薄膜面板是產品設計中應用非常廣泛的一種工藝。通常以薄膜膜片絲印背膠制成,用于產品的顯示、控制及美化,極大的降低了產品的按鍵、視窗的成本,且具有的美觀性和密封性等。該工藝廣泛應用于儀器、設備、電子、家電、機械等領域。
薄膜面板的設計主要在于三個大的方面:基材、背膠、印刷工藝,下文分別來講解。
1. 基材
基材就是薄膜面板的材質,常用基材有PVC、PC、PET三種,此外PMMA也常用于制作面板(亞克力是板材,不屬于薄膜)。
PVC就是聚氯乙烯,價格低廉,不耐高溫(50℃),是以前應用廣泛的面板材質,現(xiàn)在逐漸被PC和PET取代,除價格外,其它性能均不如PC和PET(對膠的粘合性比PET,實際意義不大)。PC和PET是現(xiàn)在應用較多薄膜面板基材,有透明和磨砂效果。重點講一下兩者之間的差別:
① PC,這一點可以作為很好的噱頭,做嬰幼兒產品、保健產品、美容產品等可以嘗試;
② PET表面硬度比PC強,防刮花效果要好一些;
③ PET的鼓包按鍵性能比PC好,操作頻繁的情況下應選用PET;
④ PET的尺寸穩(wěn)定性比PC好;
另外補充一些,PET基材有鏡面銀\磨砂銀等多種效果的基材,可用于印刷包裝標貼。PET薄膜有絲級的厚度,PC薄膜沒有那么薄的,所以包裝瓶貼常用超薄的PET薄膜。
2. 背膠
膠的知識專業(yè)性太強,這里只是簡單的講一下。
薄膜面板常用的是3M9080A雙面膠,這是一種無紡布基材雙面膠,可長期耐90℃高溫。背膠良莠不齊,耐久性、耐溫性、防水性能等差別很大,薄膜面板的工藝要求中應該標明膠號。
關于3M膠,常見的3M雙面膠主要是無基材雙面膠、無紡布(棉紙)基材雙面膠、透明PET基材雙面膠、泡棉基材雙面膠等,每一類下面又有很多細分,還有特殊的絕緣膠、導電膠等。
泡棉基材雙面膠的粘貼性更好一些,還有防震、遮光等效果,若選用泡棉基材雙面膠,應注意其厚度的選擇。背膠范圍需要注意在視窗、通孔等處留出一定尺寸的收縮量,避免溢膠,收縮量也不要太大,會影響粘貼性能及平整度,通常是單邊0.5mm。
薄膜面板通常采用絲網印刷,也就我們常說的絲印。絲網印刷是指用絲網作為版基,制成帶有圖文的絲網印版。利用絲網印版圖文部分網孔可透過油墨,非圖文部分網孔不能透過油墨的基本原理進行印刷。絲印的特性決定了其難以做顏色漸變,包裹單色的透明漸變(可通過控制目數變化勉強做)及不用顏色之間的漸變,所以設計過程中要特別注意,不要做漸變效果。
絲印中有兩個環(huán)節(jié)為重要也是容易出問題的——制作網版和油墨調色。制版過程設計師一般接觸不到,這一步就是講設計的絲印圖案按照顏色分解制成不同的網版,一個圖案需要的網版數量就是它所用的顏色數量,所以設計的時候一定要克制自己哦。網版的參數是目數,即單位面積內網孔的數量,常用的目數是300目,這個參數會根據油墨及圖案面積進行調整。
調色是絲印關鍵的環(huán)節(jié),我們設計的圖案中的顏色,經常沒有直接對應色值的油墨,這就需要使用基礎油墨混合調色。因為電腦、手機等屏幕顯示的問題以及表面質感的要求,調色需要中間物來做參考,有效的是樣件,直接讓廠家按照樣件的顏色、亮度等來調節(jié)油墨,這是理想的方式,其次在沒有樣件的情況下,需要潘通色卡來做顏色的中間物,廠家按照潘通色卡的顏色來調油墨的顏色。
