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在社会市场经济飞速发展的今天,印刷技术也随着科技技术的发展在快速发展,印刷技术对市场经济的商业和人们的生活的作用也日益凸显。而随着人们视觉要求越来越高,对精神文化生活也随着物质生活的水平的提高有了更高的追求,这就使得人们对杂志、书籍等印刷成品的审美价值和实用功能的要求也越来越高,这就从一定程度上带动了平面设计行业的发展。平面设计和印刷工艺联系得更紧密,两者发展空间就越大。印刷工艺不仅能将平面设计的作品印刷成品实现视觉化,而且还能帮助设计的作品呈现出特殊的艺术效果,更深层次地体现平面设计丰富的视觉效果。平面设计师天马行空的设计意念有了许多发挥之地,先进的图像处理软件和设计软件也能让设计师们在电脑屏幕上完美地表现其想象中的设计,但这只是完成了平面设计的由创意将其视觉化的这一部分。而能否把体现原设计精神内涵以及表现这些内涵色彩、形式,准确无误地通过印刷这一媒介手段批量复制出来,让印刷成品同样成为精品,就要看设计师能否了解印刷物料的特性,理解印制过程的难点和盲点,在设计创作时是否加以考虑了。所以,印刷工艺对平面设计具有十分重要的作用。
2印刷工艺和平面设计的关系
印刷工艺中的新材料、新工艺、新技术如果能得到平面设计师的充分运用,将平面设计与现代最新的印刷工艺结合起来,设计师自己的想法可以得到极大的扩展并且能够更加符合自己的设计意图,而这就充分体现了印刷工艺和平面设计的关系。
2.1印刷工艺与平面设计两者具有共生关系
平面设计是当今时代业内广泛流行的专业术语,而且平面设计为人们生活呈现了精美绝伦的视觉享受,因此平面设计涉及的领域越来越多,运用得越来越广泛。然而,平面设计涉及的领域非常广泛,其中有版面设计、字体设计、插图设计、广告设计等等,这些方面为大众呈现出不同的视觉享受,这种视觉效果的呈现必须依靠印刷这个媒介实现,平面设计与印刷有着非常密切的关系,印刷工艺也在平面设计广泛应用。平面设计是属于二维设计的形态,而印刷工艺又主要是在可看作二维形态的纸面上进行,所以印刷工艺在平面设计这一设计分类中应用得最为广泛,也是现在传播媒介中最为普及和广泛的载体。在商业化的今天,人们对商品的完美要求越来越高,平面设计最终作品的实现如果只依靠书写或手绘已经远远达不到人们的要求,大多数平面设计作品的实现必须要依靠印刷技术,利用印刷工艺生产出美观的作品。然而,印刷工艺如果不经过设计与作品进行连接,印刷工艺只能作为一种技术存在社会上,换句话来说,没有平面设计,印刷工艺不能充分地实现其存在价值,所以印刷工艺与平面设计两者具有共生关系。
2.2印刷工艺与平面设计具有整合关系
印刷工艺不能直接转化为作品,因为印刷工艺作为一种技术产生的只能是一种功能结果,无法直接连接社会的需求。在进行平面设计时,不仅仅只考虑到客户的需求,而且还要考虑美学、心理学、经济要素和其他社会文化环境,平面设计师将所有需求进行整合才能设计出印刷精品。在一件平面设计成品中,印刷工艺的要素不是产品的唯一要素,除此之外的大量非工艺或非技术的要素如文化因素才是作品的主要构成因素。要制作一个完整的印刷品,需要从在平面设计时设计素材开始收集整理,更多地要注重把握最后的工序,就是运用印刷工艺印刷成品,充分地体现印刷工艺和平面设计的关系。一件完美吸引人的的印刷品往往都是科学、艺术和技术的结晶,更是印刷工艺和平面设计的创意设计的实现二者的完美结合。因此说平面设计对印刷工艺转化为作品成品具有整合作用,印刷工艺和平面设计具有整合的关系。
2.3印刷工艺和平面设计具有相互制约的关系
按印刷类作品服务对象来划分,可以将其分为出版印刷、广告印刷、包装印刷和特种印刷。印刷作品的制作加工工艺十分复杂,如印前的出片制版、打样,印后的覆膜、上光、烫箔、压型、装订粘合等,之间涉及的工艺流程、加工设备、加工材料繁多,每个步骤都对设计效果产生影响。所以在进行平面设计时,应充分考虑到如何让作品更加完美地通过印刷展现出来。还有最后最重要的一点就是无法对印刷成品进行修改,当设计作品变成印刷成品后再发现错误和问题,几乎都是无法修改和挽回,即使有时可以利用一些补救措施,但最终的作品质量肯定会受到影响,随之而来的是制作成本的提高。
2.4印刷工业和平面设计具有升值关系
随着科技的发达,工艺技术的不断更新,势必推动印刷工艺技术和平面设计创意的提升。然而印刷工艺策略性的抉择亦将对平面设计成品的完美呈现乃至价值再度升值起到至关重要的作用。从大多数的印刷工艺工程中可以观察到,利用不同的运用方式和组合方式可以促使同样的材料能产生多种不同的视觉效果,通过先进的印刷工艺可以使平面设计作品艺术效果得以提升,使平面设计作品的表现效果得到非常大的发挥空间。
