印制电路丝印工艺(阻焊和字符)
发布日期:2015-08-20

1.1简介

丝网印刷工艺在双面和多层印制板上有以下三个方面的应用。

阻焊膜:是一种保护层,涂复在印制板不需焊接的线路和基材上。目的:防焊接时线路桥搭,提供长时间的电气环境和抗化学保护,形成印制板漂亮的“外衣”,包括热固性环氧绿油(含紫外线uv绿油)和液态感光阻焊油墨二大系统。通常为绿色,亦有黑色,黄色,白色,蓝色阻焊。

元件字符:提供黄,白或黑色标记,给元件安装和今后维修印制板提供信息。

1.2范围

叙述丝印工艺的整个过程,包括:安全生产,使用设备,所需物料,工艺流程和控制参数,制造过程(原理,工作条件,丝网准备,网版制作,油墨搅拌,刮板使用,丝印定位方式,来板检查,刷板,丝网印刷,预烘,曝光,显影,固化),文件和工艺审查,检查和测试项目。最后概述一下帘涂阻焊(curtain coating)。本章内容以液态光成象阻焊和字符为主,适用于双面和多层印制线路板。

1.3 重要性

阻焊膜是印制板的“外衣“,用户看印制板最直观的质量就是阻焊膜,因而对阻焊膜向来是挑剔的,另外,丝印阻焊和字符属印制板冗长制造工序中的后工序,价值不低的即将完工的印制板在后工序出了差错,损失就太大,太不值得了,再有,阻焊和字符是报废量最多的工序之一,因此,稳定丝印阻焊和字符的工艺,理顺这个工序的管理和文件控制及设备维护,就显得很重要了。

进入二十世纪九十年代以后,各印制板工厂使用传统的丝印热固性环氧绿油已越来越少。这是因

为:双面和印制板的密度在增加,小孔细线SMT高密度是印制板发展的不可逆转的潮流,线宽间距0.

12~0.20mm窄焊环已属大多数,丝印热固性绿油已无能为力,外观不整齐,渗油上焊盘,跳印,受丝印员工的熟练程度和情绪影响太大,所以,目前大多数双面和多层板厂都已淘汰热固性环氧绿油而改用液态感光阻焊油墨工艺。

2、安全生产

丝印工序常用的化学药品是碳酸钠(Na2Co3),氢氧化钠(NaoH),硫酸(H2SO4)和各种丙酮,甲苯。

洗网水等有机溶剂,使用不当会灼伤皮肤和眼睛;丝印房内有紫外光源,3~7千瓦的曝光灯,还有多台烘箱,印制板阻焊剂热固化时加热温度到达150℃1个小时,使用不当也会弄伤眼睛和手脚皮肤;丝印房需用到底片,印制板制造过程中凡是作底片。存底片,用底片的房间都要保持一致的温湿度,并防尘,否则会引起底片热胀冷缩,尘埃,头发掉到底片和阻焊膜胀,都会导致印制板报废,手指印弄到板上同样亦会拒收。基于以上原因,搞好丝印间的安全生产是确保职工正常工作秩序和产品质量的一个重要环节。因此,对丝印工序的安全生产提出以下要求:

(1)进入丝印间要换上工作服,戴帽,换上无毛的工作鞋。所有头发应置于工作帽内,鞋柜应是清洁的,脏鞋、清洁鞋不要混到一堆。

(2)加药物时要戴防护睛镜和胶手套。尤其是处理返工板退阻焊膜时,印制板在高温的氢氧化钠浓

碱性中浸泡,加药物和放取板时要戴手套和眼镜。某工厂一员工退阻焊板时不小心,浓热碱液溅到皮肤眼睛上,住院一个多月,花医疗费五六万元,医疗后眼也快瞎了,这是沉痛的教训。

(3)化学药品都有毒,不可内服,注意皮肤不直接同溶剂接触。印制板阻焊油墨在烘箱中150℃固

化,开烘箱时,会冒出大量的溶剂蒸汽,千万别吸入,若发现呕吐,头晕等,要马上向领班报告。

(4)设备故障,化学品外溢要及时处理,拖净地板,修好设备。

(5)印制板从热烘箱中搬出来时,要戴手套,防烫伤。

(6)不要乱动设备的盖子。帽子,开关,紫外光源不要外露,人的眼睛不要盯紫外光。烘箱抽风是非常重要的,某企业有一员工动了一台烘箱抽风阀门,抽风量是变小了,板子上的溶剂挥发不了,老有余胶,查了一个余月,原因是有人动了一下抽风开关,毁了很多板子,教训深刻。

3、设备

建一个新工厂,或管理好丝印工序,要知道“家”底,更要熟悉知道需多少设备才能正常开工。下面对丝印工序所需的设备作一个概述。

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

设备名称 丝印机(自动,半自动机,手工丝印台) 丝网曝光框架 曝光光源(2~4KW) 烘箱,多个(传送带式,立式均可,有足够抽风,温度公差±2℃) 水枪(高压,1000psl) 网框冲洗显影柜 磨刮板机 紫外线烘干机 丝印网柜架(自调式,绷网式均可) 张力计 搅拌器或振荡器 曝光机(5~7KW,水冷式) 显影机(传送带式,冲显压力2.5kg/cm2,) 刷板机(酸洗-水洗-刷板[二对刷辊,或浮石粉式]-水烧-烘干) 黄光光桌,放大镜 粘度计

功能确良 丝网印刷 丝印模版制造(曝光) 丝印模版制造(曝光)索 模版制造,阻焊,字符预烘和后固化。 去除模版,喷洗 洗刷丝网 磨刮板 UV固化 丝网印刷 测丝网张力 油墨搅拌 曝光用 显影 印制板丝印油墨前刷板 检验印制板用 检查油墨粘度

以上所有的设备都应干净,整齐,清洁,按文件规定定期维护保养,填妥设备保养卡。

4、物料

丝印工序涉及丝印房,模版制作房,曝光显影房所用物料三大部分。

4.1丝印

(1)热固性阻焊剂。通常是双组份,阻焊油墨和硬化剂,按比例(如19:1,20:1,2:1)混合,利用模版,印刷在线路板上,露出焊盘和孔,然后在烘箱中140~150℃下40~60分钟油墨固化,七八十年代,Taiyos?22、Pck501,401、Coates X2?5、HYSOl桽R1000,Gin HNa SM?02,国内外许多专业印制板厂多使用这些型号,九十年代以后,各工厂逐步淘汰了这种难操作控制,易渗油跳印,外观不那么好看的热固性阻焊剂,而uv阻焊绿油多用于单面板上,对双多层板不适用。

(2)液态光成象阻焊油墨(Liquid photoimage梐ble sdlder mask ink),目前在各印制板厂得到大量推广应用。主要牌子有Tamura DsR?200,TaiyoPSR?000,Cotes XV?00,ToYo K?000,精化(Gin Hwa)DSR?000和Lea Ronal,Danachm等公司的产品,双组份,这些型号都获UL认证。通

常为绿色,亦有黄,黑,白等色。亚洲产品为光亮型,欧美产品多为哑光型。

(3)字符油墨,热固型为双组份,如英国Coateskspl(硬化剂SP1606),台湾精化(Gin Hwa)ML411

(硬化剂SM 502)等是白色的,Coates Ksp4,HYsol50?02BR等是黄色的,主剂和硬化剂混合比例有100:8,19:1,100:6使用前需认真按供应商提供的资料混合,光固性字符后通过紫外光固化机(通常三支80w灯),几秒钟字符即可硬化。由于光固字符油墨略带微黄,因此有的挑剔的客户规定字符必须使用热固型白色油墨。