油墨不止有顏色這個標準,不同品牌的油墨本身的性能也天差地別,比如滲透性、附著力等,大多數印刷瑕疵問題都是可以通過換油墨來解決的。
除了基礎的油墨調色外,油墨還可以起到很多別的作用,比如燈光按鍵部位,可以用勻光油墨來散光,以使得燈光柔和、可視角度更廣等。勻光油墨的原理很簡單,就是在透光油墨里加入勻光粉使得光穿過時散射,核心的兩個指標是透光率跟勻光性,這是兩個矛盾的指標,一般勻光做的越好則透光率越低,燈光越暗。目前市面上的勻光油墨水很深,不少廠家沒有做勻光粉的技術研發(fā),直接使用了普通的樹脂粉末作為勻光粉添加到了油墨里,雖然勻光效果有了,但透光率很低,當然,如果對于亮度要求不高的時候,使用這種也湊合,畢竟價格差距很大。
薄膜面板接觸開關是一種由導電膠制成的印刷柔性聚碳酸酯或聚酯薄膜上的接觸電路。薄膜開關是一種平面、多層組合密封結構,是集按鍵開關、面板功能標志、閱讀顯示透明窗、指示燈窗孔和電路于一體的電子整機控制系統(tǒng)的集合體。
1.薄膜面板耐久性:薄膜開關的使用壽命一般可達一百萬次以上。之所以使用壽命如此之長,是因為開關的動作只是靠彈性膜在垂直方向的彈跳來實現(xiàn)的;彈性膜雖然已經蠕變百萬次,但蠕變范圍只有0.1~0.3mm(即開合行程),材料選擇的合理性遠未達到膜的屈服極限,所以膜材料可以承受百萬次以上的壽命而不變形;另一方面,開關的觸點是垂直觸點,磨損很??;絲網印刷的觸點可以形成足夠的厚度,在銀漿觸點上印刷一層導電碳,達到高耐磨性和自潤滑的目的。因此,薄膜開關的使用壽命比機械接觸開關長幾倍。
2.薄膜面板密封性能好:由于薄膜開關是整體密封結構,開關的觸點不會被有害氣體侵蝕,不易氧化;帶防水防塵特點,更適合各種惡劣環(huán)境。
3.豐富的色彩和美麗的外觀:薄膜開關可以根據用戶的設計理念在色彩圖案的設計中體現(xiàn)個性化,在裝飾效果中體現(xiàn)材料、裝飾和工藝的綜合美。
4.薄膜面板體積小、重量輕、結構可靠,設計上可排列組合成薄膜鍵盤,安裝密度高。此外,它是由多層薄膜組成的密封片結構。所有開關之間的連接線和引出線由屏幕印刷一次完成,總厚度為1 ~ 3毫米,從而減小尺寸,降低質量,提高可靠性。
5.降低機電產品配套成本。傳統(tǒng)的機械開關在安裝時需要焊接,尤其是固定支架;薄膜開關的安裝是膠粘式的,去掉膠帶就可以牢固的粘在整機表面,其引線出口插入整機后電路的插座中,可以瞬間接通電路。
薄膜面板可以清楚地顯示開關的功能、顯示的顏色、按鍵的立體效果和開關的操作位置,還可以保護電路作用。該面板是將絲印油墨印至透明高分子聚合物(PC、PET、PVC等)背面,絲印完成并切割成形就成為薄膜面板。
有三種基材適合制作薄膜面板,我們來看看:
1、聚碳酸酯薄膜
聚碳酸酯薄膜的應用溫度范圍非常寬(-135-135℃),當溫度或濕度變化時,這種材料的性能變化不大,從而保證了薄膜面板可以在各種儀器的各種惡劣環(huán)境中使用。2、聚酯薄膜
彈性和耐溫性好,價格介于聚碳酸酯膜和聚氯乙烯膜之間。但是由于薄膜面板的表面很難加工成無光澤的紋理,而且大部分都是透明片,而聚酯薄膜的表面對于大多數塑料油墨來說不能獲得令人滿意的印刷效果,因此一般需要使用特定的特殊油墨。
3、聚氯乙烯薄膜聚氯乙烯
耐熱性差,尤其在高溫下,其軟化溫度為59℃,彈性不如聚碳酸酯薄膜。然而它具有高伸長率(130百分之),并且由于它的低價格,它適合在一般條件下使用。