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等离子体表面处理基体撞击时的速度和温度

发布时间:2021-10-13 9:43:25 | 信息来源:
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等离子体表面处理与常规处理的对比




等离子体表面处理
通过放电装置将电离的等离子体中的电子或离子打到承印物表面,一方面,可以打开材料的长分子链,出现高能基团;另一方面,经打击使薄膜表面出现细小的针孔,同时还可使表面杂质离解、重解。电离时放出的臭氧有强氧化性,附着的杂质被氧化而除去,使承印物表面自由能提高,达到改善印刷性能的目的


电晕处理
利用高频(中频)高压电源,在放电刀架和刀片的间隙产生一种电晕释放现象,用这种方法对塑料薄膜在印刷前进行表面处理,叫电晕处理,也称电子冲击或电火花处理。其处理作用为:通过放电,使两极之间的氧气电离,产生臭氧,臭氧是一种强氧化剂,可以立即氧化塑料薄膜的表面分子,使其由非极性转化为极性,表面张力得到提高。电子冲击后,使薄膜表面产生微凹密集孔穴,使塑料表面粗化,增大表面活性。




化学处理法
印刷前利用氧化剂对PPPE塑料薄膜的表面进行处理,使其表面生成羟基、羰基等极性集团,同时得到一定程度的粗化,以提高油墨与塑料薄膜的表面结合牢度。
化学处理法是应用较早的一种表面处理法,对于印刷,复合前薄膜的表面处理效果好,使用简便、经济,但需较长的处理时间影响了生产效率。并且处理液一般都具有化学侵蚀性,造成环境污染及对人体的危害,目前较少采用这种工艺,一般只在不便使用其他处理方法的情况下才采用这种表面处理工艺


光化学处理法
一般是利用紫外线照射高聚物表面,使其引起化学变化,达到改善表面张力,提高润湿性和粘合性的目的。和电晕处理一样,紫外线照射也能使高聚物表面发生裂解、交联和氧化。
要想得到较好的光化学处理效果,必须选择适当波长的紫外线,例如用波长为184mm的紫外线照射聚乙烯表面,能使其表面发生交联,但如改用2537A的波长则难有相同的效果。




火焰处理法
适用于小型塑料容器的表面处理,其目的在于用高温使表面去污,并溶化膜层表面,提高表面粘附油墨的性能。
聚烯烃经火焰处理后形成了极性基团,润湿性得以改善,而粘接性的改善则由于极性基团改善了润湿性以及产生断链而相对改善。
火焰处理效果较好,无污染,成本低廉,但操作要求严格,如不小心会导致产品变形,使成品报废。目前主要应用于较厚的塑料制品的表面处理。


防静电处理
塑料薄膜印刷中的静电会给操作带来一系列难题,直接影响印品的产量和质量。例如,在印刷小包装塑料薄膜时,由于静电粘连,薄膜间处于缺氧状态,会阻碍塑料印墨层固化的过程,若遇高温高湿环境,更易形成墨层粘连,轻则使印刷墨色移染,增加印刷、分切、整理等工序的难度,重则薄膜互相粘连,撕不开,造成印品报废。另外制袋后的储运、存放过程中也会不断放电,既影响热封又影响袋内实物与空间层次的透明度。在印刷大幅面薄膜时,因为生成的静电多,在机速高、树脂中未掺有抗静电剂的情况下,很可能引起火灾或爆炸事故。
塑料薄膜的静电形成是由于PEPP具有优良的介电性能、电阻高、导电性差,薄膜在挤出收卷过程中因摩擦而产生静电,在印刷过程中使静电进一步产生和积累,并不易释放,使薄膜表面聚积大量的静电荷。印刷薄膜收卷后,薄膜与薄膜之间紧紧地卷在一起,使电荷不利于排斥而利于吸引,造成粘合。等离子喷涂工艺流程

在等离子喷涂过程中,影响涂层质量的工艺参数很多,主要有:
①等离子气体:气体的选择原则主要根据是可用性和经济性,N2气便宜,且离子焰热焓高,传热快,利于粉末的加热和熔化,但对于易发生氮化反应的粉末或基体则不可采用。Ar气电离电位较低,等离子弧稳定且易于引燃,弧焰较短,适于小件或薄件的喷涂,此外Ar气还有很好的保护作用,但Ar气的热焓低,价格昂贵。
气体流量大小直接影响等离子焰流的热焓和流速,从而影响喷涂效率,涂层气孔率和结合力等。流量过高,则气体会从等离子射流中带走有用的热,并使喷涂粒子的速度升高,减少了喷涂粒子在等离子火焰中的“滞留”时间,导致粒子达不到变形所必要的半熔化或塑性状态,结果是涂层粘接强度、密度和硬度都较差,沉积速率也会显著降低;相反,则会使电弧电压值不适当,并大大降低喷射粒子的速度。极端情况下,会引起喷涂材料过热,造成喷涂材料过度熔化或汽化,引起熔融的粉末粒子在喷嘴或粉末喷口聚集,然后以较大球状沉积到涂层中,形成大的空穴。
②电弧的功率:电弧功率太高,电弧温度升高,更多的气体将转变成为等离子体,在大功率、低工作气体流量的情况下,几乎全部工作气体都转变为活性等粒子流,等粒子火焰温度也很高,这可能使一些喷涂材料气化并引起涂层成分改变,喷涂材料的蒸汽在基体与涂层之间或涂层的叠层之间凝聚引起粘接不良。此外还可能使喷嘴和电极烧蚀。
而电弧功率太低,则得到部分离子气体和温度较低的等离子火焰,又会引起粒子加热不足,涂层的粘结强度,硬度和沉积效率较低。
③供粉:供粉速度必须与输入功率相适应,过大,会出现生粉(未熔化),导致喷涂效率降低;过低,粉末氧化严重,并造成基体过热。
送料位置也会影响涂层结构和喷涂效率,一般来说,粉末必须送至焰心才能使粉末获得好的加热和高的速度。
④喷涂距离和喷涂角:喷枪到工件的距离影响喷涂粒子和基体撞击时的速度和温度,涂层的特征和喷涂材料对喷涂距离很敏感。
喷涂距离过大,粉粒的温度和速度均将下降,结合力、气孔、喷涂效率都会明显下降;过小,会使基体温升过高,基体和涂层氧化,影响涂层的结合。在机体温升允许的情况下,喷距适当小些为好。
喷涂角:指的是焰流轴线与被喷涂工件表面之间的角度。该角小于45度时,由于“阴影效应”的影响,涂层结构会恶化形成空穴,导致涂层疏松。
⑤喷枪与工件的相对运动速度
喷枪的移动速度应保证涂层平坦,不出线喷涂脊背的痕迹。也就是说,每个行程的宽度之间应充分搭叠,在满足上述要求前提下,喷涂操作时,一般采用较高的喷枪移动速度,这样可防止产生局部热点和表面氧化。
⑥基体温度控制
较理想的喷涂工件是在喷涂前把工件预热到喷涂过程要达到的温度,然后在喷涂过程中对工件采用喷气冷却的措施,使其保持原来的温度。针对AOI自动光学检测机检查的PCB整体布局