(4)稀释剂,应使用该油墨供应商提供的专用稀释剂及对用洗网水代替稀释剂调稀阻焊油墨,否则

产品质量难以稳定,争泽不均,密集线路起泡等问题会产生。

(5)导电油墨,通常在印制板完成阻焊后在板上的键盘线路处印上导电油墨,如coates X2302,Gin

Hwa LR6007等型号不断搅拌,导电油墨渐变稀,利用作好的网版印到线路板相应线路上,在140~150℃固化约40分钟,油墨固化。

(6)洗网水,用来洗涤丝网。

(7)丙酮,二甲苯,乙基溶液,为洗网溶液之一。

(8)纸胶带,PVC胶带,常用1.5英寸宽,用来封网。

(9)橡胶刮,65~75度。

(10)新闻纸,用来作丝网印刷过油。

(11)兰胶油墨,是一种可能剥性油墨,兰色,方便客户以不同方式焊接装配元器件用。

4.2模版

(1)丝网:18~36T丝网,蓝胶印刷;43T液态光成象阻焊油墨印刷(特殊情况视线路厚度会用到

36T和77T);100T,字符印刷;43?7T碳油墨印刷。

(2)菲林膜:用来制作丝网模版;25μm厚度,作字符网版;35μm,阻焊点图或图形网版;50?0μm,碳油墨网版。

(3)磨网膏(Autoprep):用于新旧丝网的轻磨,粗化丝网表面,加强菲林膜附着力。

(4)去网版粉(Auto Gel);用来清除旧菲林网版。

(5)脱脂剂(Universal Mesh prep);对丝网表面作脱脂除油处理。

(6)油墨去除剂(Autosolve):用来清除旧网纱上顽固的陈旧污渍和鬼影。

(7)封网胶:用来封网。

(8)牛皮胶:用于拉网。

(9)强力胶:用作绷网的粘合剂。

4.3 显影和其它

(1)无水碳酸钠(或无水碳酸钾):可使用工业或cp级,作液态光成象阻焊油墨显影液用。

(2)消泡剂:作显影液清泡用。

(3)硫酸:可用工业级,丝印油墨前刷板去氧化物用。

(4)片碱:工业级,即氢氧化钠,退阻焊膜用。

(5)酒精:cp级,清洁用品。

(6)透明胶带:曝光底片在其周边开窗固定胶带,曝光前使底片和印制板定位固定。

(7)光楔(尺):17或21格(级),测试曝光能量,Dupont,Danachem公司提供。

(8)3M胶带:测试阻焊膜和字符附着力用。

(9)曝光销钉:固定阻焊底片和印制板,曝光定位用。

5、工艺流程和工艺参数。

5.1液态光成象阻焊油墨流程

丝网准备→网版制造→ 油墨搅拌→ 磨刮板→来板检查→ 刷板→ 丝印A面→停留→预烘→ 停留→ 丝印B面→ 停留→ 预烘→ 停留→ 双面对位→ 曝光→ 停留→ 显影→ 检查→ 固化→ 检查……→送下道工序

5.2字符、碳油墨等流程

首先查工卡,是单面或双面字符,字符颜色,待印碳墨板,蓝胶板是双面或单面;导通孔是全部或局部堵孔板。

准备网,网版制造,搅拌油墨,准备刮板→来板检查→(待印字符,堵孔,蓝胶板) →丝网(待印碳墨板)酸洗→水洗→烘干 印刷→检查→烘干……→是否印第二面(是) →丝网印刷→烘干→检查……→送下道工序

5.3控制参数

(1)液态光成象阻焊油墨。

刷板:酸洗→水洗→刷板(二对刷辊或浮石粉) →水洗→吸干→烘干。传送或刷板机。酸洗段1~

3%H2So4,传送速度1.0±0.2m/min,压力2~2.5kg/cm2(或18~25Psl)。刷辊磨痕宽度10~20mm,

每周测试(1~2次),酸洗槽定期换缸。

油墨混合:按供应商资料提供的比例把油墨和硬化剂混合,(通常是一大瓶油墨和一小瓶硬化剂),

例如Tamura DsR?200C?BX是在油墨型号,CA?200C?是硬化剂型号,混合比例3:1。原则

上不得加稀释剂,非常特殊例如印的板基铜厚70μm,允许加用稀释剂10~15m1/k。测试混合油墨粘度,停留15分钟,以消除气泡。

.A面印刷:网目43T(特殊印制板网目36T,77T),刮胶硬度70±5度,卯板角度、压力、速度以不跳印、不堵孔为限。

·停留:15分钟以上。使板上油墨流干,线密处的气泡消除。

·A面预烘:75±5℃,15±5分(根据不同油墨型号设定)。烘箱应有足量的抽风,均匀的温度分布,并定期检测。

·停留:冷却至室温。

·B面印刷:(同A面)

·停留:15分钟以上。

·B面预烘:75±5℃,40±5分(根据不同油墨型号设定,印制板特别厚如3.Omm,尺寸特大如710

×460mm(28″×18″)需加长一点时间)。

·停留:冷却至室温。

·曝光:21级光楔(尺)7~12级(9±1级露铜每班8小时查二次。曝光能量300~500mj/cm2。抽

真空60cmHg以上(真空度约80%)。曝光机连续工作,曝光框架温度低于25℃。

·停留:15分钟,使感光油墨聚合反应完全。

·显影:显影液浓度1±0.2%Na2CO3,PH≥10.5,分析2次/天。显影温度28~35℃,通常设定30℃,显影速度100~150cm/min,显影压力20pSi(2.5kg/Cm2)。显影能力,根据分析数据决定,如连续工作,每班换一次显影液。

·固化:140~150℃,40~60分钟,足够的抽风。

·曝光底片控制:红片(重氮片)Do≤0.07,Dk≥1.4;黑片(银盐片)Do≤0.06,Dk≥4.0。片基厚度0.18mm,底片应在药膜面贴保护膜。

(2)字符。

丝网100T。热固字符油墨印刷后150℃,40±5分固化:UV油墨固化:80w,高压水银灯3支,速度5~6米/min。热固字符油墨主剂和硬化剂混合比例参照供应商提供的资料,例如高氏(coates)甘油KsP4黄油KsP4主剂和硬化剂混合比例是19:1,精化(Gin Hwa)热固白油ML411型主剂:硬化剂=

100:8。光固油墨属单组份,不必加硬化剂。

(3)碳油墨,堵孔工艺。

碳油墨:丝网43~77T,固化150℃,40~60分。型号如CoatesXZ302,Gin Hwa LR6007,ASahi TV

?0sk桳P。

导通孔堵孔:18~43T空白网加铝箔网版,用堵孔专用油墨,亦可用液态成象阻焊油墨,140~150℃。固化10~40分。

6、制造过程。

6.1原理和工作条件

液态光成象阻焊油墨主成份包括:具有感光性能的环氧(EPOXY),和丙稀酸(Acrylic)树脂,如丙

二酸环氧树脂,酚醛环氧树脂,甲酚环氧树脂,胺基甲酸乙酪;光引发剂,如查酮,胺类有机金属化合物;填充剂,如硅石粉:硬化剂,如芳香族脂,酸酐,咪唑类;溶剂,如醚酯类;消泡剂,即界面活性剂,等等十余种成份。感光阻焊油墨固化后形成网状聚合物结构。