3结语
1.理论讲述过于艰深
印刷工艺课程因为牵涉到许多技术原理,理论讲授必不可少,但很多教材照搬印刷工程专业的理论知识,老师的讲解也照本宣科,文科类视觉传达专业的学生无法也没必要理解过于艰深的印刷原理,这只会让学生产生厌学情绪。
2.缺乏个案实践教学
真实案例的讲解以及软件的实操能让学生眼见为实的学习如何选择印刷材料和工艺,如何进行印前输出设定,这是课程最为关键的一步。许多专业教师因为很少参与设计实践,对印刷工艺也是一知半解,缺乏案例教学的能力,导致这一教学环节严重缺失。
3.忽视学生作品的完整度
印刷工艺课程教学中,许多教师只注重传授理论知识,对于课程作业,没有持续鼓励和深入指导学生努力完成最终印刷成品。学生作业最后往往以简单的彩色打印稿交付了之,达不到应有的教学效果。
4.主干课程横向打通不够
印刷工艺结课后,书籍装帧、包装设计、VI设计等专业主干课程也会陆续展开,但这些课程的专业教师往往只注重谈设计创意,很少在相应的主题设计中指导学生结合印刷工艺来进行设计实践,这也影响了印刷工艺课程的后续效果。教学硬件设备和实训基地的缺失对绝大多数院校而言,为视觉传达专业配置动则几百万的印刷设备来进行教学实践不太现实。但是,印刷实训基地比较容易实现,现在很多院校也有长期联系的印刷厂供学生考察,但仅限于参观而已,对于印刷工艺流程的了解走马观花。
二、视觉传达专业印刷工艺课程教学改革实践
1.明确课程目标,调整课程内容
印刷工艺课程在不同的院校有着许多不同的名称,如《印刷材料与工艺》《印刷原理与工艺》《印刷工艺基础》《印刷品设计与工艺》等,叫法颇多。课程名称各异,也从某个侧面体现了各院校对印刷工艺的课程目标有着不同的理解。在笔者看来,视觉传达专业印刷工艺的课程目标可以明确为:学生通过系统性的学习印刷品的设计、制版、印刷、印后加工等流程,从而掌握印刷设计的基本技能,为毕业即能迅速进入设计师状态打下坚实的实践基础。因此,视觉传达专业印刷工艺的课程内容不能脱离实践来谈理论,也不能脱离设计来谈工艺。而过于注重印刷理论和工艺技术的讲授、忽视设计实践与设计创意的引导正是目前印刷工艺课程教学中普遍存在的问题。因此,在课程内容的设置上,教师应该积极提炼出视觉传达专业学生所须掌握的知识点,注重结合设计创意来谈印刷工艺,加大印刷设计实践教学的比重,才能切切实实提升教学效果。
2.改变教学策略,注重范例教学
教学策略决定了把课程内容转换成何种形式传授给学生。印刷工艺教学如果仅仅遵循教材的编写顺序,使用罗列大量文字和图片的PPT进行按部就班的讲解,会导致教学过程枯燥而拖沓,学生难以接受和理解。转化课程内容最典型的教学策略当属苏联学者沙塔洛夫的“纲要信号”图示法。“纲要信号”是指在上课时用一种直观图表,把学生需要掌握的课程内容用文字、符号或代码的形式表现出来,充分调动学生的视觉记忆和联想能力,激发学生学习兴趣。1笔者通过数年教学实践,结合“纲要信号”图示法,建构了一套较为完整的、行之有效的印刷工艺课程教学模式。该模式以范例教学为中心,所有理论和技术讲解都围绕范例展开,利用图表归纳简化理论,结合印刷成品展示、印刷输出文件分解演示、分色菲林打样实物讲解,印刷材料工艺成本实物核算等形式来展开案例剖析,抽丝剥茧,有的放矢。在讲解过程中,通过充满趣味的案例和教学上的互动使学生主动思考问题,深刻理解理论知识,活学活用印刷工艺,学生往往也能以极大的热情投入到印刷品设计作业的实践中去。
3.细化印前输出指导,完善上机实践
印前输出指导和上机实践是印刷工艺课程教学非常关键的一步,但往往因为专业教师综合能力的问题而把这一课程内容人为简化了。教师亲自上机操作印前输出,同时结合学生印前电子文件进行指导,这是印刷工艺知识落地式实践的重要步骤。笔者把印前细化输出指导分为三个层面,在具体教学中层层递进,相互穿插。第一个层面是细化各类印刷工艺印前输出指导。包括专色印刷、特种材料印刷、印后加工的烫金、UV、模切等工艺在软件里的具体设置,都逐一实操演示。第二个层面是细化各类印刷品印前输出指导。如包装、书籍、报纸、海报等印刷品类型。这一层面强调解决各类型文件如何设置出血位和扣刀位,如何拼版,如何处理陷印和挂网等方面的问题,也须用软件具体操作演示。第三个层面是细化主流设计软件印前输出指导。这一层面强调对主流设计软件的优劣和异同进行分析,从而让学生在以后的设计实践中能根据不同设计要求来挑选软件。笔者通常也会介绍一两款适合学生自学的拼版软件或插件,学生可以根据自己的兴趣进行课外学习,作为技术层面的补充。
