数码喷印机 [PCB数码喷印机的设计应用]
时间：2019-04-11 03:30:07 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
上海泰威技术，上海 201601 摘要 随着数码喷印技术的发展，其已从传统的广告行业扩展到其它工业行业，最近几年数码喷印机在陶瓷、LCD显示屏、3D成形等行业上有了较大的发展，而在PCB行业上的应用则又开拓了这一新的领域
关键词 数码喷印技术；PCB；喷印机；设计应用
中图分类号TS95 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）70-0169-02
0 引言
现代数码喷印术始于1986年成立的ELMJET 公司开发的 （V）CIJ binary arrays（多喷孔CIJ技术，主要用于印刷），国内喷绘行业起步于2001年，从实用的工业喷墨头至今已发展了20年，最早喷印技术应用于包装、标记、广告、印花领域，最近十年数码喷印在3D成形、陶瓷行业、医学血管成形等方面取得了飞速的发速，而该技术在PCB行业的开创性运用则为PCB行业的发展带来新的曙光。
笔者在数码喷印行业从业十年，参与了国内数码喷印行业从无到有的发展全过程，并且笔者近期承担省市级数码PCB工业化项目，所以本文以一个从事数码行业多年并根据该行业实际使用的角度来阐述本文，通过实际的根据并分析，笔者发现，数码喷印在PCB上的应用有3个方面：
1）PCB板上文字喷印与阻焊喷印；
2）PCB导电电路喷印；
3）PCB上薄膜开关、电容、电感等元器件的喷印。
1 PCB板上文字喷印与阻焊喷印
1）现有PCB上的文字一般为菲林印刷，由于菲林印刷需要制版，制版后在实际使用过程中需要对色、调版等，在大批量生产中得到广泛应用，但小批量生产中却费时费力，同时工艺准备时间过长，还需要额外的制版，通过显影剂把有焊盘或通孔地方的阻焊漆洗去，再印刷字符（绝缘印制-碳墨印制-保护印制-蓝胶印制）。
这个过程中使用到胶片，显影剂，UV光固化，清洗，流程复杂，人工成本高，生产速度缓慢。如果采用数码喷印技术改变以上各工艺流程，这将很大程度上降低了人工成本，提高生产效率。也可以有效的降低阻焊漆的用量，数字喷墨打印机直接把阻焊剂（阻焊性油墨）或字符油墨直接喷印到PCB板上，然后经过UV光固化后，得到最终需要的阻焊图形和字符图形。
用数字喷墨打印技术与其相关工艺获得阻焊和字符图形，能大幅提高PCB产品上阻焊和文字图形的位置精准度，能很好地改善PCB板质量和提高产品合格率。由于喷印PCB覆盖率、与准确度非常高，阻焊喷印与文字喷印被认为是数码喷印在PCB上最易产业化的应用。
2）数码喷印分离线式喷印与在线喷印式两种，离线式喷印为在喷印过程中材料与喷印头都是运动的，喷印头不断喷墨为从运动(X向)，材料进给为主运动(Y向)，所以喷印头的打印精度在X、Y双向可以做插值打印，所以可以喷印的精度高，但喷印速度效率低。
在线式喷印为喷印头不动，喷印头在材料宽度方向上为线性排布（X向），材料垂直喷头做流水式的移动（Y向），X向精度由喷印头决定，Y向最高精度由材料的速度确定，速度与精度成反比。在实际产品设计中，考虑设计难度与客户的需要一般设计两种机型，离线式与在线机喷印机，离线机主要适用客户小批量试制，对产品的价位敏感，不太在意产量，在线机X向需要很多的喷头叠加来保证喷印的宽度，由于只有材料的运动而没有喷头相对材料的运动，所以喷印速度快，但成本高，设计困难，控制要求高；
3）在PCB板直接文字喷印与阻焊喷印这类应用中，主要设计要点如下：
首先要解决的是字符油墨或阻焊性油墨，考虑到环保与附着力等问题，一般首选UV油墨，但由于UV灯的UV转化效率很低，同时灯具中的UV光与自然中的UV光都会引起喷头的堵塞，所以在机器的设计中合适的灯具与油墨选择非常关键，长波的深层固化性好，短波表面固化性好，为达到最好的固化效果因根据不同的油墨选择不同类型的灯管。
近几年高效率LED UV灯的发展也给PCB喷印带来新的应用，虽然LED的UV转化率高，但波长单一、与油墨的匹配性不好，同时单价昂贵，由于光的照射是由许多的灯珠通过聚光叠加成线性光源而成，所以任何一颗灯珠的损坏都会收起光源的线性不均而导致固化的失效，这一定程度上影响了LED UV灯的大规模的使用，现在LED 灯一般用在预固化上，用平面平行光LED先预固化防止油墨散开，然后再用外置式大功率的UV固化，这样可以防止PCB板在打印中的变形与防堵头，由于在PCB的喷印中，白色油墨使用是最广泛的，但白色油墨由于粘性大容易沉淀与固化，所以白色油墨的防沉淀非常重要；
其次，就是PCB板在喷印平台上的定位问题，这一问题有两方面，一是PCB板本身在喷印平台上定位，在离线机的设计中，由于上下料有人工干预，板材在喷印平台上的定位能得到很好保证，为最大程度提高PCB机的喷印速度与效率。
PCB喷印机新的设计点是高速全自动喷印，也就是在线机的设计，由于在线机的材料在进入机器过程中为全自动，所以保证边缘没有很好精度的PCB板在机器中的精确定位难度很大，解决这个问题可以考虑纯机械的、光电的两种，纯机械为通过PCB板上预留的定位孔定位，但抓取运动中的PCB板并与之定位难度不小，光电为通过高速光电系统读取两个或以上PCB上定位孔并识别其位置来判别位置，无任那种，只有保证数码喷印机的内在图像与PCB板本身的尺寸一致性才通获得最好的效果，进而解决不同工序、在线套印PCB的相互定位难题；
二是PCB板在打印平台上的变形，由于PCB板尺寸较大，同时PCB板本身可能已加工有很多的尺寸，所以PCB板变形较大；
三是UV灯无效的热量容易使PCB变形翘曲可能会物理上擦碰喷头或引起喷墨点的飘移而定位不准。为保证数码喷印效果，在PCB喷印中主动散热技术与压料、吸平装置非常重要。动散热指的是在设计中要做好整机的排风散热，过高的温度会引起材料变形、油墨变性、喷头堵头等问题，喷印平台的温度要控制在40°C以内，UV灯外表面要控制在60°C以内。由于风速过大会引起墨点飘移进而影响喷印，所以风扇的风压、风速、位置非常重要。防PCB变移的有效办法有：
