淺析噴墨打印與傳統(tǒng)絲印技術(shù)的工藝與特點(diǎn)

近年來(lái)，字符的噴墨打印方式因其可以直接根據(jù)資料圖形進(jìn)行數(shù)碼作業(yè)，具有極佳的靈活性和便利性，省去了傳統(tǒng)絲印所需要的網(wǎng)版制作的繁瑣過(guò)程，在PCB行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是由于噴印方式同絲印方式存在較大不同，因此在其替代傳統(tǒng)絲印工藝中也可能涉及到相應(yīng)的工藝調(diào)整，以使噴印能更好的服務(wù)于公司產(chǎn)品的制造。本文將講述在PCB字符工藝制作過(guò)程中，噴印方式的自身特點(diǎn)，以及從實(shí)際效果和影響出發(fā)，深度剖析噴印圖形與噴印相較于絲印在環(huán)境保護(hù)方面的優(yōu)勢(shì)。

噴墨打印原理

如圖1，噴墨打印是通過(guò)一定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制壓電晶體部件，從噴頭噴嘴中噴射出來(lái)離散的墨滴，一滴滴的墨點(diǎn)滴落到對(duì)應(yīng)的基材上不同位置，最終形成所需要的圖案。

圖1 噴墨打印原理

由于工業(yè)級(jí)噴墨打印噴頭的噴嘴一般只有幾十微米量級(jí)，且一個(gè)噴頭會(huì)由上千個(gè)噴嘴組成，因此每個(gè)墨滴噴射出來(lái)的體積是很小的，比如我們所用的噴頭噴射的墨點(diǎn)僅13pl，在基材上形成的墨點(diǎn)直徑一般僅為70～80um。

傳統(tǒng)的絲印方式則是將粘稠的油墨倒在制好的網(wǎng)版上，采用刮刀刮平，并使用一定的壓力使油墨從網(wǎng)版上的網(wǎng)孔滲透到同網(wǎng)版貼合好的基材上，形成所需的圖案，網(wǎng)孔的大小決定了圖案的精細(xì)度。

噴印油墨

根據(jù)噴印原理部分的說(shuō)明，對(duì)于噴墨打印來(lái)說(shuō)，油墨所需要的流動(dòng)性要非常好，也就是其粘度要非常低，否則墨水就無(wú)法從噴頭噴嘴中噴射出來(lái)。所以我們所看到的噴印油墨，說(shuō)成墨水會(huì)更合適，它的粘度接近水，打印時(shí)粘度一般要到10cps左右。

圖2

相比較絲印工藝，油墨相對(duì)需要非常粘稠，否則油墨會(huì)很容易從網(wǎng)版網(wǎng)孔滲出，且如果流動(dòng)性太強(qiáng)，就會(huì)不易控制造成不應(yīng)有油墨的區(qū)域會(huì)被已經(jīng)“壓過(guò)去”的油墨滲透，無(wú)法得到所需的印刷圖案。相比噴印油墨，常見(jiàn)的絲印油墨粘度會(huì)在4000～10000cps，差異很大。

噴印油墨和絲印油墨粘度的巨大差異，表現(xiàn)在PCB的字符制作上，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)噴印油墨對(duì)PCB的表面狀態(tài)非常敏感，基材表面張力如果同噴印油墨稍有差異，噴射出來(lái)的墨點(diǎn)就會(huì)擴(kuò)散或者收縮，從而影響到打印質(zhì)量。而絲印油墨粘度極高，在PCB基材上就會(huì)表現(xiàn)得很“惰性”，自身并不容易擴(kuò)散或者收縮，發(fā)生這種情況一般都是由于刮刀壓力和速度不合適造成。

另外，由于噴印油墨極低粘度的特點(diǎn)，在油墨組分上同絲印油墨差異很大，表現(xiàn)在PCB基材上的白度和立體感往往會(huì)比現(xiàn)有絲印油墨要顯得弱一些，有時(shí)就會(huì)覺(jué)得相同厚度和大小字符下絲印字符可能會(huì)更清楚，但是由于噴印墨水的流平性會(huì)好一些，所以噴印字符會(huì)顯得更光滑點(diǎn)。這里應(yīng)該堅(jiān)持以IPC字符為標(biāo)準(zhǔn)，目視清晰可辨，以此為依據(jù)來(lái)判斷字符質(zhì)量是否符合要求，不能強(qiáng)求噴印和絲印完全一致。

噴印圖形

由于噴墨打印是通過(guò)產(chǎn)生一滴一滴的墨點(diǎn)，最后疊加在一起形成的圖案，對(duì)應(yīng)的噴印圖形在實(shí)際中就是像素圖，或叫柵格圖，如下圖3（a）（b）所示，其中每一個(gè)格點(diǎn)就是一個(gè)墨點(diǎn)，白色區(qū)域噴射，黑色區(qū)域不噴射。