4.强调实验性,印制和手工结合完成作品
印刷的整个过程就是把原稿(一般为电子文件)制成印版,以油墨为着色物质,把印版上的图文大量地转移到承印物表面的过程。印刷的最终产品称为印刷品。2也就是说,印刷工艺课程的教学应该包含设定印前电子输出稿到印刷出成品的整个过程。很多院校没有印刷打样设备,而印刷达不到一定数量印刷厂一般又不给开机,即使允许开机打样,费用也过高。于是,很多学生的作业形式往往就是一套没有任何特色的彩喷稿,印前输出电子稿也没有作为作业的一部分上交。严格来说,这其实没有完成印刷工艺课程教学的整个流程。针对这种困境,笔者对印刷作业提出了“强调实验性,印制和手工结合完成作品”的指导方针。一方面,强调用实验性观念做指导,以设计创意为中心,对印刷材料和工艺做极致性的探索和实践。在作业的具体要求上,笔者往往提供两个主题,要求在设计中采用两种以上的承印材料和特殊工艺,学生任选一个主题,尽情发挥,设计一本富有实验性和创新性的小册子。另一方面,强调印制和手工结合,鼓励学生大胆创新,使用各种手段,尽力实现创作初衷,完成印刷成品。在笔者的详细指导和持续激励下,整个设计和印制过程,学生展现了无穷的创造力和执行力。在承印物的选择上,学生积极寻找各类特种纸,甚至使用布料、皮革、木材、金属等与纸张混搭;在印刷方式的选择上,学生广泛采用数码快印和艺术微喷等接近印刷效果的方式来模拟印刷,找创意礼品店用热转印烫画机在布料、金属、木材等特殊承印物上实现印制等等;在特种工艺的实现上,学生更是集思广益,用指甲油模仿UV光油效果,用金粉和银粉手工上色模拟金银专色,找店家用烫金机进行烫印加工,用刻刀实现镂空效果等等。整个设计和印制过程,学生充满激情,印刷成品的效果非常不错。通过这样行之有效的实践,学生充分认识了设计、材料、工艺三者间的关系,明白了一个优秀的设计师既要有高超的设计创意能力,又要能深入了解和掌握印刷技术的工艺特点和加工流程,把设计和工艺有机地结合起来,才能创造出优秀的设计作品。
三、结语
2、准备纸张:如铜版纸、哑粉纸、白板纸、胶版纸、白卡纸、不干胶纸、无碳复写纸、特种纸等;
3、印工:将纸张进行印刷,如胶印、凹印、丝印、柔印、水印;
4、后道加工工序:折页、复膜、烫金、压痕模切扎盒、糊本、糊袋、糊盒、裱纸、过光油、磨光、过UV、裱E瓦等;
国内的烟包设计主要以实地色块为主,线条文字为辅,而且烟包生产批量大,这些特点恰恰是凹印工艺的优势所在,所以烟包印刷企业主要以凹印工艺为主。虽然实地和线条印刷是凹印工艺的强项,但其在网目调图像印刷方面却无优势可言,因此警示图像烟包印刷对凹印工艺无疑是一次巨大的冲击。目前,国内警示图像烟包的印刷工艺主要有三种:胶印、凹印、胶凹组合,至于具体采用哪种印刷工艺,还需要根据烟包的生产批量、警示图像内容等方面进行综合评价后确定。下面,笔者将重点探讨烟包印刷企业普遍采用的两种警示图像烟包印刷工艺:凹印工艺和胶凹组合
工艺。
凹印工艺
1.进行凹印工艺的可行性分析
在制订警示图像烟包凹印工艺方案前,必须认真分析警示图像的层次是否适合凹印工艺,因为在实际印刷时,凹印工艺的最佳层次再现范围是8%~80%,小于8%的网点易丢失,而大于80%的网点极易发生并级现象,这是目前凹印工艺无法避免的问题。如果未对警示图像进行层次分析,就直接采用凹印工艺,那必然会导致印刷工艺设计失败或凹印生产异常
困难。
从目前的警示图像来看,适合凹印工艺的很少,如图1所示的警示图像一就可以考虑采用凹印工艺,而图2所示的警示图像二则不宜采用凹印工艺。为减少国家资源浪费,在此强烈呼吁我国政府在指定烟包警示图像时,应酌情考虑缩小警示图像的层次范围并降低警示图像的印刷色数,以更好地适合我国烟包印刷企业的生产现状。
2.凹版制版工艺要求
目前,烟包凹印制版以电子雕刻凹版为主,激光雕刻凹版为辅。一般情况下,纸张凹印实地版的雕刻线数多选用60~70线/厘米,但此制版参数并不适合进行网目调图像印刷。因此,在进行警示图像烟包印刷时,警示图像部分需要选择100~120线/厘米的雕刻线数,同时要兼顾纸张的印刷适性和凹版的耐印力等因素,不能一味追求高雕刻线数。因为凹版雕刻线数越高,对纸张平滑度的要求也越高,同时由于网穴中的载墨量越少,油墨转移量也就越少,容易出现亮调部分网点丢失、暗调部分网点并级现象,最终影响警示图像的印刷质量。而且,雕刻线数越高,凹版的耐印率也越低。针对凹版上图像亮调部分耐印率低的问题,有时会在雕刻凹版时将图像亮调部分的网点级别提高3%左右,新版采用浅墨深印的方式印刷,随着印数的增加,当亮调部分的网穴磨浅时,可逐步加深油墨继续使用,这样可以提高凹版的耐印率。
