喷墨打印技术的原理、发展历史及其在PCB字符中的应用优势.doc

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1、喷墨打印技术的原理、发展历史及其在PCB字符中的应用优势　　喷墨打印及其发展趋式　　1.1喷墨打印技术的发展历史　　喷墨打印技术主要经历了连续喷墨打印技术、热泡式喷墨打印技术和压电式喷墨打印技术三个阶段。而喷墨打印技术的进步及其在工业中的应用也相应推动了工业喷墨打印头的进步与发展。　　20世纪60年代，随着墨滴形成及其在电场运动等基础理论的研究，连续喷墨打印理论逐步形成并开始进入应用阶段。20世纪70年代，随着计算机技术的发展，出现了用于喷墨打印机的连续喷墨打印头。20世纪80年代，热泡式打印原理被发现。随后热泡式喷墨打印技术得以完善并出现了热泡式喷墨打印头。20世纪90年

2、代，随着压电式喷墨打印技术的进一步发展，压电式喷墨打印头开始逐步进入实质性应用阶段。　　压电式喷墨技术是将许多微小的压电陶瓷放置到打印头喷嘴附近，压电陶瓷在两端电压变化作用下具有弯曲形变的特性，当图像信息电压加到压电陶瓷上时，压电陶瓷的伸缩振动变形将随着图像信息电压的变化而变化，并使墨头中的墨水在常温常压的稳定状态下，均匀准确地喷出墨水。压电喷墨技术具有墨点形状规则、没有溅射、墨点大小可控、喷射速度可控、定位准确、可以选用更多化学成分不同的墨水、腐蚀机会减少、喷头寿命延长等优点，还可以采用颜料墨水，防止紫外线照射时所引起的变色和褪色现象。陶瓷压电式喷印系统几乎可以打印任何种

3、类的墨水，包括水溶性、溶剂性和上面所述的加温固态喷墨。　　2　　喷墨打印技术应用于PCB文字工艺的优势　　喷墨打印技术应用于PCB文字工艺和传统工艺相比其优势主要体现在缩短流程，固有技术难点的有效克服和绿色环保。　　2.1喷墨打印技术和传统丝网印刷工艺流程对比　　喷墨打印技术和传统网版印刷工艺流程如下图1和图2所示。从图中可以看出，传统网版印刷工艺需要绷网、印刷及烘烤等13道工艺，而喷墨打印技术仅需要喷墨打印及烘烤等4道工艺。喷墨打印技术可根据CAD或CAM资料直接喷印文字图形并即时固化，可有效节约网版制作和文字烘烤流程，同时生产设备以及车间占地面积等都有很大幅度的减少，在

4、生产成本及生产效率方面都比传统丝网印刷更具经济效益。　　　　2.2克服传统丝印固有的技术难点　　2.2.1不规则的尺寸涨缩问题　　不规则的尺寸胀缩问题一直以来都是PCB制造行业的技术难点，这种困扰在传统的网版印刷中表现得尤为明显，特别是高精度的高密度电路板，很容易因线路板不规则的尺寸胀缩导致文字图形偏移。而数字喷墨打印机则具有精确的CCD自动对位功能，可根据线路板不同的尺寸变化自动调整文字图形大小，使需喷印的数字图形尺寸和在制板实际尺寸相吻合，因而可有效解决尺寸胀缩带来的困扰。　　2.2.2落差位置的字符残缺不清问题　　因传统网版印刷工艺本身的特点使得在高低落差位置油墨难以

5、印平整，导致文字线条不连续，容易出现模糊不清的现象，或在低洼边沿处易出现字符变窄或变短的现象。而数字化的文字喷墨打印机可保持墨水喷墨打印的连续性，因而可轻易克服上述问题。　　2.3绿色环保　　因喷墨打印技术无需制作网版，可避免网版在制作和清洗过程中产生大量的有机废液，同时由于喷墨打印字符墨水为无溶剂型的，对车间环境以及工作人员均非常友好。另外喷墨打印文字墨水可同时满足RoHS（欧盟有害物质限制法案）、Reach（欧盟关于化学品注册、评估、授权与限制的一项法规）和无卤素等要求，更加符合绿色环保理念。　　3　　目前存在问题点　　目前有较多的量产成功案例，但均或多或少存在一定不足

6、之处，主要体现在解析度、附着力、以及成本较高等方面。　　3.1.1喷墨打印机　　目前市面常用喷头为柯尼卡1024I，此喷头具有工作速度快，稳定性好等优点，常被用于白色字符油墨中，但由于此喷头为14PL，其喷孔直径为25μm左右，喷孔间距为65μm左右，其最大分辨率仅能达到1440×720dpi，最小线宽为75μm，对于一些字符要求较高的PCB，无法满足其工艺要求。当然，其它更高精度的喷头也被广泛使用，主要用于亚克力、玻璃、木板、金属板以及手机壳等领域，其特点为打印的图案较有较高清晰度，但是其打印速度或产能却相对较为低下，如果需达到较快速度，一般需要拼接10个以上

7、甚至更多喷头，进行协同工作。　　随着行业对字符油墨的要求越来越高，一款打印精度好且高效的喷头将成为未来几年设备商亟需解决的重要问题之一，也是设备供应商们带动PCB行业走向更高端、精细化、更自动化生产的必经之路。　　3.1.2墨水　　图形解析度与墨水的各种参数也有着十分密切的关系，比如粘度，表面张力等。墨水的粘度和表面张力将会影响喷墨管口的堆积、墨滴形状、墨滴扩散状态等性能，当然改变喷头及二级墨盒的温度和电压也会影响这些参数。对于一些可以加热的喷头来说，墨水的原始粘度可以控制得相对高一些，可通过加热来降低使用黏度，从