工作原理:液态光成象阻焊油墨简称感光胶,亦有人叫湿膜。感光胶经丝印并预烘后,进行光成象曝光,紫外线照射使具有自由基的环氧树脂系统产生光聚合反应,未感光部分(焊盘被底片档住),在稀碱液中显影喷洗而清除。印制板上已感光部分进行热固化,使树脂进一步支联成为永久性硬化层,这就是液态光致阻焊剂的成象原理。

丙二酚环氧树脂的交联后结构:

酚醛环氧树脂交联后:

胺基甲酸乙脂树脂交联后:

工作条件要求:环境,21±1℃,湿度55±8~5%,防尘;曝光和丝印感光胶区域,灯光为黄光;工作员工应换鞋戴帽穿工作服:刷板和显影接板放板应戴无毛白纱手套;取板放板时,用双手取板边,手指不触及图形和阻焊区域,轻取轻放,板角防碰伤;固后从烘箱中取板戴厚纱手套。更为重要的是:任何一个员工都要养成习惯,丝印工作前首先读工卡,按工卡的要求工作。

6.2丝网准备。

(1)找出所需要的丝网,对液态光成象阻焊油墨,通常用43T(特殊线路板用36T或55T,77T);

对字符油墨,使用丝网为100T。

(2)备好所需的上网菲林膜。通常,对字符网,用25μm(微米)厚的菲林膜;对阻焊网,用35μm膜;对碳墨网,则用50或80μm的厚菲林膜。

(3)检查网框。查网框的网是否完好,有无破洞,能否再使用;重要的是用张力计查网框中心和四周位置的网张力,对43~77T的丝网,张力为18~20牛顿/cm,100T丝网,14~16牛顿/cm。

(4)绷网。

A.自绷网框:这种绷框为铝制品,笨重,价贵,但调节很快,耐用,不需要用绷网机,但丝网要根据网框对预先在四周缝制能穿入金属压条的边,国内外都有印制板厂在使用。换网过程是:

·将旧框架上的螺帽螺钉取出,除去网四周边沿的金属压条和旧网。压条是一根园形金属杆。

·用洗网水和棉布将框架周围残余的阻焊污物洗净。

·框架放在桌面上,选好丝网目数,压条穿入丝网边沿,螺帽穿入压条,拧上螺钉。

·将螺钉卡入网框凹口处,从四边的每个边沿中心开始上紧螺钉,注意张力要平衡,否则会拉裂丝网。

·按对角线顺序逐渐拉紧螺钉,上紧后,用张力计测四个角和中心的张力为18牛顿/cm以上,

100T丝网张力至少14牛顿/cm,如不够可调节各颗螺钉的松紧度,直到满意为止。

B.气动绷网:这种网框也是铝制品,简易轻巧,多数印制板厂采用。但需配备要用的气动绷网机作绷网用,见图一,其绷网过程如下:

·若是新网框,绷网前以丙酮洗擦表面,即可使用;若是旧网框,一定要除去网布碎,封边胶带,作除油处理,方可使用。

·调节网框上绷架,打开气流阀,使绷架的网布夹头紧靠网框,调节绷架的支撑螺钉,使网框保持水平并高于夹头约5mm,这样张力较均匀。

·固定网纱。裁好所需尺寸网纱,按次序对边拉直,用夹具夹紧固定,注意应使网丝方向一致,经向纬向网丝互相垂直,且施力方向与网丝平行。

·加压张网。慢慢地加大气压至6kg/cm2左右,张力计显示达到20牛顿/cm以上。分段分时多

次张网可达到满意的效果。每次张网至少5分钟,时间稍长为好,以使张力均匀传导,张力稳定。

·上胶。气压加压稳定半小时以后,用刮胶将强力胶水(配比5:1)均匀涂覆在网纱和网框上。

·封保护胶带。上胶后,放置8小时以上,待粘合剂充分干燥后,松开夹具,将网框从绷架上取下,切除框外多余网纱,用牛皮胶将网框的四周边封住,以保护粘合剂不被溶剂溶解,延长网框寿命。

·测张力。用张力计测量四个角和中心张力,要求达到18~20牛顿/cm,100T丝网张力达到14~16/cm牛顿.绷好的网框需停1天以上待用,张力计见图二。

6.3网版制作

A.丝网网版

(1)查原图纸底片(网点图,字符图,阻焊图)。看有否污迹,划伤,制造日期,公司商标,uL标记,工卡号码等是否应加到底片上,制造日期周年是否符合要求。

(2)选择上网菲林。剪一块与原图大小相仿的菲林膜(Autotype)下来。选择的菲林膜厚度,阻焊通

常用35μm,字符25μm,碳油墨50?0μm,蓝胶80μm。

(3)网前处理。新丝网,弄湿网的两面,刷子粘磨网膏(Autoprep)来回刷洗几分钟,流水彻底冲洗两面,然后用脱脂剂(Unirersal Mesh prep)刷磨几分钟,流水冲洗两面。旧丝网,先用去网版粉(Auto

Gel)涂网版两面,停留三五分钟用毛刷在网版背面将已软化的明胶刷除,流水彻底冲洗,然后用油墨去除剂(Auto solve)均匀涂在丝网两面,停留二三分钟使污渍溶解,彻底流水洗,高压水枪喷洗干净,接着按新丝网处理那样,先用磨网膏(Auto prep),后用脱脂剂(Univrsal Mesh prep)洗净丝网两面,注意操作者应戴上保护胶手套。

(4)菲林膜上网。以水湿润丝网,多余水滴干。干菲林药面对着丝网的底面贴上去,使干膜完全贴到丝网上。

(5)烘干。将网框放到烘箱中烘干,40℃,10~15分钟,把菲林保护膜去掉。

(6)贴底片。网框冷却后,在干膜上贴上底片,底片乳胶面对丝网干膜,以透明胶带固定底片4个角。

(7)曝光。整个网框放在真空架上,底片对着玻璃,抽真空绳放在框架上,启动真空泵。框架抽真空完成,将框架置于垂直位置上。碘钨灯距框架上1.2米处,打开曝光灯,进行曝光。4kw功率的光源,供参考的曝光时间:25μm膜,120~150秒;35μm膜,250~350秒;80μm膜,150~200秒。自动定时器控制曝光,曝光后,关光源和真空泵。

(8)显影。从曝光框架上取下网框,去掉底片,先用小流水轻冲洗丝网,去除丝网干膜未曝光不需要的部分。若自来水温低,应用温水作显影。图形显示出来后,用高压水彻底冲洗,滴干多余水份。将网框放进烘箱完全烘干取出(40℃)。

(9)封网。丝网冷却后,用毛笔和封网胶修版,补针孔,凹坑等。用胶板将封网胶均匀涂在图形以外的地方,进行封网。封网后,将网框放入烘箱烘干。

(10)作标记。在网框上贴上工卡号,版本号,制作日期,丝网目数,制作人等标记,待用。

B.铝箔网版(适用于导通孔堵孔工艺)

