论文题目：凹版印刷电子印制工艺过程仿真及实验研究
摘要：印刷电子产品因其大面积、柔性化、低成本的特点成为国内外研究机构和企业研究的热点。不同于普通印刷以图像质量为评价指标,凹版印刷电子以电子性能为核心指标,需要更高的印刷精度。凹印图案转移工艺过程成为影响印刷精度的关键要素。本文针对凹版印刷电子图案转移过程动力学行为进行了数学建模、仿真和试验研究。主要研究工作及创新点如下:（1）通过对比研究,提出了凹版印刷电子工艺的关键指标要素。通过普通凹印与印刷电子在性能要求、印前流程、版辊结构对比研究,提出了影响印刷电子印刷精度（最小线宽）的关键参数:版辊和刮墨刀几何参数;刮墨刀角度与刮墨刀压力工艺参数;版辊转速等运动参数等关键参数。（2）依据普通凹印过程油墨为牛顿流体假设,对油墨流变学特性进行了分析。以刮墨刀为受力体,分析了驱动压力、版辊正压力和油墨粘滞力的作用特征;建立了刮墨刀受力模型,揭示了几何、工艺、物理与运动参数之间的关系。（3）采用描述能量守恒的纳维-斯托克斯方程（N-S方程）和动量守恒的连续性方程,进行了凹印电子图案转移过程仿真。建立了版辊网穴模型。采用N-S方程和连续性方程,利用建立的刮墨刀受力模型为加载条件,采用ANSYS ICEM CFD（计算流体动力学）软件,对图案转移过程进行了数值仿真。结果表明:刮墨刀两端流动速度达到中间部分的4倍以上,油墨在1/2-1/3处流动状况恶化。（4）基于接触压力和微位移测试,开展了凹印电子油墨转移过程试验研究。使用微胶囊感压胶片作为压力传感器,采用微位移传感器测量印刷过程中刮墨刀与压印辊作用下的变形情况。研究发现:刮墨刀变形量不均匀导致出现墨痕,与仿真中刮墨刀变形量相对较小的位置基本吻合;刮墨刀压力达到一定值后,刮墨刀总变形增大会减小实际刮墨角度,并使刮墨刀与版辊之间的接触面积会增大。综上所述,凹版印刷电子工艺的关键指标要素涉及几何、工艺、物理和运动参数。刮墨刀受力模型的建立、油墨动力学仿真及试验研究,为凹版印刷电子技术的产业化研究提供了理论指导、仿真和试验方法。
关键词：凹版印刷;印刷电子;印刷压力试验;印刷精度;流体动力学仿真
学科专业：机械工程
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及研究意义
1.2 印刷电子产业的发展现状
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国内外印刷电子的发展历程
1.3.2 凹版印刷电子印刷工艺的研究现状
1.4 论文的主要内容及结构
1.4.1 论文的主要结构
1.4.2 论文的总体思路图
2 普通凹印与凹印电子工艺特性对比研究
2.1 凹版印刷电子的特征分析
2.2 普通凹版印刷与印刷电子产品性能对比
2.3 普通凹版印刷与印刷电子印前流程对比
2.4 凹印版辊制版与印刷电子工艺的关系
2.4.1 凹印电子与普通凹印版辊图形结构差异
2.4.2 印刷电子工艺版辊图案的实现方式
2.4.3 凹印版辊的制版方式对印刷电子工艺的影响
2.4.3.1 电雕刻印版对印刷电子工艺的影响
2.4.3.2 激光蚀刻印版对印刷电子工艺的影响
2.5 普通凹版印刷的其他特性对凹版印刷电子的影响
2.6 本章总结
3 凹印电子油墨流体动力学建模及仿真
3.1 凹版印刷电子油墨流变性及关键指标分析
3.2 凹版印刷电子印刷精度及套印精度的影响因素
3.3 凹印版辊及刮墨刀力学模型建立
3.4 凹印电子油墨流体动力学建模
3.5 印刷电子版辊网穴几何建模
3.6 凹印电子油墨流体仿真研究
3.7 本章总结
4 凹印电子装备结构建模及动力学仿真
4.1 刮墨刀结构建模与变形仿真分析
4.1.1 刮墨刀结构建模
4.1.2 刮墨刀变形仿真分析流程
4.1.3 刮墨刀受力变形仿真分析
4.1.4 结果分析
4.2 印刷压力压印过程的模拟仿真
4.2.1 印刷过程版辊及压印辊建模
4.2.2 压印过程仿真
4.2.3 结果分析
4.3 本章总结
5 凹版印刷电子工艺实验研究
5.1 刮墨刀应力测试
5.2 刮墨刀变形量测试
5.3 本章总结
6 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献