丝网印刷中几种印刷参数与印刷质量关系的研究

邴守东，黄 帅

(中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京 100176)

近年来，太阳能电池片行业高速发展，随着众多企业先后进军太阳能市场，造成该行业产能过剩进而导致价格战、产品积压，企业利润率迅速下降甚至亏损，太阳能电池片行业似乎到了瓶颈期。如果想在这个行业继续发展下去，一是要进一步降低成本，二是要想方设法提高电池片转化效率。在印刷工艺特定的前提下，印刷质量无疑对最终电池片转化效率起到了决定性的作用，而选择合适的印刷参数不但能够显著改善印刷质量、提高生产效率还能减少浆料浪费，最终降低成本的同时提高产品合格率及转化效率。

在太阳能电池片或者陶瓷片的印刷环节，不管采用哪种印刷工艺都需要通过调整印刷高度、印刷压力及印刷速度来改善印刷质量。本文将通过实验设计、生产经验加上理论分析的方法阐述印刷的高度、压力、速度与印刷质量之间的关系。

1 实验设计

由于条件所限，为了增强实验可行性同时达到实验目的，本次实验的设备选择中国电子科技集团公司第四十五研究所自行研制的SPL-1200全自动印刷机，采用新网板、刮条及银浆印刷电池片的正电极，观察不同的印刷高度H、印刷压力P、印刷速度S对印刷质量产生的影响，每次实验确定其中两个因素，选择一个变量作为考量目标。

2 实验数据

（1）P=75 N，S=180 mm/s

表1 确定印刷压力P与速度S时，印刷高度对印刷质量的影响

（2）H=1.0 mm，S=180 mm/s

表2 确定印刷高度H与速度S时，印刷压力对印刷质量的影响

（3）H=1.0 mm，P=75 N

表3 确定印刷高度H与压力P时，印刷速度对印刷质量的影响

3 理论分析

结合实验数据与生产线经验，分析几种印刷参数与印刷质量之间的关系。

3.1 印刷高度与印刷质量之间的关系

印刷高度H是指印刷过程中丝网网板底部到印刷台面之间的距离。由于印刷对象的厚度不同、丝网网板弹性不同、浆料结构不同，印刷高度并不是一成不变的，要根据印刷对象来选择合适的印刷高度。

从表1可以看出，尽管印刷高度不能明确成固定值，但是它有一个合理的选择区间并且在这个区间内变化对印刷质量的影响是有规律的。假设印刷对象的厚度为a，印刷高度H的调整范围通常为a+0.5 mm到a+1.5 mm之间。如果印刷高度过低，可能会导致虚印、断线、花边等诸多问题，印刷高度过高可能会导致网板网面破损、虚印。为什么丝网高度H要在a+0.5 mm到a+1.5 mm之间变化？因为在采用新网板时网板弹性好，此时适合选择较小的丝网高度，随着网板的使用，网面弹性越来越差，丝网高度应逐步调高。在印刷对象固定、丝网弹性基本固定的时间t内，在可调范围R内印刷高度H越高，印刷的浆料越厚，质量G越大。

图1 印刷高度H与印刷质量G的关系

通过上面分析和图1可以看出，选择合适的印刷高度可以提高印刷质量的同时节省浆料降低成本。

3.2 印刷压力与印刷质量之间的关系

印刷压力P是指印刷过程中印刷刀下压到印刷对象表面的压力，以牛顿(N)为单位。印刷压力同样需要根据不同的印刷对象、网弹板性、印刀软硬度、浆料结构进行调整。

当印刷对象为太阳能电池片时，印刷压力P的变化对印刷效果、浆料厚度影响明显，此时，印刷压力P通常在50 N到100 N之间变化，印刷刮刀较新较硬时，选择较小的压力值。

当印刷对象为陶瓷片时，印刷压力无需标定，直接通过调整大气气压来改变印刷压力，观察印刷效果，选择合适的气压值。尽管如此印刷压力P仍然维持在50 N到100 N之间。

从表2可以看出，印刷压力P如果过小，会导致虚印、断线；过大会导致网板、印刀变形，使用寿命缩短，电池片或陶瓷片损坏，所以选择合适的压力值同样可以提高印刷质量、减小碎片率、降低成本。在一定条件下，印刷压力P的变化对印刷质量的影响同样是有规律可循的。

在印刷高度、印刷对象、丝网弹性、印刀软硬度一定的条件下，在可调范围内，印刷压力P越大，印刷厚度越薄，质量G越轻。

图2 印刷压力P与印刷质量G的关系

通过以上分析和图2可以看出，选择合适的印刷压力，可以减轻网板、印刀的磨损，增加使用寿命，减少浆料的浪费，提高印刷质量，最终降低成本，提高转化效率。

3.3 印刷速度与印刷质量之间的关系

印刷速度S是指印刷过程中印刀移动的速度。从表3可以看出印刷速度S对印刷质量的影响相对比较小，印刷速度过小，会降低印刷效率；过大会出现花边、虚印。印刷速度S通常在150 mm/s到300 mm/s之间。对于黏性较小的浆料应选择较快的印刷速度，如果速度慢可能会出现浆料渗透进而导致花边。

3.4 其它对印刷质量影响较小的印刷参数

在印刷过程中，回墨高度与速度对印刷质量也有所影响。

当印刷浆料较黏时回墨刀距离网板网面有一张普通纸的距离即可，过低可能会刮坏网板，过高回墨效果不明显；当印刷浆料黏性较小时，回墨刀应贴上网板，最大程度减少网面上浆料残留，否则可能会有浆料渗透，造成印刷毛面、花边。

对于回墨速度，过慢会降低印刷效率，可以在可调范围内尽可能快一点，这样既能提高印刷效率，在面对黏性较小的浆料时又能减少浆料在网面的残留时间避免浆料渗透。通常选择500 mm/s到800 mm/s之间。

4 总 结

丝网印刷是太阳能电池片生产过程中必不可少的一道工序，印刷参数不但决定了印刷质量的好坏，同样涉及到成本、效率问题，本文分别分析了印刷过程中最重要的3个参数印刷高度、压力、速度对于印刷质量的影响，通过本文的详细介绍，可以在较小的范围内最快地找到最合适的印刷参数，便于操作人员的快速培训，减少调试时间，降低废片率，降低成本，提高生产效率和电池片转化效率。

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