(1)选一块0.2~0.3厚的铝箔。此铝箔表面应平整,无折痕,并裁成网框尺寸一样大小。

(2)在数控钻床上钻出所需堵塞的孔,钻头直径和印制板上的孔一样,钻孔点尽量分布在铝箔中央。

(3)裁边去毛刺,将钻孔铝箔多余的边裁去,每边边框比堵孔图形大约25mm。去除钻孔毛刺,以细砂纸打磨一下。

(4)固定铝箔。用牛皮胶将铝箔固定在36~43T空白网网框的背面,即堵孔时采用丝网加铝箔的方

法堵孔,避免渗油。特别注意:对于堵孔后印制板两面的导通孔焊环都要求热风整平(喷锡),或两面焊环都要以阻焊盖住不要求上铅锡的板,一般选择导通孔附近焊盘和SMT焊盘不密集及线路较稀疏的一面作为堵孔印刷面;对于堵孔后的导通孔,其元件面的导通孔焊环允许盖阻焊,而焊接面的堵孔焊环要求上铅锡的板,应选择元件面作为堵孔印刷面进行网版固定。在整个网版制作过程中,务必保证铝箔表面平整,无折痕,否则会引起钻孔和丝印对位的不准确性,图三是客户要求在印制板上的BGA(球栅陈列)导通孔堵孔的图形

6.4油墨搅拌

·读工卡,根据工卡的技术规格,正确选择油墨的颜色,类型,型号。

·确定已选择的油墨主剂和硬化剂的比例关系。

·把硬化剂搅拌至流水状。

·主剂和硬化剂按比例称出。供应商把主剂油墨和硬化剂一大一小罐配合,则不必称了。

·把硬化剂倒入主剂油墨中搅拌约5分钟,直至硬化剂完全扩散到主剂中去。然后放到油墨搅拌

机中搅拌(或油墨振荡机中震荡)约15分钟,保证油墨充分混合均匀。

·使用前,搅拌过的油墨需停留15分钟,以使气泡逸出。

·用搅拌刀带起少量搅拌匀的油墨,观察粘度是否合适。必要性用粘度计测量此时的油墨粘度,用温度计测一下油墨内的温度。通常搅拌后的双组份油墨应在24小时内用完。

·特别注意:液态光成象阻焊油墨通常严格加稀释剂,以保证阻焊颜色均匀一致,并提高阻焊膜的耐镀金和耐热冲击性能。十分特殊情况下,如印刷基铜70μm的印制板,在印刷困难时可允许约1Oml/

kg的稀释剂。而字符油墨印刷困难时可允许加少量稀释剂。

6.5刮板使用

(1)刮板的选择。

要求耐磨,耐溶剂,通常使用聚氨脂橡胶,刮板角度70±5°。硬度70±10°,刮板装上刮板架上一般外露约2mm。深圳三和公司,丝维雅,新东邦,天津橡胶制品厂,上海橡胶研究所都有丝印刮板出出售。

(2)刮板的使用。

·刮板长度选择。根据所印刷的图形大小用合适的橡胶刮板,一般要求刮板长度比图形两边各长

15毫米以上。

·刮板的安装。选择刮板橡胶平直边缘锋利的一面安装在刮板柄上靠外面,以利于使用,拧紧螺丝固定好刮板。

·磨刮板。若刮板边缘有伤痕,缺口,刃口不锐利,应在磨刮板机上进行研磨,使刮板端面保持良好状态。

6.6丝印定位方式

丝印定位的目的,是保证每一次印刷时,待印的印制板和网版之间不发生错位,从而保证丝印重复精度一致。印板数量不大,显影机显影压力足够大,丝印技巧运用得当时,印刷液态感光阻焊油墨常用空白网,这时丝印定位要求不严格,但丝印字符油墨,或需用网点图档住双面多层板的孔,以避免油墨漏入孔内显影冲不干净,这时就应充分考虑定位问题了。阻焊塞导通孔,印碳油墨,印兰胶都涉及一个丝印定位问题。

在双面和多层板工厂里,目前最流行的是贴片式的定位方式,每一台丝印机或手工丝印台上,使用二片丝印贴片式定位片就完全解决了丝印的定位问题了。这种定位片由一片0.3~0.5mm厚的不锈钢片,在其上面焊上一颗定位铆钉而制成,不锈钢片外形尺寸约23×46mm,铆钉直径多用Φ3.00mm,(也有用Φ0.8~2.9的)铆钉高度O.8或1.4mm。当印制板厚度小于1.Omm,铆钉高0.8mm;当印制板厚度为普通常用的1. 5~1.6mm时,铆钉高度为1.4mm。总之,铆钉不能高于印制板厚度,否则会顶破丝网。如图四。

首先在挤板的长边方向的中间部位钻出二个丝印定位孔,通常在印制板钻孔编程时就把这二个孔编过去了。丝印前,把线路板放到丝印台上和丝印网版对好位,套进这二片定位片到丝印定位孔中,以胶纸将定位片贴住,定位就完成了,随后丝印过程中,把线路板不断套到一前一后的这两片定位片中,可获得满意的重复精度。当定位片上铆钉直径为Φ3.0mm时,线路板上的丝印定位孔钻孔直径应是Φ3.10mm,非金属化孔。参见图五,这种定位方式,灵活自由,定位速度也快,在丝印台任意摆布,使用方便,定位片价钱便宜(约20余元一对)从而获得越来越普遍的应用。

图五 印制板拚板外边缘的二个丝印定位孔

丝印定位还有多种方式。直角定位法是用一片覆铜板作成直角定位块,当线路板丝印台上同网版

对好位后,套上并固位这个直角定位块,就可重复作丝印了。方法简单,操作方便。但要求下料时必须整齐,尺寸统一,周边成直角,否则影响定位误差,对单面板丝印图形尚可使用,而对双面和多层板阻焊和字符丝印,则不适用。如图六。

图六 直角尺定位块方式。

销钉导向法也是丝印定位的一种方式,在全自动或半自动丝印机的工作台上,开有一条或多条直

槽,在槽内装有可移动的滑块,定位销钉则装在滑块上,通过滑块移动调节孔距,线路板选择二孔套到滑块销钉上,同网版对好位,锁住滑块,定位就完成了,这种方式作微调不方便,定位销钉不能自由调整,使用上不够灵活,如图七。

图七 直槽销钉导向法。

制造双面和多层印制板,丝印阻焊和字符,碳油墨,蓝胶等的多种定位方式中,实用方便和值得推荐的是丝印贴片式定位片法。

6.7来板检查

接收由上工序来板时,核对板工号,版本号,数量是否与工卡相符;由半成品(蚀刻并退完铅锡)来板应抽查铅锡是否退干净,孔内有无黑点,板面有无严重氧化物,污渍;完成热风整平后待印字符的板要抽查板边是否有铅锡块附挂,焊盘和元件孔内是否未上铅锡等,如不合格退回上工序处理,抽查合格在工卡上签名验收。

6.8 刷板

(1)刷板机结构。

刷板是丝印阻焊前的一个十分重要的工序,成品板检查发现阻焊膜掉,胶带试验不过关,最终客户波峰焊后板于阻焊起泡,阻焊下的大铜面有污渍等问题都同刷板有关。经过多年的实验摸索,目前多数工厂对刷板机都形成了以下的结构形式:

入板→酸洗→水洗→磨板→水洗→吸干→烘干→出板

酸洗段目的是除板面氧化膜,通常用1~3%硫酸;磨板段使用上下各两对尼龙刷,第一对500目,

第二对粒度800目。若使用粗目如300~400滚刷,作高密度线路板时易产生线间微短路

(microshort)。

丝印阻焊前的表面处理还有其它形式代替尼龙滚刷磨板。如用浮石粉喷洗和软刷刷洗,也有的工厂用化学法清洗表面,这二种方式都能作出高档次高质量的线路板,如何运用,要根据本企业的实际,作板的档次要求,设备能力和工艺控制维护水平等因素作决定。

