽25-60mm,长500-1000mm不限。

(而在实际生产上长一般要求比漏印图形每边长5-8cm左右)

刮胶露出刮柄的长短根据刮胶的软硬程度和丝印目的而定:

一般外露1.5-4CM,内藏1-2CM

五、浅说硬度及标示方法

硬度是物质受压变形程度或抗刺穿能力的一种物理度量方式。

硬度可分相对硬度和绝对硬度。

绝对硬度一般在科学界使用,生产实践中很少用到。

我们通常使用硬度体系为相对的硬度,大致有以下几种标示方法:

肖氏、洛氏、布氏、韦氏、鲁氏、莫氏、铅笔硬度等等。

测漆膜或涂覆材料的表面耐磨力用铅笔硬度表示,如在PCB行业中油墨硬度的测试。

测橡胶及弹性体,用肖氏硬度,如PCB工序中胶刮硬度的测试。

肖氏硬度的测试方法类似网版张力测试:表盘上的指针通过弹簧与一个刺针相连,用针刺入被测物表面,表盘上所显示的数值即为硬度值。

肖氏硬度体系常见有A级和D级两种表示方式。

胶刮的A级硬度一般在50-90KG/MM2之间。

以下是各种硬度表示体系之间的对比:

 

六、刮胶的分类

1、  胶刮按分子结构可分:聚酯型、聚醚型

2、  按颜色分:主要有原色、绿色、蓝色、橙黄、红色、琥珀色,另外还有黑色、棕褐色等。

3、  按软硬速度可分:

软性胶刮(S)50-650

多用于印刷表面粗糙/不平整的产品或硬质产品,如玻璃、金属、塑料等

中性胶刮(M)65-750

多用于印刷表面比较平整或略有起伏稍有硬度的产品,如PCB的阻焊丝印

硬性胶刮(H)75-900

多用于印刷表面十分平整比较软质的产品。如橡胶制品的丝印。

4、  按加工方法可分:浇注型、混炼型、热塑型。

5、  按形状和质材组合胶刮可分以下几种(见下表):

七、刮胶的性能:

刮胶的性能可以从以下几个方面去考察:

1、  物理特性:如硬度、耐磨性、回弹性、拉伸强度、撕裂强度等。

2、  化学特性:如耐溶剂性、耐油性、耐候性、光热稳定性、水/气阻隔性、耐臭氧性等

3、  电功能性:如抗静电性等

以下附的是几种橡胶和聚氨酯胶的各种性能对比表(表见下页):

八、胶刮在丝印中的功能及工作原理:

功能:

1、  刮料作用:刮除网版上多余的油墨,使网板在刮印过程中尽可能的不残油。

2、  匀料作用:使油墨从网板一端均匀地移向另一端。

3、  填料作用:使油墨穿过网板的网眼,漏印到承印物上。

4、  压印作用:使网版顺应承印物的表面与承印物保持紧密的接触。

工作原理:(图见下页)

 

刮胶种类

各种性能

聚异戊二稀

丁苯橡胶

丁睛橡胶

氯丁橡胶

丁基橡胶

乙丙橡胶

聚硫橡胶

硅橡胶

聚氨脂

硬度

 

 

 

 

 

 

 

  

耐磨性

X

  

X

  

  

  

回弹性

  

  

X

  

  

X

耐油性

  

X

  

  

耐溶剂性(@

  

X

  

  

X

  

耐候性(抗老化性

  

X

  

光热稳定性

  

  

  

  

拉伸强度

  

  

  

  

  

X

  

撕裂强度

  

  

  

  

  

  

X

  

抗静电性

  

  

  

X

  

  

  

  

水/气阻隔性

  

  

  

  

  

  

耐臭氧性

  

  

  

  

  

  

  

  

以上√为优良,X为极差,空白为一般、较差或有待考证

@:一般来说极性物质,耐非极性溶剂。如聚氨酯:耐矿物油(煤油)、烷烃类溶剂而非极性物质,耐极性溶剂。聚异戊二稀(天然橡胶)、丁基橡胶、乙丙橡胶属非极性物质。

 

                胶刮的丝印工作原理图

l         实际生产中是根据油墨粘度、丝网目数和要求膜厚及各种需要来选择刮胶硬度的。

l         在丝印过程中,我们可以通过控制胶刮各种参数来控制下油量的厚薄:

   油墨厚度
胶刮情况            

压力

夹角

速度

硬度

刮胶外露

刀口形状

刀口磨蚀

l         胶刮硬度在丝印中的选择和应用(以COATES系列油墨为例)(见下表):

油墨类型

制胶硬度

油墨编号

说明

感光丝印油

60-750

XV01T-4

  

热固油

55-650

Xz15等

  

UV油

55-700

V3493T/L

  

碳油

55-700

XZ302

  

可剥胶

55-600

XZS502

  

抗电镀蚀刻油

70-750

XV750

  

挠性板感光油

65-750

XV601T

  

UV白字油

60-650

XVS908

  

标志油

70-750

XZ81.XZ100

  

银浆

65-700

XZ250

  

挠性板UV固化油

75-800

UV600

  

UV固化抗蚀刻蓝油

70-800

XV1000

  

塞孔油

55-750

  

据孔径/粘度而定

九、胶刮的翻磨:

当胶刮刀口变圆变钝,出现缺口,条纹等缺陷而造成印刷效果不良时,胶刮需要重新翻磨。

l         翻磨的方式有手磨和机磨。

翻磨的方法有切削法和研磨法。

l         多数工厂采用机械研磨法翻磨胶刮。

翻磨胶刮时应注意以下几点:

1、  卸下来的刮胶不能马上翻磨,应平置一段时间,让刮胶恢复形变、消除内应力和溶剂完全挥发后才能翻磨。

2、  翻磨时可添加少量滑石粉(起散热、减少摩擦力作用)匀速翻磨,以免刮胶受热溶涨、老化。

3、  翻磨时应先粗磨后细磨。

十、胶刮的保存和维护

l         刮胶在使用之后应取下来洗干净,摊开水平放置在平台上,且相互之间不能迭压。

l         保存环境:一般温度控制在22±30C,湿度55±10%RH,远离强光、强热。

不能曝于太阳光、紫外光或其它强光源下。

l         带腐蚀性的化学物品和挥发性的溶剂应远离胶刮。

l         胶刮在连续性生产时,应采取”双刀轮休制”。

一般要求胶刮连续工作24小时后应轮休。

l         胶刮在贮存过久、翻磨次数过多或其它原因导致其性能大幅下降时,此胶刮应处理掉。

 

the end