器件到PCB的边缘应该至少留有3mm0.12”)的工 艺边。片式器件必须优先于圆柱形器件。布局上建议考虑 传感器技术,因为有时检查只能通过垂直(正交)角度,而其他时候又需要一个辅助的角度来进行。

对一个稳定的工艺过程来说,一个重要的因素是元器 件,这不仅与PCB上直接的器件布局有关,而且或多或少 也与“工艺流程设计”有关。元器件的采购趋势是尽 可能地便宜,而不管它在颜色、尺寸等参数上的不同。不 幸的是,这些选择在日后对AOIAXI检查过程中造成的影 响往往被忽略了。始终采用同样的材料和产品能够显著地 减少检查时间和误报,而这些问题主要是通过元器件以及 PCB的突然变化而出现的。

IPC-7350
标准描述了器件的尺寸,并对某些焊盘的尺 寸提出了建议。根据IPC标准,器件的长度和引脚的宽度可 以有一个较大变化范围,相反,焊盘的尺寸却是相对固定 的。此外,PCB制造公差的影响相对于这些器件的变化来说 也是是很小的。

通常,设备能够检查 出所有不同单板的颜色, 尽管检查中的某些细节处 理是不倚赖于颜色的。例 如, 一块白色和一块绿 色的PCB有着不同的对比 度,因此设备需要一些特 定的补偿。在一种极端情 况下,桥接在亮背景下呈 现黑色,而在另一种极端情况下,桥接在黑背景下却是呈现出亮色。这里我们建议 使用无光泽的阻焊层。在我们的实践中,焊盘间(甚至是 细间距引脚)的区域也应该覆盖着阻焊层,这个建议也已 经被焊料供应商所响应。

所有印有图案的PCB也是能够被检查的,例如,当元 器件的边框或元器

件本体上的字母单独出现在组件的某个 区域从而干扰对其他部分的检查时,可以手工调整检查程 序。尽管如此,在生产允许的范围内,图案的印刷范围仍 然有一个较大的选择,因此,减少非反射性标识印刷(黑 或暗黄)值得加以考虑。另外一个可能出现的情况是需要 有选择地印刷标识:例如,当某些特定的器件(如霍尔传 感器)正面向下时就必须印刷成白色;而另一种情况是印 有极性标志的有倾斜角的钽电容器件;这样能使标识和背 景形成鲜明的对比,使得检查的图像更加清晰。

设备可以检查所有 类型的基准点,而且任 何构件都可以被定义成 一个基准点。

虽然三个基 准点可以补偿一块单板的 变形,但通常情况下只需 要确定两个基准点就可以 了。每个基准点至少离单 板边缘5mm0.2”)。 十字形、菱形、星形等比较适用,并建议使用统一的黑背 景。此外,十字形的基准点特别有优势,他们在检测光下的图像十分稳定且可以被快速和容易地判定。。

设备有能力检查所有已知类型的坏板标识。板上的任 何构件都可以被定义为坏板标识。这里建议采用与上述基 准点的判定相类似的方法,即在可能的情况下,首先通过 检查整板或已完成组装的单板上的单个坏板标识来进行确 认。板上每个单独的坏板标识只有在整板的坏板标识检查失败后才会被逐一检查;整板的坏板标识应该定位于PCB的边上。
避免焊点反射
焊点的形状和接触角是焊点反射的根源。焊点的形成 依赖于焊盘的尺寸、器件的高度、焊锡的数量和回流工艺 参数。为了防止焊接反射,应当避免器件对称排列。

经过波峰焊后,焊点所有的参数会有很大的变化,这 主要是由于焊炉内锡的老化导致焊盘反射特性从光亮到灰 暗,因此,在检查时算法上必须要包含这些变化。在波峰焊 中,典型的缺

陷是短路和焊珠。当检测到短路时,假如印刷 的图案或者无反射印刷这两种情况的减少以及应用阻焊层, 就可以消除这些误报。如果基准点没有被阻焊膜盖住而过波 峰焊,可能会导致一个圆形基准点上锡成了一个半球,其内 在的反射特性将会发生改变;应用十字型作为基准点或者用 阻焊层覆盖基准点,可以防止这种情况的发生。

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