(2)工作前准备。

·检查酸缸液的浓度能否将板面氧化物除净;酸洗液何时应换缸?通常连续性工作,每周应换缸二

次,体积为80~100升。

·查尼龙滚刷吸无铜粉,残渣,呈腰鼓形。刷轮上有问题,及时处理。

·查酸洗,磨板,水洗各段所用喷咀的喷淋效果,如有堵塞,及时拆下清洗。

·查酸洗缸,水洗槽液位是否正常,旧清洗水应排掉,洗缸,更换新的清洗水。

·吸水棍应以清水充分润湿,不许让吸水棍干燥工作。

·启动机器,检查设备各功能,按钮,阀门,仪表运行是否正常。

·清洁刷板机外壳及工作区域环境卫生,保持文明的工作环境。

(3)操作。

实际操作时,依次打开电源,喷洗,水洗,风干等功能开关,调节总水阀开关,水洗压力应达到20psi,调节传送速度旋纽,通常速度0.6~1.0m/分之间,开启擦轮和上下摇摆开关,根据待刷板厚度调整上下刷距离,通过边给压力调整上下四个刷的压力,使板子经过刷子时相应的四个电流表显示都在大体一致的范围。对于线宽≤0.20的细密线路的印制板,刷板压力不能过大,否则易造成线路微短路(mi梒roshrt),每换一种不同厚度的板子,都要重新调整上下刷距离和压力,方可刷板。

每周应作二次尼龙刷辊的磨痕宽度试验,以查刷子压力是否均匀正确,指示表头显示值是否与压

力对应,磨痕的光面铜板传送至两个下刷处停住,开动喷淋,下刷和摇摆开关,刷约20秒后停止不刷和摇摆,再将板传送至两个上刷处停止,开动上刷和摇摆开关,20秒后停止上刷和摇摆,将板子传送出来,检查两组上下刷的磨痕宽度是否均匀,且在10~20mm(最佳15mm)之间。过窄则调大进给压力,过宽则减少进给压力,直到磨痕宽度在要求范围内,同时查相应的电表头指示值是否正确。

当调整好刷板各项工作参数后,试刷3~5块板,检查整个刷板系统动作是否正常,刷出来的板是

否干燥洁净,有无污迹,氧化点。合格后方可批量生产。批量刷板时放板尽量左右均匀放置,以免造成刷轮不均匀磨损成腰鼓形。完成刷板后,依次关掉控制板上各功能键,水和电源开关做好设备的检查记录,签名签日期。

(4)刷板后烘板。

实践表明,对于有大铜面的线路板,刷板后的板面必须充分干燥,防止热风整平后出现水迹掉油和基材白点,尤其在大铜边缘,特长线路板的粗线路边缘,70μm基铜的线路板,喷锡后易在铜边出现局部基材白点。对于这类线路板,在刷板后应在烘箱中75℃下加烘10~20分钟。如果刷板机烘干段很理想,刷任何板都能使板面完全干燥,热风整平后不存在任何板的基材白点问题,则不必刷板后加烘这一步骤。

6.9丝网印刷

各工厂使用丝印机型号类型不一,有的是自动型半自动型,有的工厂用手工丝印台,不管如何,丝印操作应掌握以下的一些基本思维和原则。

(1)工作前准备。

参照本章6.2丝网准备,6.3油墨搅拌,根据工卡要求,选择相应类型的液态感光胶或字符油墨,开好油,再次强调,通常严禁在液态光成象油墨中添加任何稀释剂,以保证阻焊色泽一致,提高阻焊的耐镀金性能和耐热冲击性,减少渗油余胶。

根据待印板的线路密集情况和导通孔大小,选择合适的网版,一般情况下使用43T网,基铜70um

或线路特别细密,可考虑用61?7T网版。对于导通孔径≤O.5mm,且不许盖阻焊的板,印刷需用点图档墨网版,避免油墨印刷入孔;导通孔径>0.5mm,且不允许盖阻焊的板,可采用点图档墨网版印刷。

丝印工作开始前还需细查一下网版有无破损,开根据印刷图形的大小用胶纸进行封网,封留的印

刷面应能完全覆盖板的全部线路图形,板的四周边留出约5mm的宽度不印阻焊,以免板边油墨污染板架。

根据图形大小选择长度合适的刮板,一般要求刮板长度比图形两边各长15mm以上,并按本章6.

5刮板使用一节装好刮板。

在丝印开始前,清洁丝印机台面,工作台面和周围环境卫生,待印的线路板,开好的油墨,清洁无毛的碎布,吸油纸,刮刀等摆放整齐。

(2)丝印操作。

参照本章6.6丝印定位方式,对待印的印制板和网版作定位。调节丝网和丝印台面距离,通常为5~8mm,后面的高度一般比前面高l~2mm,调节刮板的斜角,一般70~75度。压板压力通常是15~25kg/cm2,根据印刷效果还可作微调节,调整并固定刮板行程,刮板停留在图形外2?cm即可。

各项参数调试完后,试印三至五块板,查阻焊色泽,覆盖程度,有无跳印,线路拐角有无露铜,如有则需重新调整相关参数,直至缺陷消除为止,才可进行批量正常丝印。自检合格的首件板,交Qc查,Qc通过,进行批量丝印。

刷好的板应在4小时内完成双面印刷,否则需重新刷板,以防板面氧化引起水迹掉油。对于印刷不合格需返工的板,先经预烘烘箱烘干板面油墨后,不要曝光,放在显影机上冲洗,避免湿油墨污染显影机的传送带上的轮子,交叉污染其它板,经冲洗掉油墨的板重新印油墨前需再次刷板。

印好的每一块板都要作自控自检,尤其查有无跳印,线拐角缺油,针孔,孔边聚油等质量问题,如有应及时修补,印好的板间隔地堆在板架上,待预烘。预烘前,停放15分钟,待油墨流平,气泡逸出。

印刷完毕,按装机的倒程序除下刮板回油板,将多余的油墨收集起来,用洗网水擦拭干净丝网,关机关电源关气,最后认真填写设备使用记录,在工卡上签名。

手工丝印通常不容易获得均匀一致的丝印压力,因此,为获得均匀的阻焊厚度和色泽,建议液态

光成象阻焊油墨使用半自动或自动丝网印刷机。手工丝印台用作印字符,堵孔,蓝胶等操作,当然,机印字符对大批量同一型号的印刷板能获得高效率。值得提醒的是,丝印字符不合格板(显影,漏字,对位不准,印错等)返工时,切勿草率处理,用丙酮擦板面一下马上返工,带来的后果是字符油墨入孔,这些板到头来需全部报废。字符返工板应在盛有洗网水的二三个盆中依次洗一次,再到显影机上冲洗一遍,最后再以丙酮擦拭印刷一两次,才能重新进行印刷。

6.10预烘

预烘目的是赶走液态光成象油墨中的溶剂。但感光油墨中含有固化剂,预烘不当会引起反应,温度和时间都应有限制。因此,预烘干对液态感光油墨工艺是至关重要的一步。

各种不同供应商的感光油墨预烘干的要求参数略有不同,我们试用多种类型,大致范围是:预烘第一面,75±5℃,15~20分;第二面,75±5℃,30~40分。各企业根据供应商提供的技术资料和结合本工厂设备,控制水平的实际体会作适当调整。

