淺析噴墨打印與傳統絲印技術的工藝與特點

近年來，字符的噴墨打印方式因其可以直接根據資料圖形進行數碼作業，具有極佳的靈活性和便利性，省去了傳統絲印所需要的網版制作的繁瑣過程，在PCB行業的應用越來越廣泛。但是由于噴印方式同絲印方式存在較大不同，因此在其替代傳統絲印工藝中也可能涉及到相應的工藝調整，以使噴印能更好的服務于公司產品的制造。本文將講述在PCB字符工藝制作過程中，噴印方式的自身特點，以及從實際效果和影響出發，深度剖析噴印圖形與噴印相較于絲印在環境保護方面的優勢。

噴墨打印原理

如圖1，噴墨打印是通過一定的驅動信號控制壓電晶體部件，從噴頭噴嘴中噴射出來離散的墨滴，一滴滴的墨點滴落到對應的基材上不同位置，最終形成所需要的圖案。

圖1 噴墨打印原理

由于工業級噴墨打印噴頭的噴嘴一般只有幾十微米量級，且一個噴頭會由上千個噴嘴組成，因此每個墨滴噴射出來的體積是很小的，比如我們所用的噴頭噴射的墨點僅13pl，在基材上形成的墨點直徑一般僅為70～80um。

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

噴印油墨

根據噴印原理部分的說明，對于噴墨打印來說，油墨所需要的流動性要非常好，也就是其粘度要非常低，否則墨水就無法從噴頭噴嘴中噴射出來。所以我們所看到的噴印油墨，說成墨水會更合適，它的粘度接近水，打印時粘度一般要到10cps左右。

圖2

相比較絲印工藝，油墨相對需要非常粘稠，否則油墨會很容易從網版網孔滲出，且如果流動性太強，就會不易控制造成不應有油墨的區域會被已經“壓過去”的油墨滲透，無法得到所需的印刷圖案。相比噴印油墨，常見的絲印油墨粘度會在4000～10000cps，差異很大。

噴印油墨和絲印油墨粘度的巨大差異，表現在PCB的字符制作上，我們就會發現噴印油墨對PCB的表面狀態非常敏感，基材表面張力如果同噴印油墨稍有差異，噴射出來的墨點就會擴散或者收縮，從而影響到打印質量。而絲印油墨粘度極高，在PCB基材上就會表現得很“惰性”，自身并不容易擴散或者收縮，發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，在油墨組分上同絲印油墨差異很大，表現在PCB基材上的白度和立體感往往會比現有絲印油墨要顯得弱一些，有時就會覺得相同厚度和大小字符下絲印字符可能會更清楚，但是由于噴印墨水的流平性會好一些，所以噴印字符會顯得更光滑點。這里應該堅持以IPC字符為標準，目視清晰可辨，以此為依據來判斷字符質量是否符合要求，不能強求噴印和絲印完全一致。

噴印圖形

由于噴墨打印是通過產生一滴一滴的墨點，最后疊加在一起形成的圖案，對應的噴印圖形在實際中就是像素圖，或叫柵格圖，如下圖3（a）（b）所示，其中每一個格點就是一個墨點，白色區域噴射，黑色區域不噴射。

圖3 噴印使用的柵格化像素圖

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

圖6 非標準三角形的像素化結果

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對打印結果就有很大的影響。如果圖形本身較粗，堆疊在一起，那么打印出來的結果也會變粗，再加上上文講過的油墨自身的滲墨，最終打印的字符就會容易模糊粘連，所以對原始設計資料做修正有時是必要的，這也是噴印行業比較常見的做法。

比如下面的兩張數字圖形的對比（圖5），第一張圖5（a）是0．6mm字高，但由于線寬設計較粗，生成的圖形顯得“較胖”，數字內的空洞也偏小；對比第二張圖5（b），字高只有0．5mm，生成的數字圖形卻明顯會更清楚，最終的打印結果也會是0．5mm的字符顯得更清晰。當然，這里不一定要專門去修改設計字體，往往在同一設計資料里面只需要減小字符的原始設計線寬，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，設計線寬3mil出來的字符明顯清晰很多。這實際上也是行業內噴印設備的制程能力要求的一部分。

圖5 不同設計線寬的字符比較（均為0.6mm字高）

3．噴墨打印具有圖形的對應性特點，就是說輸給了噴印什么樣的像素圖形，就會打印出什么樣的像素點集合。比如下圖4中的像素三角形，原始資料中由于不是標準的三角，在圖形像素化處理后，其中一個角出現了更多的像素點，那么最后打印就會有更多點的疊合堆積，導致結果出現三角形偏差，看起來不那么像三角了。低分辨率下情況可能不明顯，在高分辨率下就會顯現出來。

圖4 不同設計的數字圖形像素化結果

環境保護

從污染程度來看：噴墨打印屬于環保綠色印刷，絲網印刷屬于高污染印刷。

在絲網印刷作業中，產生的污染物較多，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印刷油墨中所含的揮發性有機溶劑（VOC），都會對環境造成污染，還會影響車間的空氣質量，從而影響員工的身體健康。

相對而言，噴印油墨屬于UV型油墨，是典型的環保型油墨，它不含揮發性有機化合物，而且都會要求墨水廠家生產的油墨通過RoHS、無鹵素HF以及REACH認證，且可以通過國家環保測試。另外，PCB的字符噴墨打印設備在工作時沒有任何污水的排放，且由于是“按需”打印，只在需要的位置打印油墨，因此幾乎不會產生廢墨，油墨利用率 極高。

噴墨打印設備一般采用靜音導軌和滑塊，在打印過程中，噪聲普遍小于60分貝，隔著墻幾乎聽不到嘈雜聲音，既能滿足民用住宅中對噪音分貝的要求，又能滿足工業生產中對噪聲分貝的要求。

最后，因為噴印工藝自身有和絲印工藝不同的特點，同其他任何新工藝上線都可能會做一定的工藝調整一樣，其目的都是為了能夠使其相互匹配，最終提升生產質量和效率。