3.凹版印刷工艺控制
采用凹印工艺印刷警示图像烟包时,控制重点是警示图像层次的再现。网目调图像部分的网穴基本较浅,特别是亮调部分的网穴更浅,常出现亮调部分网点印刷不实或丢失的现象,主要原因有两种:一是因网穴中墨量很少而发生油墨转移不良的问题;二是因油墨干燥过快,油墨在进入压印点前就处于半干或全干状态,进而发生油墨转移不良的问题。为解决警示图像亮调部分网点印刷不良的问题,我们一般可以采取以下两种方式进行解决。
(1)开启静电吸墨系统
纸张凹印机基本都配有静电吸墨系统,但由于我国烟包设计一般以大面积色块为主,印刷中基本不存在油墨转移不良的问题,所以该系统通常不需要启用。但是在印刷警示图像烟包时,静电吸墨系统的作用却非常重要,其可以为警示图像层次的完美再现提供技术支持。基本原理是:在静电系统的作用下,使得静电专用压印辊表层带上静电,这样一来,静电专用压印辊表层与油墨分子之间便产生电势差而形成电场,使得油墨朝着承印材料的方向移动,促使油墨充分转移。静电吸墨系统能够有效解决警示图像亮调部分网点印刷不实或者丢失的问题。
(2)合理调配溶剂
鉴于警示图像亮调部分容易发生网点丢失问题,在凹印过程中可以通过合理调配和使用溶剂的办法来解决。如果印刷中油墨干燥过快,则容易出现干版现象,主要表现为高光部分网点丢失、残缺不全。因此,在印刷亮调层次时,应尽量避免使用快干型溶剂,如乙醇、乙酯等,而应使用慢干型溶剂,如正丙酯、丁酯等,目的是减缓油墨的干燥速度,避免油墨在进入压印点前就处于半干或全干状态而发生油墨转移不良现象,从而解决了亮调网点印刷不实或丢失的问题。当然,在减缓油墨干燥速度时也要注意印品的干燥状况,防止调整过头而带来油墨干燥不良的问题。
胶凹组合工艺
对于层次丰富的警示图像(如警示图像二),运用目前的凹印工艺来实现层次再现则非常困难,这时我们就要考虑采用胶凹组合工艺来实现。胶印工艺的主要特点是层次再现能力强,在网目调图像印刷方面占有绝对优势,胶凹组合工艺不仅可以保持原凹印烟包的主体风格,而且还能确保警示图像的完美复制。
根据胶印和凹印两种工艺的加工顺序,胶凹组合工艺主要有两种方式:一是先胶印后凹印,二是先凹印后胶印。但是在烟包实际生产中,第一种方式很少使用,因此下面重点探讨第二种方式,即先凹印后胶印的胶凹组合工艺。
1.胶凹组合工艺方案的制订
在制订胶凹组合工艺方案时,可保持原凹印工艺的主体风格,合理空出警示图像部分。警示图像部分采用胶印工艺,胶印制版加网线数可选用175~200线/英寸,加网线数过高或过低都会影响警示图像的实际印刷效果。胶凹组合工艺方案制订的关键,在于凹印和胶印这两道工序间的套印控制。因此,在烟包设计和排版时,可以适当提高警示图像边缘与凹印图案边缘的叠印量,具体数值应依据凹印机的裁切精度、纸张的伸缩量以及产品外观效果进行综合考虑后确定。在实际生产过程中,可能还需要对警示图像边缘与凹印图案边缘的叠印量参数进行调整,以满足烟包大批量生产
需要。
2.工艺控制重点
胶凹组合工艺需要经过凹印和胶印两道不同的印刷工序,所以纸张伸缩变形稳定性控制是工艺控制重点。产品在经过两道印刷工序之后,会发生不同程度的变形,在此我们并不能杜绝纸张的变形,但是可以通过科学的控制方法,达到纸张伸缩变形稳定一致的目标。下面简单介绍一下生产中应控制的几个重点方面。
①确保所用纸张的生产批次一致,并有2~3个月的库存期,且纸张背涂层需均匀一致,这是保证纸张伸缩变形稳定一致的基础。
②经过凹印后,我们应当做好两项工作:第一,对凹印产品进行分规操作,将不同侧规和底规的产品进行分类和分开堆码,以便下道工序的正常运作;第二,纸张在凹印中因受热会失去水分而产生伸缩变形,凹印后必须用伸缩膜对半成品进行包裹,及时做好防潮工作。
③胶印时应注意控制印版上润版液的量,并使其保持一致,同时控制好印刷速度,切不可随心所欲调节,或者时快时慢。
关键词:SMT 印刷工艺 锡膏 模版
从20世纪60年代问世以来,历经五十余年的发展,已经进入崭新的成熟阶段,不仅成为现代电子组装技术的主流,而且将继续向高精度高密度的技术发展。随着电子产品制造技术的进步,微小型的片式单元代替了原有的晶体类电子元器件。由于SMT组装的电子产品在体积、性能、功能以及价位等方面具有综合优势,故作为新兴的电子组装技术,SMT已经广泛地应用到电子产品组装的各个领域。