预烘不足,曝光会粘底片,出现压痕,污染底片,显影后表面会受到显影碳酸钠的侵蚀,侧蚀严重,阻焊外观失去光泽。预烘温度过高,时间过长,显影不良,焊盘表面会形成残膜,肉眼难看清,热风整平后焊盘会露铜。预烘的烘箱抽风量不足,箱体温度不均匀,放板过密,都可能引起焊盘和孔内余胶,热风整平(喷锡)出现麻烦,最终难以挽救。

预供应注意以下有关事项:

(1)烘箱的抽风量,箱体内的上下左右中间各部位的温度要定期检查,并作好记录。

(2)严格工艺控制,预烘时间和温度应统一作规定,如打开烘箱放板,温度变低了,预烘时间算不算?通常是温度指示到设定值时才记录时间。烘箱上设有计时器,时间一到即报警,对严格工艺控制是需要的。

(3)在烘箱中板子的放置密度应作规定,放太密太多太靠近烘箱壁,都会导致余胶产生。有时想提高生产效率,烘箱内的板排得密密麻麻,预烘时大量的溶剂聚集在箱体内出不去,反而有部分又积聚到板表面金属化孔内,显影时很难冲干净,热风整平后孔内露铜,铅锡上不去。

(4)预烘后应停留冷却至室温才曝光。板子预烘后在24小时内完成曝光显影。我们试验过,双面曝光前已烘好的板在空调(21℃,55%rh)下最长可以作些数据,周六印烘的板,周日休息,下周一能否曝光?有时突然停电二天,预烘后的板继续作下去带来什么样的后果?等等。

(5)实践经验表明,对于超薄板,特厚板,超长板,预烘的参数要作微调,才能获得满意的阻焊质

量。

(6)预烘板已印有油墨,接送板子特别要注意取板放板的姿势,避免碰伤阻焊,手指更不能触及到板子上。

(7)在生产管理上,加强区域标识,待预烘第一面,已烘第一面,待预烘第二面,已烘第二面,待固化,已固化板必须按各自标识的指定区域摆放,不得弄混。

预烘温度和时间关系曲线见下图。

图八 预烘温度与时间曲线(Tamura DSR 2200型)

6.11曝光

(1)目的。

本步骤的目的,是使感光油墨印料接受紫外光照射,光引发剂分解为自由基,从而攻击树脂,形成自由基连锁聚合,瞬间使聚合物分子增大。这时,胶膜尽不溶于弱碱(1%Na2CO3),但又可溶于强碱(5~1O%NaOH),从而达到既可显影又可及时挽救有问题的板子的目的。印制板焊盘部分被底片所档

住,未曝光的胶膜显影时去除,已曝光的部分显影后留存。

各种感光油墨控制曝光能量为300~500mj/cm2(毫焦耳/平方厘米),但黑色的油墨需高些的能

量,达到80mj/cm2,如Taiyo PSR?000。

曝光量过高,易产生光的散射,焊盘上产生余胶:曝光不足,胶膜受到侵蚀失去光泽,或产生侧蚀。

(2)工作前准备。

清洁光桌,曝光机真空框架和Mylar透明片,确保无污点,碎物;查曝光机玻璃和Mylar片有无

穿孔,划伤,有而需更换;根据工卡借出相应工作底片,核对工卡,板,底片的工号和版本号是否一致;对于新用的阻焊底片,需作首枚板,经QC/QA全面检查合格后方可批量使用。

不管是人工肉眼或曝光销钉对位,阻焊底片ss面(焊接面,Solder side)和CS面(元件面,Compo-

nent side)和待曝光的印制板的SS面和CS面相对应,定好位后,用放大镜查一下板四周定位精度。合格后,若属批量人工对位,在底片四周图形外用小刀开“窗口“(约7×15mm),贴上透明胶带,定位好后,将底片固定粘在板上,进行曝光。若属使用曝光销钉定位,则需把底片粘贴在框架上,固定好定位销钉,务必使ss和cs面的底片和印制板精确定位。

(3)曝光操作。

对液态成象油墨,曝光机为5或7KW为宜,机内应有冷却系统,曝光框架长期工作,其温度应保持在≤25℃。若温度到达35~40℃,易粘底片,阻焊膜的品质就差多了。国内同行对日本ORC的5KW,

7KW曝光机普遍感到满意,每天24小时连续工作都能获得稳定一致的质量。

根据阻焊类型设定上下灯曝光能量,然后用21级光楔尺(Stouffer)作光尺检查是否符合要求。具体方法是:取一块待曝光板进行底片对位,将21级光楔尺置于板的两面四周印有阻焊的非图形区域,相应的底片为透明区域,且在底片透明区之下,对板进行抽气曝光,曝光后除去底片和光楔尺,15分钟后显影。上下框重复这个操作。显影后读出完全露铜的那一级数,此级数应在供应商提供的曝光级数范围内,级数过高或过低需重新设置曝光能量,再用Stouffer21级光楔尺重新检查曝光参数,直到获得所需的曝光参数为止。由于曝光灯光源连续使用,光源老化和积尘等原因,必须坚持每班做二次光楔尺制度,并做好检查结果记录。

必要时,还应定期用光能量积分仪(Radio me-ter)来辅助测量所设能量是否符合要求。以一片透

明的底片覆在能量积分仪(例如uv?5型)上,打开电源开关并将显示数字变零。将能量计置于框架

内,关框架抽真空曝光,检查其曝光能量的读数是否在阻焊要求的范围内。重复这个操作,分别查上框架上下灯和下框架的上下灯达到阻焊膜表面的曝光能量。每一个框架上都作四个角和中央部位的能量读数,可以了解到上下二支曝光灯能量在框架上的分布情况,通常,每个框架四个角和中央的能量相差在20%以内为合格。使用能量积分仪应注意其是否已充电,如无显示可用直流电充电。

曝光抽真空同使用光成象干膜有所不同,并非越大越好,不一定要求95%以上。待抽气完全后,真空表显示60mHg以上就可以了。有些特殊的板子,曝光后发现粘底片,显影后有底片印,这时可降低抽真空度到60~80%,对改善质量有好处。曝光框架内应有导气绳,到抽真空稳定后才推框架去曝光。

曝光时使用的底片宜用重氮片,片基0.175mm,使对位方便些。每套底片曝光30次,应作一次检查,查有无碎片,划伤,污点,灰尘,对曝光框架亦同样作一次清洁。底片使用次数,各企业规定不一,大致在300~400次/套,也有要求600~800次/套才淘汰的。底片药膜面通常都贴上透明的保护膜,以避免曝光后印制板上产生底片印;国外某些品牌的重氮片,对防污染有销强的能力,说明不必贴保护膜亦可得到满意的曝光效果。

整个曝光房都应在黄光灯下操作,恒温恒湿防尘。曝光后印制板应停留约15分钟后才显影,以使

阻焊膜充分交联。工作完毕后,关闭曝光灯,曝光机各开关和电源,做好设备和工艺记录。

6.12显影

各种型号感光胶阻焊油墨的显影条件基本一致。即无水碳酸钠(或钾)1%,30℃,显影压力2.O

~3.0k8/cm2(20psl以上),传送速度100~150cm/分。显影破裂点为30~40%(Break poink),即板子通过显影段长度约1/3,印制板应露出焊盘。水洗段起码应有二段,三四段更好,板子水洗后应即时烘干。

