一种应用在柔性基板材料上的高效连续印刷工艺，或称为 “卷轴至卷轴”印刷解决方案已 经越来越广泛地被采用。从移动电话和笔记本 电脑，到生物传感器、装饰灯(rope light)、汽车用仪器及 RFID标签技术等，“卷轴至卷轴”印刷技术为这些范围广泛的产品提供了一个卓越的解决方案。

柔性PCB的需求量正在持续增长。小型化在很长时间 里一直驱动着电子组件设计的发展，但是近来，便携性已 成为最重要的产业趋势。柔性线路板的优势包括重量和空 间的节省，更高的电路密度，而且免掉了笨重的连接器和 配线。

今天，设计和造型被公认为区分产品和品牌的关键。 在这里，柔性线路成为一个推动者，它克服了传统的局限 性和有助于实现典雅高贵的设计，并便于转化为竞争优 势，或取得胜势，或有时帮你幸存下来！

因此，很明显地，当下游的微组装遇到复杂性挑战 时，连续柔性基板现在发挥了极其重要的作用，而且这种 柔性基板的使用将会继续增长，无论是在电子电路的应用 还是更多样化的材料应用，如生物传感器等。然而，印刷 过程中如何固定柔性基板是一项挑战。

固定非刚性基板的独特（增强，singulated）方式是复 杂和昂贵的——有时是令人望而却步的。通常的解决办法 是将单个的基板用载具拼成一个大面积的整体进行处理， 但这并不能消除其固定和物料装卸方面的挑战。一种最佳 的解决方案是选择柔性基板连续从一个卷轴上释放出来， 通过印刷机，然后再收集到另一个卷轴上。这种巧妙的工 程处理过程被称为“卷轴至卷轴”。这时仍然需考虑固定 装置，但现在你有了一个自动工艺，且能以最少的操作员 干扰而达到极高的印刷速度，从而大大地提高了生产力和 有效地降低了单位图形的印刷成本。“卷轴至卷轴”兼容 范围广泛的柔性基板的类型，包括柔性印制电路板(FPCs) ，有机发光二极管基板，非导电材料和燃料电池薄膜，以 及金属箔片、纸基及合成材料等各种薄型材料。下面我们 来看看一些重要的柔性基板用户是怎样利用“卷轴至卷轴”方式为他们提供高生产效益的。

汽车电子
汽车行业在其电子应用中采用了越来越多的柔性电 路。此时，体积和重量的减少对于汽车电子工程来说是至 关重要的，尤其是电子学几乎在每一款新车的每一个零 部件设计中都随处可见。因此，缩小布线网络、减少连接 器，以及子系统之间的相互交联变得越来越重要。现在， 传感器可以被很容易地嵌入线束本身，而且由于车辆被设 置了更多的功能，因此必须对更多的参数加以监测，如防 撞、自动停车、变线告警等。更多的柔性电路被设计到汽 车零部件中，例如方向盘，灯光和雨刷器控制杆等。

道路照明
LED技术实际上已经在几乎所有照明领域带来了革命 性的变化，包括汽车外部照明，而这里启用了柔性电路及 令人信服的新的造型设计。此外，在运动类和儿童的服装 设计上，往往把柔性电路和新的LED主导技术结合起来， 以提供安全的照明，这远远优于简单的反光带。一些质优 价高的品牌服装和品牌运动服装，甚至正在合成可穿戴的 柔性电路服装，用以增强个人媒体和娱乐设备及互动游戏 的体验。这类服装嵌入了生命检测系统，可用来追踪运动 员、骑自行车者、慢跑者及赛艇划手的身体状况，等等。 期盼这种技术能尽快地融入到消费者买得起的服装生产领 域内！

医疗应用……
这使我们很容易联想到柔性基板最初的另一个应用领 域，尽管它不是电子学意义上的。生物传感器制造商—— 那些小型的，往往是一次性使用的，可以提供从怀孕与否 到血糖值瞬时数据的产品——使用柔性基板（不是柔性线 路板）为载体来沉积正常厚度为25～50微米的活性酶层。 其中有些是多孔基板（例如纸张或纸板），因此需要高 质、高量及高速度地进行处理，其精度要求甚至与细间距 SMT组装类似。这里需要重申的是，固定单个基板非常复 杂而且成本高昂，即使是拼成一块排列整齐的大面积的整板亦是如此。

应如何固定柔性板？
基板的固定（也称为定位）是保证印刷的准确性和可 重复性的根本所在。在印刷过程中有三个关键的平面要保 持平行：印刷头、模板和基板表面。因此，对基板底部的 支撑是必不可少的，而且对成型的结果不会产生不利的影 响；也就是说，安全可靠的定位是至关重要的。从工艺角 度来看，印刷柔性连续基板， 其要求跟普通的硬板印刷是 类似的。有些因素，例如成型分辨率、堆积厚度控制以及 模板分离等必须得到重视，但是这样做就需要考虑针对不 同材料的处理设计。