印刷机是用来印刷焊膏或贴片胶的。印刷机将在PCB的焊盘上施加适量的焊膏,这样就能够使贴片元器件与PCB相对应的焊盘达到良好的电气连接,而且机械强度也会达到要求的相应值。印刷在保证SMT质量方面起着非常重要的作用。根据相关资料我们得知,如果PCB设计、印刷板与元器件质量都没有问题,那么在表面组装问题中出现的质量问题70%都是在印刷工艺方面。
1 影响印刷质量的主要因素
首先是模板质量。因为模板印刷是接触印刷,所以我们根据模板厚度与焊盘开口尺寸就可以来判断焊膏的印刷质量。当焊膏超量时就会发生桥接,焊膏量不够的话就会发生焊锡不足或虚焊的情况。而且脱模质量还会受到模板上焊盘的开口形状以及开口内壁光滑程度的影响。
其次是焊膏质量。焊膏的印刷性、触变性、黏度和常温下的使用寿命都对印刷质量产生影响。为了保证印刷质量对所施加的焊膏有如下要求:
①要使焊膏保持均匀、具有良好的一致性。不得使焊膏图形出现模糊的情形,相邻图形间最好不要发生粘连。焊膏图形与焊盘图形最好一致。
②一般焊盘上单位面积所施加焊膏量大约是0.8mg/mm3,对于窄间距元器件,要求为0.5mg/mm3左右。
③在基板上所印刷的焊膏与目标重量值之间可以有一些不同。焊膏覆盖焊盘的面积应超过75%。
④焊膏印刷完后要保证不出现严重塌陷、边缘整齐、错位保持在0.2mm之内。窄间距元器件焊盘要求错位小于0.1mm。
⑤基板要求被焊膏保持洁净。
第三是印刷工艺参数设置。刮刀的速度和压力、刮刀与模板的角度以及焊膏黏度之间都是有一定关系的,所以我们要保证这些参数都符合要求,进而使焊膏的印刷质量合格。
第四是设备精度方面。在印刷窄间距高密度产品时,印刷机的印刷精度和重复印刷精度也是有影响的。
其它因素为环境湿度、温度以及环境卫生。焊膏会因为环境湿度过大而吸收空气中的水分,会因为湿度过小而使焊膏中添加剂挥发的更快,温度过高将使得焊膏黏度变小,环境中灰尘混入焊膏中会使焊点产生针孔(工厂要求环境温度23±3℃,相对湿度45-70%)。从以上分析中可以看出,影响印刷质量的因素非常多,并且印刷焊膏是一种动态工艺。
2 常见印刷不良现象的分析
常见的不良现象有缺焊、偏离、渗透、拉尖、塌陷和凹陷等情况。如图1所示。
对应这六种情况我们一一分析并找到其解决方案。
2.1 缺焊
2.2 渗透
2.3 塌陷
2.4 偏离
2.5 拉尖
2.6 凹陷
3 提高印刷质量的主要措施
3.1 加工合格的模板
模板的厚度与开口尺寸要满足国际标准IPC-7525。即必须满足一定的宽厚比和面积比。其具体数值为:
宽厚比:开口宽度(W)/模板厚度(T)>1.5。
面积比:开口面积(W×L)/孔壁面积[2×(L+W) ×T] >0.66。
孔壁粗糙程度也影响焊膏释放。其具体要求为当元件为窄间距时可采用激光和电抛光工艺加工模板开口。
刮刀的移动方向与模板开口方向同样也对印刷质量有影响。与刮刀移动方向垂直的模板开口,因刮刀通过的时间短,焊膏难以被填入,常造成焊膏量不足。因此,为了使与刮刀移动方向垂直与平行的模板开口的焊膏量相等,应加大垂直方向的模板开口尺寸。
3.2 选择适合工艺要求的焊膏并正确使用焊膏
第一,根据不同的产品选择不同的焊膏。产品本身的价值和用途决定了是否采用高质量的焊膏。
第二,根据PCB和元器件表面氧化程度和存放时间选择焊膏的活性。通常可采用RMA级;高可靠性产品选择R级;当元器件或PCB存放的时间长,表面氧化严重,应采用RA级,焊后必须清洗。
第三,根据印制板、元器件和组装工艺的具体情况选择焊膏合金成分。
第四,根据产品对清洁度的要求来选择是否采用免清洗工艺。免清洗工艺要选用不含卤素或其他强腐蚀性化合物的焊膏;高可靠、航天、军工、仪器仪表以及涉及生命安全的医用器材要采用水清洗或溶剂清洗的焊膏,焊后必须清洗干净。
第五,BGA和CSP一般都需要采用高质量的免清洗焊膏。
第六,热敏元件焊接时,应用含铋的低熔点焊膏,避免损坏元器件。
第七,根据PCB的组装密度(有无窄间距元器件)来选择焊膏合金粉末颗粒度。印刷性与焊膏合金粉末颗粒尺寸的关系:焊膏的合金粉末颗粒尺寸直接影响填充性和脱膜性,细小颗粒的焊膏具有不错的印刷性,尤其是对高密度、细间距的产品,因为模板开口不大,这就要求使用小颗粒合金粉末,不然会使印刷性和脱膜性变差。
本位对SMT中的印刷环节作了简单介绍,对常见不良现象作了分析并对其提出了解决方案。只要做到以上两点就尽可能的在印刷过程中不会出现不良现象,保障其整个生产环节。
参考文献:
[1]《SMT使用表面组装技术》张文典.电子工业出版社2012年1月2次出版.