显影浓度太高或太低,不一定能显影得干净,还可能导致阻焊膜呈膨胀状态。温度太高,胶膜易被侵蚀,失去光泽。显影压力是重要的参数,压力过低,不易显影得干净,尤其是孔内,元件孔内那怕是一个孔有余胶,也是不合格品。

显影工序应注意以下事项:

(1)工作前准备,应排去旧药水和各段清洗水,开机循环清洗显影槽和第一水洗槽二至三次,检查

显影机所有喷咀,如有堵塞应拆下清洗或更换。每周应清洁烘干段的传送滚轮一次,确保不污染板面。滤芯务必定期更换。滤网,喷咀每周清洗一次。

(2)显影液开缸浓度10.2%无水碳酸钠,320升的槽称取3.2公斤碳酸钠。开缸时PH为11.3~11.5,当PH为10.5时,液废弃。溶液搅拌均匀后,实验室取样分析,根据分析结果进行添加或排放。显

影液实验室每天应检查起码二次。正常工作时,每班换显影液一次。

(3)批量显影前,应作首枚覆盖板检查,及时根据首枚板的质量情况调整曝光参数和显影参数,切

忌盲目想当然开机操作。

(4)显影接板需戴白手套,轻取轻放。显影后的板应作检查,100%检查或抽查,小毛病(针孔,个别线路露铜等)即时修补。

(5)显影后检查不合格的板,在10%NaoH液,40~50℃浸泡10分钟,洗刷退膜返工处理。泡板退

膜操作全过程必须戴橡胶手套,戴防护眼镜。

(6)在SMT二个方焊盘间距0.2mm之间加0.1mm宽的阻焊桥(Solder Mask Bridye 0.1mm),显

影时这些窄小的阻焊条极易飞起搭到铜面的方焊盘上,造成板子报废。对于客户的这种要求,选取合适的感光油墨型号,严格底片制作,细心控制丝印,曝光,预烘,显影的每一工序的工艺参数,是不难达到的。见下图。

图九 SMT二个方焊间距0.2mm之间加0.1mm宽的阻焊桥

6.13固化

固化目的是使阻焊膜完全硬化交联。在150~140℃烘箱中40~60分钟即完成。注意事项参照本

章6.10预烘一节。固化板完成后打开烘箱,需等到温度降低到约50℃以下方可将板从烘箱中取出,操作者必戴厚纱手套。阻焊和字符固化后应作抽检,清点板总数,填写工卡,签名签日期,然后送下道工序。

值得讨论的一个问题是,显影后固化前是否应加一道紫外光固化工序?不少液态感光阻焊油墨的

供应商的技术资料建议过一次紫外光固化(uv硬化)。作的话,可提高阻焊膜的硬度,显影后膜硬度为

HB一1H过三支80w紫外灯几秒钟后膜的表面硬度可提高到3H。硬度提高,可使后工序板子刷伤机会减少,同时可减少高密度线路间的阻焊膜起泡的可能性。但是,多了一道工序,多了一个麻烦,尽管uv过程简单,亦会在这一工序中增加划伤板子的可能性。目前,很多线路板厂已省去了过uv这一步骤。

板子固化后,重点查二个项目:一是胶带附着力试验,以3m标准胶带横贴于阻焊膜上,压紧,停留约10秒,然后垂直拉起,胶带上不应有残胶碎片。二是简易的耐溶剂(丙酮)试验,以白布沾丙酮液,在阻焊膜上擦拭一分钟,白布上不应有绿色的阻焊溶解物;若白布有绿色,表明固化不完全,整批板需重新固化,150℃,30分,冷却后再作测试。丝印字符固化后同样需作这二项试验。偶尔会发生这样的事情,反复烘板固化二次耐丙酮试验仍通不过,白布上有绿色阻焊或白色字符油墨的痕迹,这表明油墨搅拌时没加固化剂或固化剂加的比例不足够,这时,全批板必须退除阻焊膜或字符,重新返工,并制订措施今后不得重犯这种错误。

7.文件和工艺审查。

丝网印刷工序的工艺员或领班在技术方面的重点应作好以下工作:

(1)建立丝印工序全过程的详细工作规范,规定各个过程的工艺参数,建立相应的工艺审查报表,设备维护保养规定。

(2)每天检查丝印各个房间的温湿度,有否作记录。

(3)每天工作开始前查每一台设备状态和工作参数,包括刷板机,各个烘箱,曝光机,显影机每天,

每周维护保养的内容项目。如操作温度,压力,传送速度,液浓度,磨痕宽度,各种开关阀门,滤网清洗,滤芯更换,抽风,各类指示仪表等。

(4)批量生产前新的阻焊底片首枚板检查和记录。字符批量印刷前首枚板检查和记录。

(5)阻焊底片使用次数记录,该报废的底片是否在继续使用。

8.检查和测试项目。

根据IPC桽M一840C,IPC桝?00E,IPC桼B?7,和实践应用中国内外客户的规定,综述一

下对印制板阻焊剂和字符的基本要求。

产品分类:1级,指一般电子产品,如消费类产品;2级,为专用电子产品,包括通信设备。复杂的商用机器,仪器;3级,指高可靠性电子产品;连续性运行,功能要求关健性的商用品和军用设备,同生命有关的设备,控制系统。

8.1阻焊(solder mask)

(1)导体表面覆盖性(coverage over Conductors)

跳印(skips),空穴(Voids),起泡(B1isters),露导线均不许存在。

色泽光滑一致,无明显的堆积,无起趋(wrin-kles),波浪(Waves),纹路(RIpples)。

(2)阻焊盘对焊盘的对位(Solder mask Land Registra tion To Lands)

阻焊盘对焊盘的净空度,金属化孔应≥0.05mm。非金属化孔≥0.15mm。金属化孔焊盘与阻焊盘问的净空度,起码270度保持O.05mm;非金属化孔焊盘与阻焊间的净空度,至少270°保持O.15mm,对1.2级板接收,3级板拒收。

阻焊不许进入元件孔内,不许进到SMT焊盘上。焊盘上余胶不允许。

(3)阻焊附着力。

3M标准胶带作附着力试验,允许撕起来的胶带粘有阻焊膜的面积最大百分比:

PCB表面涂覆 产品分类 镍铜,基材(%) 镍/金(%) 铅锡(%)

1级 10 25 50

2级 0 5 20

3级 0 5 10

(4)阻焊厚度(solder mask thickness)

1级:目视覆盖完整。2级:基材上,30~40um;导线上,≥10μm;线边拐角≥10μm。3级:导线上≥17.5μm。

(5)阻焊硬度(Solder mask hardness)

铅笔硬度≥6H,以6H铅笔试验,阻焊膜不应被划伤。

(6)阻焊塞导通孔(Soldre mask BlqckViaholes)

95%的导通孔要求被塞住。要求孔内有铅锡的导通孔,阻焊不得入孔。

(7)导线露铜,水迹(Condnctor Expose,copper Dirty under solder mask)

导线不得露铜,即使在平行导线区域,阻焊剂的变异不应暴露相邻导线。阻焊膜下面的铜面无明显的氧化层水迹,3M胶带试验无脱落痕迹。

(8)SMT方焊盘问的阻焊(Solder mask Be-tween two SMT Lands)

SMT二个方焊盘问的间距≥0.25mm,应盖阻焊。

(9)阻焊上杂物(Forelgn inclusions on solder mask)

