膠刮在絲印工序中的應用常識

美亞科技    吳清波

一、為膠刮正名

在絲印過程中，膠刮（squeegee）是用來刮壓網版上的印料，使之漏印在承印物上的一種膠制工具，它包刮膠和刮柄兩個部分。

顧名思義，膠刮和刮膠是從屬關系。因此，人們常把膠刮說成是刮膠是不正確的。

在PCB絲印過程中使用的是膠刮（也稱刮刀），而不是單一的刮膠，單獨的刮膠不匹配刮柄是很難完成絲印目的的。

二、膠刮的制成基材

組成膠刮的刮柄和刮膠通常選用以下基材：

A:刮柄：有木柄和金屬柄（如鋁，不銹鋼）等

B:刮膠：有聚氨酯膠、丁睛基膠、奧通基膠、氯丁基膠、丙烯睛橡膠、硅橡膠、氟橡膠、天然橡膠等類型，但從各方面性能來看，多數PCB廠家采用聚氨酯膠刮。

因此，我們以下所提及的膠刮只囿于聚氨酯膠刮。

三、刮膠的成型方法

根據調查，國內外生產廠家主要采取以下六種成型方式（尤以前三種成型方式為多）：

1、  噴射（熱塑）成型法：

原料在注射機內加熱熔化，攪拌均勻后，注射入一個特定模具內冷卻而成型

2、  輥壓成型法：加熱的物料在一個特定的設備內，通過一對熱輥壓延而成型

3、  澆注成型法：

熔融物料液體倒入一個特定的模胚，冷卻而成型

4、  擠拉成型法：與注射法相似，熔料在機腔前段開始冷卻，通過機口擠出，憑借外力拉出而成型

5、  模壓成型法：物料在一個特定的模具內，通過上下加熱、加壓壓制而成

6、  真空成型法：物料在一個特定的模具內，通過抽真空并冷卻而成型

四、膠刮的尺寸和物理指數

聚氨酯刮膠是由二元或多元異氰酸酯（硬段分子）和二元或多元羥基化合物（軟段分子）交聯聚合而成的一種熱塑性彈性體，其特征是主鏈上含有
 －  N   －  C －    O 基因                                                    
   Ⅰ       Ⅱ
       H        O