为了切实把握好环境保护与行业可持续发展的关系,更是为了帮助相关企业处理好生产工艺调整与挥发性有机物的治理工作,浦东新区环境保护和市容卫生管理局通过向社会购买服务的方式,在去年12月确定由上海数字印刷行业协会承接关于胶版印刷、凸版(柔版)印刷、数字印刷的VOCs排放及治理(推广)研究的3个课题。该课题也是在包装印刷业确定为试点收费行业后,就印刷生产工艺开展专项研究的首个项目。
该项目由上海数字印刷行业协会牵头,邀请上海浦东新区印协、中国印刷技术协会柔性版印刷分会、上海市环境科学研究院、上海出版印刷高等专科学校、上海印刷技术研究所、上海盛大环保科技公司等单位的7人组成了课题组。
课题组从收集国内外相关资料、开展浦东新区印刷企业情况调查、组织开展现场及实物测试等环节着手工作,课题进行期间还邀请到惠普、柯美、科斯伍德、印艺天空、双双、九星印刷、盛鸿实业公司等设备、耗材供应商与生产企业的积极参与。在有关报告初稿形成后还特意邀请业内行家审读,提出修改意见。
经过持续3个半月的努力,数易其稿,3个课题报告于2017年3月底前圆满完成,并于4月24日通过了由新区政府安排的由大学教授、专家组成的项目验收,之后,课题组又按照专家提出的意见,根据新采集到的相关数据对报告做了最后修订,于5月末向业主方递交了3个课题报告的正式文本。
【关键词】锡膏印刷;生产效率;工艺改进
一、前言
随着国产锡膏印刷机的性能和品质与国际一流品牌的差距日益缩小,具有明显价格优势的国产锡膏印刷机被国内电子制造行业广泛应用,相比较人工或半自动印刷,其印刷质量的稳定性和对生产效率的提升都是不争的事实。根据行业数据统计,在SMT生产过程中,60%的品质问题都是由印刷不良导致,进而也拖累了SMT的整体生产效率提升。如何降低印刷不良提高印刷效率,本文力图从优化设计和工艺改进角度进行探讨,相信对业内有关人士能有一定的帮助。
二、不断优化模板设计以及对准视觉扫描定位
模板印刷工艺中,如果焊膏被刮刀推入模板开孔,同时出现转移,焊膏转移到印制电路板上。主要影响焊膏印刷的因素以下几点:首先是模板开孔尺寸的发小,这决定着焊膏印刷量的多少;其次是模板开口的纵横比大小、宽厚比大小以及面积比大小;再次是焊膏印刷精度高低;最后是开孔壁的几何形状以及其光洁度的好坏,会直接影响到焊膏脱模质量的好坏以及脱模速度的快慢。
所以,如果在待加工产品上有以下高密度多引脚封装器件的时候:BGA、CSP、FCOB、多芯片组件(MCM)等。就需要模板制造工艺越过激光或电铸成型工艺,在最后还要采取电抛光工艺。分析实际情况,如果还需要得话就进行镀镍、锥形开孔工艺,有利于提升高孔壁光洁度。各种不同雷劈的处理工艺模板入图1所示。
图1 不同工艺模板示意图
模板设计中最重要的指标就是模板厚度,在厚度上,不一致的元器件所要求的厚度是不一致的。例如:CSP要求的厚度一般在0.10mm至0.13mm之间,BGA要求的厚度一般在0.13mm至0.15mm之间,而0603以上元件要求的厚度一般则是在0.15mm以上。这样一来就造成了模板厚度选择困难。除此之外,因为模板薄,在进行印刷的时候需要避免焊膏从开孔中掏出,CSP和BGA一般是以一比一的比例进行印刷的。但是,因为CSP较小,其实际印刷需要比凸起尺寸大,一般是在0.05mm至0.076mm之间。这样一来,就使再流焊后的器件支撑高度比原来的高,有利于他死额很难过其高热适应性。所以,制造模板一般可以使用局部减薄或者是局部增厚的方法。
1)首先需要凭借视觉扫描系统来有效的对准漏板开孔和电路板上焊盘图形。具备的对准系统一定要有全集成图像识别处理的功能,接下来就需要按照扫描得出的结果,通过印刷机的计算机控制系统分析,
2)按照待生产的PCB类别、刮刀以及焊膏的相关重要的技术参数进行迅速优化选择,最后选择出一系列科学合理的印刷行程、印刷间隙、刮刀速度、刮刀压力、脱模速度等重要的工艺参数。
3)通过印刷设备自身的2D激光检测系统以及3D激光检测系统可以很快的检测出锡膏印刷的质量,进一步确定先进组装是否满足基本条件,是否可以满足印刷精度的标准需要。
三、不断改善和创新印刷设备
印刷机是焊膏印刷的主体设备,发挥着非常重要的作用。印刷机的工作效率直接影响到焊膏印刷的整体生产效率。目前,不断改善印刷机的生产效能的主要途径有以下几种:
1.实现双路输送PCB
想要有效的提升生产的效率,避免生产设备占地面积过大。如果还使用传统形式的单路传送PCB运行模式是不可行的。一个新型的SMT模板印刷设备的出现,综合了传统的单路输送、印刷PCB向双路输送跟印刷PCB方向发展的需要。与此同时,也满足了双路贴装以及焊接的实际需要。双路输送PCB从根本上保留了印刷机主要性能,在这个前提下,把传统的输送和印刷单路结构转变为双路运行结构,实现了结构的优化。所以,双路输送PCB能够进行双路PCB的输入、定位、印刷、检测以及校正。进行双路PCB的生产效率相比单路结构的印刷机的生产效率提升了一半以上。
2.智能化印刷系统