典型的连续基板从卷轴上形成一个滚动带，并沿整个 卷轴的长度方向上并行产生连续和重复的成型，而卷轴的 长度甚至可能长达150米以上。这个卷轴被安置在印刷位置 的下面，而模板和成型基准的识别和定位也在这里。基板 上升与模板接触、印刷，然后下降到原位并被传送出去， 准备下一轮重复——很多单独的板就是通过这种相同的方 式来加工的。然而，连续的柔性带所引起的特殊问题必须 加以解决。

这些需考虑的因素包括：基板厚度，在这里柔性卷轴 需要精心地进行处理，以保证没有任何扭曲或拉伸；还有 基板张力控制，这是印刷过程中在所印刷的区域内用来控 制柔性基板平整度的一项重要功能。在一次印刷之后，基板会向前调整以控制可能发生的拖尾效应，特别是，步骤 之间和重复成型之间的间隙始终是最小化的，这可使基板材料得到最充分利用。还需要考虑的是成型图像之间的偏差，因为基板制造所带来的公差可能也会导致后来成型的位置和正常的中心线位置有所不同。

下拉，调整以及归位 有一个可以处理所有这些问题的最佳解决方案，它由 一个合并了两个真空底座的进料器系统所组成，可以在基板宽度方向上提供一个均匀的下拉力。当移动边夹(见图1) 在调整后拉住基板时，这个均匀的真空拉力就会确保卷轴的外边没有扭曲或拉伸。一旦定好位，自动中心夹具就会牢牢地固定住纸质基板并开始印刷。

 

为适应各种类型的基板， 进料器运动的速度和加速度 是可调的。更关键的是，该系统还加入了一个“归位”的 延续动作，当中心夹具被激活后可使基板倒行，也就是允 许在连续卷轴的输出端有些许缓冲（见图2），并确保工作 台可自由向上移动而不会牵拉基板。通过印刷区域时拉伸 基板所产生的内应力（也依靠真空的作用），结合夹具系 统和真空板的精确定时，该精密的传送机械装置（见图3）成功地保持了基板在印刷时的平整度。

 

 

但拖尾效应怎么办呢？
自然，尽管有这样先进的基板传送装置，潜在的拖尾 效应还是存在的，特别是在归位阶段。然而，在印刷台上采用专用的真空板，连同悬挂式的基板夹具和精心设计的台阶式蚀刻模板，就可以排除这种风险。这样的一个配置允许卷轴通过基板夹具强制悬挂于真空板的边缘。台阶式蚀刻模板可以增加与上一次图形印刷区域边缘的距离。

当生产一个连续卷轴的基板时，先产生一个成型图 像，然后在整个滚轴长度上并排分步重复成型。实际上， 两个图像间的印刷偏移量有时高达0.2毫米。为了有效地防 止一次印刷多个图像时出错（见图4），唯一的解决办法是 利用一个高度精确和高重复性的对位系统——可能是卷轴 到卷轴印刷技术的一个基本要求。然而，和印刷单个基板 不同（ 一次只印刷一块），调整会影响到固定模板的图像 位置，几乎不可能不导致基板的扭曲和拉伸，并且最有可 能导致拖尾效应。因此，系统设计必须包含一个对准技术 来移动模板到一个定好位的图像位置,

 

一个最优的状况是去定位成型 图像之间的最大间隙，再从该间隙 当中去印刷。可惜由于成型图像之 间的偏移量不同，这是不可能实现 的。相反，鉴于成型图像之间印刷 的效果会被影响，需要有一些间隙 存在。道理很简单：间隙越大，工艺越稳定。间隙很大是 比较好，但是它会造成基板材料的很大浪费，而这则可能 影响最终该卷轴总的成像数，当然也就影响到成本或生产 力方面。因此，在成像数和各图片的间隙之间总是有一种 折中或平衡的解决办法。尽管如此，仅1.5毫米的间隙充分显示其已经能提供一个可靠的工艺窗口。

总结
柔性基板具有许多独特的好处。柔性基板对于减少重 量和空间，节省组装成本，甚至高温管理都是一个很好的 选择。卷轴到卷轴制造技术是一种可以提供精密加工工艺 处理的解决方案，并可以应用于几乎任何类型的连续性基 板，包括柔性线路板和当今在工业中愈来愈受欢迎的先进 合成材料。

已经证实，卷轴到卷轴工艺对于传统的精确对位和刚 性基板的固定方法需要作一些改变。的确，也需要有一些 更精密的设备来满足较大尺寸柔性基板的特殊要求，例如 真空压制和归位调整程序（back-off）。但是通过配置精确 度调整和张力管理装置，卷轴到卷轴工艺已经能够成功地 自动印刷长度大于150米、宽度大于508毫米的基板。典型 的定位精度可达25微米，Cpk值达到1.6，而且印刷速度每分钟可达到500毫米。