聚氨酯（Polyurethane）是聚氨基甲酸酯的簡稱，它在1937年由O.Bayer首次發現。

現在工業上大多用甲苯二異氰酸酯合成，其聚合后的分子結構模式如下：

而最簡單的聚氨酯是由二異氰酸酯和二元醇反應制取，其交聯模式如下：

聚氨酯合成的交聯模式圖

聚氨酯軟、硬段分子相結合的嵌連模式決定其即有一定的柔軟性（彈性），又有一定的硬度。

聚氨酯的物理特性界于橡膠和塑料之間：

shore.A級硬度在50-90kg/mm²左右

密度：1.25-1.29g/cm³

Kg溫度高達100⁰C，熔融溫度在200⁰C左右

膠刮尺寸是根據客戶需要制成：

一般來說 ，厚4-12.7mm,寬25-60mm，長500-1000mm不限。

（而在實際生產上長一般要求比漏印圖形每邊長5-8cm左右）

刮膠露出刮柄的長短根據刮膠的軟硬程度和絲印目的而定：

一般外露1.5-4CM,內藏1-2CM

五、淺說硬度及標示方法

硬度是物質受壓變形程度或抗刺穿能力的一種物理度量方式。

硬度可分相對硬度和絕對硬度。

絕對硬度一般在科學界使用，生產實踐中很少用到。

我們通常使用硬度體系為相對的硬度，大致有以下幾種標示方法：

肖氏、洛氏、布氏、韋氏、魯氏、莫氏、鉛筆硬度等等。

測漆膜或涂覆材料的表面耐磨力用鉛筆硬度表示，如在PCB行業中油墨硬度的測試。

測橡膠及彈性體，用肖氏硬度，如PCB工序中膠刮硬度的測試。

肖氏硬度的測試方法類似網版張力測試：表盤上的指針通過彈簧與一個刺針相連，用針刺入被測物表面，表盤上所顯示的數值即為硬度值。

肖氏硬度體系常見有A級和D級兩種表示方式。

膠刮的A級硬度一般在50-90KG/MM²之間。

以下是各種硬度表示體系之間的對比：

六、刮膠的分類

1、  膠刮按分子結構可分：聚酯型、聚醚型

2、  按顏色分：主要有原色、綠色、藍色、橙黃、紅色、琥珀色，另外還有黑色、棕褐色等。

3、  按軟硬速度可分：

軟性膠刮（S）50-65⁰

多用于印刷表面粗糙/不平整的產品或硬質產品，如玻璃、金屬、塑料等

中性膠刮（M）65-75⁰

多用于印刷表面比較平整或略有起伏稍有硬度的產品，如PCB的阻焊絲印

硬性膠刮（H）75-90⁰

多用于印刷表面十分平整比較軟質的產品。如橡膠制品的絲印。

4、  按加工方法可分：澆注型、混煉型、熱塑型。

5、  按形狀和質材組合膠刮可分以下幾種（見下表）：

七、刮膠的性能：

刮膠的性能可以從以下幾個方面去考察:

1、  物理特性：如硬度、耐磨性、回彈性、拉伸強度、撕裂強度等。

2、  化學特性：如耐溶劑性、耐油性、耐候性、光熱穩定性、水/氣阻隔性、耐臭氧性等

3、  電功能性：如抗靜電性等

以下附的是幾種橡膠和聚氨酯膠的各種性能對比表(表見下頁)：

八、膠刮在絲印中的功能及工作原理：

功能：

1、  刮料作用：刮除網版上多余的油墨，使網板在刮印過程中盡可能的不殘油。

2、  勻料作用:使油墨從網板一端均勻地移向另一端。

3、  填料作用：使油墨穿過網板的網眼，漏印到承印物上。

4、  壓印作用：使網版順應承印物的表面與承印物保持緊密的接觸。

工作原理：（圖見下頁）

以上√為優良，X為極差，空白為一般、較差或有待考證

@：一般來說極性物質，耐非極性溶劑。如聚氨酯：耐礦物油（煤油）、烷烴類溶劑而非極性物質，耐極性溶劑。聚異戊二稀（天然橡膠）、丁基橡膠、乙丙橡膠屬非極性物質。

                膠刮的絲印工作原理圖

在絲印過程中，夾角、作用力、及下油量三者之間的關系

膠刮受力力矩分析圖

=F1SINα+F1COSα

α增大、F增大、F2減小、下油量減少

α減少、F減小、F2增大、下油量增多

l         夾角：指刮刀與絲網形變后之間的角度。

在理想狀況下（絲網形變之前）絲網與刮膠之間的最佳夾角α是75-84⁰

l         斜角：指刮刀在網版上打斜縱向運行時與刮刀平行運行時兩刀在網上所成的水平夾角。

    打斜膠刮目的是使它有一個橫向的作用力作用在承印物表面上，以防在線角處產生跳印。

    斜角β一般控制在6-12.5⁰之間較佳。

斜角β示意圖

l         實際生產中是根據油墨粘度、絲網目數和要求膜厚及各種需要來選擇刮膠硬度的。

l         在絲印過程中，我們可以通過控制膠刮各種參數來控制下油量的厚薄：

l         膠刮硬度在絲印中的選擇和應用（以COATES系列油墨為例）（見下表）：

九、膠刮的翻磨：

當膠刮刀口變圓變鈍，出現缺口，條紋等缺陷而造成印刷效果不良時，膠刮需要重新翻磨。

l         翻磨的方式有手磨和機磨。

翻磨的方法有切削法和研磨法。

l         多數工廠采用機械研磨法翻磨膠刮。

翻磨膠刮時應注意以下幾點：

1、  卸下來的刮膠不能馬上翻磨，應平置一段時間，讓刮膠恢復形變、消除內應力和溶劑完全揮發后才能翻磨。

2、  翻磨時可添加少量滑石粉（起散熱、減少摩擦力作用）勻速翻磨，以免刮膠受熱溶漲、老化。

3、  翻磨時應先粗磨后細磨。

十、膠刮的保存和維護

l         刮膠在使用之后應取下來洗干凈，攤開水平放置在平臺上，且相互之間不能迭壓。

l         保存環境：一般溫度控制在22±3⁰C，濕度55±10％RH，遠離強光、強熱。

不能曝于太陽光、紫外光或其它強光源下。

l         帶腐蝕性的化學物品和揮發性的溶劑應遠離膠刮。

l         膠刮在連續性生產時，應采取”雙刀輪休制”。

一般要求膠刮連續工作24小時后應輪休。

l         膠刮在貯存過久、翻磨次數過多或其它原因導致其性能大幅下降時，此膠刮應處理掉。