圖3 噴印使用的柵格化像素圖

1．基于噴印像素圖的特點(diǎn)，圖形邊界很多都會(huì)是階梯狀（如上圖3（b）），因此在最后基材上圖案的形成也會(huì)是這種形態(tài)，但是通過(guò)高分辨率下油墨的疊加和融合，這種形態(tài)就會(huì)得到減弱，且使用分辨率越高，或者噴墨點(diǎn)的容積越小，這種形態(tài)就會(huì)更加弱化，表現(xiàn)出來(lái)的邊界就會(huì)越光滑。但是同時(shí)，打印分辨率越高，打印墨點(diǎn)就會(huì)越多，生產(chǎn)效率就會(huì)急劇下降，所以在實(shí)際中是一個(gè)折衷的選擇。目前噴印機(jī)行業(yè)根據(jù)所選擇的柯尼卡KM1024i噴頭，合適的分辨率一般最低720dpi，最高為1440dpi。

圖6 非標(biāo)準(zhǔn)三角形的像素化結(jié)果

2．由于噴印是打印像素化之后的圖形，那么圖形本身的形貌狀態(tài)對(duì)打印結(jié)果就有很大的影響。如果圖形本身較粗，堆疊在一起，那么打印出來(lái)的結(jié)果也會(huì)變粗，再加上上文講過(guò)的油墨自身的滲墨，最終打印的字符就會(huì)容易模糊粘連，所以對(duì)原始設(shè)計(jì)資料做修正有時(shí)是必要的，這也是噴印行業(yè)比較常見(jiàn)的做法。

比如下面的兩張數(shù)字圖形的對(duì)比（圖5），第一張圖5（a）是0．6mm字高，但由于線寬設(shè)計(jì)較粗，生成的圖形顯得“較胖”，數(shù)字內(nèi)的空洞也偏??；對(duì)比第二張圖5（b），字高只有0．5mm，生成的數(shù)字圖形卻明顯會(huì)更清楚，最終的打印結(jié)果也會(huì)是0．5mm的字符顯得更清晰。當(dāng)然，這里不一定要專門去修改設(shè)計(jì)字體，往往在同一設(shè)計(jì)資料里面只需要減小字符的原始設(shè)計(jì)線寬，使其更符合噴印方式，就能獲得更為清晰可辨的文字，例如在圖3中，設(shè)計(jì)線寬3mil出來(lái)的字符明顯清晰很多。這實(shí)際上也是行業(yè)內(nèi)噴印設(shè)備的制程能力要求的一部分。

圖5 不同設(shè)計(jì)線寬的字符比較（均為0.6mm字高）

3．噴墨打印具有圖形的對(duì)應(yīng)性特點(diǎn)，就是說(shuō)輸給了噴印什么樣的像素圖形，就會(huì)打印出什么樣的像素點(diǎn)集合。比如下圖4中的像素三角形，原始資料中由于不是標(biāo)準(zhǔn)的三角，在圖形像素化處理后，其中一個(gè)角出現(xiàn)了更多的像素點(diǎn)，那么最后打印就會(huì)有更多點(diǎn)的疊合堆積，導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)三角形偏差，看起來(lái)不那么像三角了。低分辨率下情況可能不明顯，在高分辨率下就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。

圖4 不同設(shè)計(jì)的數(shù)字圖形像素化結(jié)果

環(huán)境保護(hù)

從污染程度來(lái)看：噴墨打印屬于環(huán)保綠色印刷，絲網(wǎng)印刷屬于高污染印刷。

在絲網(wǎng)印刷作業(yè)中，產(chǎn)生的污染物較多，主要有感光材料、油墨（溶劑和顏料）等造成。制版中常用的重珞酸類感光材料與絲網(wǎng)印刷油墨中所含的揮發(fā)性有機(jī)溶劑（VOC），都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，還會(huì)影響車間的空氣質(zhì)量，從而影響員工的身體健康。

相對(duì)而言，噴印油墨屬于UV型油墨，是典型的環(huán)保型油墨，它不含揮發(fā)性有機(jī)化合物，而且都會(huì)要求墨水廠家生產(chǎn)的油墨通過(guò)RoHS、無(wú)鹵素HF以及REACH認(rèn)證，且可以通過(guò)國(guó)家環(huán)保測(cè)試。另外，PCB的字符噴墨打印設(shè)備在工作時(shí)沒(méi)有任何污水的排放，且由于是“按需”打印，只在需要的位置打印油墨，因此幾乎不會(huì)產(chǎn)生廢墨，油墨利用率 極高。

噴墨打印設(shè)備一般采用靜音導(dǎo)軌和滑塊，在打印過(guò)程中，噪聲普遍小于60分貝，隔著墻幾乎聽(tīng)不到嘈雜聲音，既能滿足民用住宅中對(duì)噪音分貝的要求，又能滿足工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)噪聲分貝的要求。

最后，因?yàn)閲娪」に囎陨碛泻徒z印工藝不同的特點(diǎn)，同其他任何新工藝上線都可能會(huì)做一定的工藝調(diào)整一樣，其目的都是為了能夠使其相互匹配，最終提升生產(chǎn)質(zhì)量和效率。