在计算机的高速运算能力以及先进的视觉算法的基础上,新型印刷机得到了空前的发展和进步,可以更加方便、更加准确地对准模板和PCB,其运动加速度曲线也可以有效的提升各个轴的运动精度以及对应的重复精度。智能化印刷系统通过四轴同时驱动,有利于提升速度控制的能力。在智能化软件的控制前提下,可以实现多个印刷动作同时进行,有利于生产效率的有效提升。
在进行连续印刷的过程中,智能化印刷系统可以根据实际情况提供一个最优的支撑方案,可以实现Y轴以及Z轴的PCB定位夹具的独立控制。如果实际情况需要,就可以配备自动焊膏点涂装置来辅助涂覆焊膏,通过在线SPC数据采集系统可以实现检测数据整理,之后将这些信息数据反馈到相应的智能系统中,由系统进行及时正确的调整以及修补。与此同时,还要深入分析外在环境变化情况,按照闭环控制生产环境来实现模板印刷的高质量以及高效率。
3.封闭的工作环境
在已有的焊膏印刷过程中,就算在印刷机内腔达到了高效的环境控制的相关要求,但是,焊膏仍然长期被暴露在开放环境下。根据相关调查显示,因为焊膏长期暴露在开放环境下,导致印刷缺陷的大量产生。随着社会的发展,DEK和MPM公司向市场上推出了RheoPump封闭挤压式印刷头以及ProFlow封闭挤压式印刷头(如图2所示)。这两种类型的印刷头其结构以及其操作过程都是不一致的。但是,这两个印刷头的最终目的以及其作用的效果大致上是一致的。也就是说,这两种印刷头可以通过封闭挤压的方法来实现保护焊膏免受污染,有效的提升焊膏的利用效率,可以有效的节约百分之五十的焊膏。同时还可以延长焊膏的使用寿命,避免产生相应的有害焊膏废料,降低了焊膏浪费率,消除影响焊膏印刷的因素,使焊膏的转移特性得到了有效的改善。在使用之后,还不需要清洗模板,产品转换周期加快。可以有效的缩短添加焊膏所耗时间,有效的提升生产效率。
图2 ProFlow封闭挤压式印刷头、
RheoPump封闭挤压式印刷头示意图
四、不断更新清洗工序
清洗工序对高精度高效率印刷工艺中的清洗工序是一个非常重要的组成部分,发挥着不可或缺的重要作用。清洗工序决定了焊膏印刷工作进行情况的好坏,一个优秀的清洗工序可以保证焊膏印刷工作无故障高质量地顺利进行。但是,优于模板背面残余的焊膏没有办法及时的发现和处理,导致整个产品存在很大的隐患。所以,提高清洗工序的时效性是非常重要的。首先,通过真空吸力以及纸架跟模板底部的压力的增大,改进系统性能可以实现加快擦拭速度的最终目的;其次,清洗头的设计需要符合发展的需要,同时可以支持各种清洗,减少清洗的次数以及更换频率;再次,清洗头覆盖模板表面的有效面积的扩大,可以有效的缩短整体所需时间;最后,对清洗头增加横向的擦洗动作,加快清洗的速度,为清洗效果和节省擦拭纸提供切实的保障。
五、不断优化印刷工艺
影响其印刷生产效率的原因主要有以下几个方面:模板底部清洗时间以及其清洗频率的长短、PCB的传送时间以及等待时间、印刷速度以及行程、在印刷后2D检测时间以及3D检测时间、补充耗材的时间以及频率等[1]。通过分析实际情况,采取相应科学有效的措施来缩短这些因素所耗时间,叠加这些因素所耗时间可以有效的提升印刷的生产效率。在印刷的过程中,印刷工艺师需要在进行印刷工作的前期按照模板种类、间距、开孔尺寸以及焊膏的最低用量等通过SPC程序分析出这些因素的极限值,进一步确定每次模板底部清洗之间的最大间隔时。被确定的时间就是满意的印刷结果对应工艺能忍受的时间。如此一来,印刷工艺师就可以将之前耗费的清洗时间转移到尽可能多的PCB上。
在进行模板清洗的同时,可以同时进行PCB的传送以及PCB印刷后的检测工作,有利于缩短一次PCB的传送以及PCB印刷后的检测耗时。一般来说,PCB的传送以及PCB印刷后的检测消耗时间是共同进行的,在两者耗时上,可以选择其中之一来。这就要求印刷设备具备多轨道分段运行功能,同时也要具备相应的使用性,便于将自身最大使用价值发挥出来。除此之外,在符合相关标准的前提下,尽可能的放大检测权限,有效的提升产品的直通率。
六、总结
综上所述,锡膏印刷工艺有着非常显著的优点,但事物是辩证统一的,也就是说锡膏印刷工艺也存在相应的缺点[2]。所以,我们要不断创新和改进锡膏印刷工艺,借此提升印刷的生产效率。本文分析了如何有效的提升锡膏印刷的生产效率,同时进行相关工艺的更新改进,借此对锡膏印刷工艺的改进以及进步提供相应的借鉴以及参考。
参考文献
印刷业很多人可能对印刷品的电子化更感兴趣,包括开发并制造由纸张或其他承印材料制作并内置集成电子元件的产品。这对整个生产环节是一个挑战,从创意到印刷再到印后加工,各环节必须密切配合。
首先,是有客户的需求和想法,即如何将这些转化为产品,然后,在生产公司的密切合作下,大家会找到彼此都能接受的方法,使需要的产品和功能以合适的价格生产出来。下面举例说明。
2008年9月,美国名刊《Esquire》(《君子》)杂志为庆祝创刊75周年,设计了一个由印刷电路控制的小小的电子油墨(e-ink)显示的封面和封底。印刷电路被置于两张纸之间,而两张纸之间又涂了胶,将电路封装在里面,从而形成了杂志的外四封。这个小小的组件由6个电池供电,电池同样也被封在两张纸的中间。封面是个拼图,主题是:“21世纪到来啦”,封底则是一则Ford Flex Crossover的广告。结果,当期杂志的销量超过10万份,给大家留下了深刻的印象。