杂物符合以下条件可接收:杂物为绝缘体,且杂物长度≤1mm,若绝缘物≥1mm,需除去,若露铜

了,应补油。

(10)补阻焊(补油)(Touch Soide mask)

总的是根据客户要求而定。通常的处理原则:板面尺寸≥160×100mm,可补3点; <160×100mm

可补2点。补油面积最大尺寸:2×5mm。线路露铜补油≤2mm。补油后烘干,色泽均匀一致,无明显堆

积,3M胶带试验不掉油。

(11)起泡,浮泡(Blisters,Bubbles)

可在每块板面允许存在2处,泡直径小于O.25mm,气泡不应引起导线间桥连。

(12)金手指上阻焊(solder mask on gold Fin-ger)

金手指与阻焊交界处,在根部A区可上阻焊,但每块板小于2个手指。见图十。

金手指与阻焊交界处不许露铜。

(13)热冲击(Thermal Shock):温度-65至125℃。循环次数100次,不出现气泡,分裂或分层。

(14)耐喷锡(Registance to soleler):,在热风整平机上,255~265℃,3秒,3次,阻焊膜完好,不起泡,变色,掉膜。

(15)耐酸性:硫酸或盐酸,浓度1O%,室温下,60分钟,阻焊无变化。

(16)绝缘电阻(lnsulation Resistance):5×10欧姆以上。

(17)可燃性(Flanimability):VL 94VO级。

(18)介电强度(Dielectric strength)≥500VDC。

(19)耐溶剂和清洁剂:(Resistange to solventsand cleaning Agents)

样品浸泡在以下溶剂/清洁剂中,室温下凉干样品10分钟,观察不应发粗,起泡,分裂,膨胀,变色等现象。

8.2字符(chara cfer)

(1)理想目标。

字符完整,清晰,均匀,字符中空区不充填,如O.6.8,9,A,B,D,不可变成0,6,8,9,A,B,D。

(2)接收

·字母,数字,线条有残缺,但仍可识别。

·字符中空区被涂改,尚未辨认,不致与其它字符混淆。

·字符外边缘出现油墨堆积,但字体尚未辨认。

(3)不合格。

·字符丢失,无法识别。

·字符中空区被涂改,无法辨认,造成误读。

·字符线条已模糊,残缺,失落,以致无法辨别。

·字符出现显重影但仍可辨认,亦判不合格。

(4)字符上焊盘,不可以。但客户同意可作为特殊例外,可上园焊盘,但不得上SMT焊盘。

(5)字符附着力,耐溶剂性。

·3M胶带试验,不得掉字。

·丙酮擦拭,不得掉字。

要求字符是永久性油墨。

(6)字符颜色(白,黄,黑等),类型(热固型,uv型),版本号要同工卡要求相一致,并确认是单面还是双面字符,是印在SS(焊接)面还是CS(元件)面上,或是双面印刷。

(7)字符入孔。

字符不许入元件孔,可入导通孔。

溶剂/清洁剂 1 2 3 4 5 6

异丙醇(Isopropall) 75%异丙醇/25%水 D一萜二烯(D-Lindnene) 10%碱性洗涤剂90%水(Alkaline Detergent)例如 ≤40%链烷醇胺 ≤20%2~5氧基乙烯醇 ≤20%正二醇乙醚 单乙醇胺(Monoe thanolamine) 去离子水(Deionized Water)

试验条件 温度 标准实验室温度 46±2℃ 标准实验室室温度 57±2℃(PH≤13) 57±2℃ 60±2℃

时间(分) 2 15 2 2 2 5

(8)对照工卡,查印制板上UL标记,制造日期,公司商标是蚀刻在板上,还是字符印刷在板上,这些标志表达是否符合规定要求。

(9)批量生产中,字符印刷必须作首枚板检查,包括以上的所有项目。

丝印字符接收标准图十一。

9、帘涂阻焊概述。

9.1帘涂阻焊(Curtain Coating)特点

印制板上阻焊剂,有多种形式,本章介绍的网印刷是其中的一种,实际上,滚涂,喷涂上阻焊也有企业在使用。而帘涂也是上阻焊的一种形式。西方国家有点水平的线路板厂多采用帘涂阻焊,近年来港台和广东一些企业亦在发展帘涂阻焊工艺。为什么要上Curtain coating呢?

(1)小孔,细线,双面SMT,高密度的双面多层印制板,丝网印刷液态光成象阻焊油墨难以克服细

密线间跳印现象,线边往往易产生露铜,导电现象,线拐角阻焊过簿时有发生。帘涂阻焊可克服这些缺陷。

(2)帘涂阻焊更适合大规模连续生产。刷板帘涂预烘连在一起,操作易,效率高,自动化,全天24小时连续不断运转,省人省事。

(3)帘涂阻焊膜的质量性能可符合美国军标的要求。不少欧美大电子公司的客户规定,必须或优先

用帘涂阻焊油墨,否则不下定单。

9.2帘涂油墨的种类

(1)溶剂型。

以总部在瑞士的Ciba桮eigy为代表。其型号是probimer 52,这种油墨已经近20年实践考验,其性能符合美国军标,成了许多高档电子产品的首选油墨。这种油墨是环氧树脂型,可耐各种化学浸镍/金工艺。其缺点是:属溶剂型,需要专用显影机和专用显影液,需要配套溶剂回收装置;曝光速度慢,5kw曝光机,3分钟完成一块板曝光。

(2)水溶剂。

这是近年来发展起来的品种,如ciba pro- bimer71,coates XV500,peter Elpemer G1?461,

aTaiyo公司等,可克服溶剂性油墨的缺点,以1%无水碳酸钠液显影,曝光速度同丝印感光油墨一样,

不需要专门的溶剂回收设备,节约了地方和设备投资,质量性能上同溶剂型相近似。帘涂速度可到达约150~200拚板/小时,通常3拚板/分,拚板尺寸为610×460mm(24″×18″).当然,这种帘涂方法也需在黄光条件下操作。

帘涂和丝印阻焊膜厚度比较见图十三。

9.3工艺流程

进板→酸洗→水洗→刷板→水洗→烘干→翻板→帘涂阻焊(A面)→观察→预烘(多段)→冷却→翻板→帘涂阻焊(B面)→观察→预烘(多段)→冷却接板……→曝光

9.4帘涂阻焊原理

参见附图十二。帘涂油墨由一个漏斗容器(A)盛装,通过过滤器(B)面将油墨杂质滤去,然后由泵

(D)输送到喷头(F),喷出的油墨流入溢流槽(G)的内槽,满溢后流至外槽,再直接流回收集槽(o)滚轴

(H)在溢流中转动,刮刀(I)将滚轴表面不断带起的油墨沿刀缘刮下,从而形成阻焊帘幕(L)。帘幕阻焊

油墨由下边的收集槽收集,然后再回到存贮槽(A),形成闭合环路。

完成了前处理的PCB以60m/min的速度经过帘幕,其表面就涂上了一层均匀的涂层。接着板子放

慢速度(约1m/min),经烘箱进行干燥,完成双面帘涂后,印刷板可进行曝光,显影。完成整个阻焊的生产过程。

9.5工艺要点

全线的调整涉及较多的细节,包括表面处理,导线厚度均匀性,帘幕均匀性,油墨粘度,湿重,对PCB上大孔聚积油墨,预烘的调节,全过程程序控制,设备工艺维护保养等问题,本章限于篇幅,对帘涂阻焊仅作概述,重点是介绍丝网印刷液态光成象阻焊工艺。
                                                                                                         

 

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