2009年12月,德国《Der Spiegel》(《镜报》)杂志又向前迈进了一步。他们在部分订阅卡中插入了一个带有盖子的特殊的广告。这是汽车制造商Volkswagen要求订做的,掀开盖子,就露出Volkswagen汽车的一个中央控制面板和一个驾驶辅助系统显示屏。5英寸显示屏能清晰地显示Volkswagen所要展现的内容,能播放一个新的辅助停车短片,一个小小的声音芯片可以提供声道。
以上两个例子说明,目前已经完全可以把电子产品做得又小又薄,甚至比纸张还薄。与上述两个例子相比,瑞典造纸商lggesund的想法更独特。lggesund每年都邀请艺术家设计立方体形状的盒子,作为其Invercote multiply广告,该立方体全透明,采用化学板,属于高档精细包装产品。2011年,这项任务落到了媒体艺术家Sebastian Onufszak身上。他的创意是在盒子里插入一个显示装置,能放映一部电影,看一下lggesund的艺术效果。广告公司接了这个项目,来自德国Meersburg的Schindler Parent开发了一种满足要求的显示装置,能够插入到盒子里,电池、扬声器、光传感器等都靠电缆连接。
实际上,对印刷业来说,此类产品还有可以拓展的空间,因为这类产品需要制造商制造,还需要将电子器件集成到产品里。尽管在这方面比较专业的公司大都来自于电子工业,但至少电子产品的组装也还是要由有经验的包装或印后加工供应商来完成,因此,需要开发必要的专有技术,投资购买合适的工具。
所以说,对供应商来说,功能印刷的大门是敞开的。例如,RFID卡的载体材料在置入电路之前或之后可能都需要印刷,甚至还需要相应的印后加工。当然,上述例子不管是杂志的封面、卡,还是包装盒,这些物品都必须要由印刷公司来印刷。
追求新技术
臣功印刷成立于2001年,是一家定位高端、致力于精品印刷的现代化印刷企业。经过12年的风雨,其已由一家启动资金仅60万元的小型民营企业,一跃成为能够提供以商业印刷、出版物印刷、包装印刷以及不干胶印刷业务为一体的全方位印刷服务,2012年产值约达1.2亿元。
回顾臣功印刷走过的发展之路,于晋生先生将其中的成功秘诀归结为“技术创新”。一直以来,臣功印刷都十分重视技术的创新和应用,以紧跟行业的发展步伐。于晋生先生这样说:“目前,我国印刷行业处于微利时代,一些印刷企业想要通过降低成本来提高市场竞争力,而由此带来的利润却微乎其微,因此,印刷企业应该改变这种做法,未来印刷市场的竞争是效率和品质的竞争,而这些都需要依靠新技术的推动。”为此,臣功印刷于2005年就开始实施ERP管理体系,于2006年引进了CTP技术,且随着数字印刷的兴起,其还购进了柯尼卡美能达数字印刷机。凭借对新技术的不懈追求,臣功印刷目前已经是山西省印刷届的知名企业,并是山西省第二家顺利通过绿色印刷认证的印刷企业,为企业的发展增添了一个重要砝码。
随着国家对绿色印刷的重视,预涂膜技术作为一种绿色环保技术逐步受到印刷企业的重视,臣功印刷也十分看好这项新技术。“随着企业的迅速发展以及人工成本的提高,我们对设备的生产质量、生产速度等方面的要求也越来越高,因此我们有了购进一台预涂膜覆膜设备的想法,以此来提高企业印后覆膜环节的生产效率、质量水平、环保化和自动化程度。”于晋生先生说道。
选择高品质
一直以来,臣功印刷都坚持走精品印刷的路线,在采购设备方面,同样对知名品牌、高品质的设备情有独钟,如公司已经拥有的海德堡印刷机、马天尼胶订联动线等。在选购预涂膜覆膜设备时,臣功印刷也是本着这一原则,并在China Print 2013上牵手现代东科,引进了一台MTM-D多功能高速自动覆膜机。于晋生先生告诉记者:“臣功印刷之所以选择现代东科的这款设备原因有三,我将其总结为‘三个买’。”
买效率
MTM-D多功能高速自动覆膜机结合欧洲最先进技术,采用高速飞达及伺服控制系统,走纸非常稳定,速度可达80米/分钟,达到亚洲自动覆膜机的最高速度水平,且其采用不停机送纸及收纸机构,能实现生产效率的最大化。
买功能
起泡、起皱、脱落等是覆膜工艺中常见的质量缺陷,这令操作人员十分苦恼。而MTM-D多功能高速自动覆膜机可以有效避免上述问题的产生,且覆膜后的产品平整度更高、光泽度更佳,大大提高了覆膜质量。于晋生先生还指出,MTM-D多功能高速自动覆膜机既可采用油性胶水进行覆膜,也可采用预涂膜进行覆膜,同时针对工艺要求还可实现OPP、PET、镀铝膜的覆膜,能够达到环保、节能、高速的三重效果。
买人品
“和现代东科总经理闫世彬打交道的两年来,他执着、诚实的品质一直深深打动着我,他是一位‘做实事’的老板,和这样的企业经理人合作,我放心!”于晋生先生颇为欣慰地表示。不仅如此,现代东科技术人员尽职尽责的工作态度也令于晋生先生十分满意。记者在臣功印刷印后车间参观时看到,现代东科的技术人员正在耐心地教授臣功印刷操作人员一些关于MTM-D多功能高速自动覆膜机的操作技巧。“从引进MTM-D多功能高速自动覆膜机以来,现代东科的技术人员一直驻扎在我们公司,帮助我们真正将设备用好。”