0511-87384070
您现在的位置:首页>海田资讯>行业动态>

海田资讯

工艺技术 | 阻焊加工工艺流程及性能要求综述(上) 来源: 发布时间:2022-06-27 15:29:38 人气:
阻焊油墨(又称防焊油墨、绿油)是覆盖在印刷电路板上永久性的绝缘保护涂层。对于一块制作好线路的裸板,其表面和孔内需要覆盖的绝缘材料有:阻焊油墨、塞孔油墨、文字油墨。
阻焊油墨 - 覆盖在线路和基材表面
塞孔油墨 - 填充在需要填充的导通孔内
文字油墨 - 印制在焊盘周围的阻焊层上

按照加工工艺不同,这些油墨又有不同类型,以市面上成熟的加工工艺为例:
阻焊油墨类型:
1、丝网印刷阻焊  2、低压喷涂阻焊  3、静电喷涂阻焊
塞孔油墨类型:
1、塞孔树脂  2、感光可显影塞孔油墨
文字油墨类型:
1、丝印热固文字  2、丝印UV文字  3、喷墨打印文字
(关于阻焊油墨及其涂布工艺的创新一直在进行,比如淋涂、辊涂、水性阻焊、阻焊干膜、喷墨打印阻焊等,这些工艺还在研发优化中,目前尚未成为主流工艺。)
 
PCB裸板制作完成后,即进入阻焊层加工环节,常见流程如下图所示:

备注:
1)塞孔油墨塞孔后,如果是丝印阻焊,可以直接丝印。如果是喷涂阻焊,则需要对塞孔位置溢出的塞孔油进行整平,以防止喷涂时塞孔位聚油和色差缺陷;
2)丝印文字油墨,可在阻焊显影后丝印,也可在阻焊后烤后再丝印。喷印文字必须在阻焊显影后喷印。
对各类油墨的品质性能要求,贯穿在PCB阻焊加工工艺整个流程中。下面就以阻焊加工工艺流程为顺序,来阐述各个环节对油墨性能的要求。
 
1、基板前处理(又称磨板)
PCB外层线路制作完成,在涂布阻焊层之前,需要对基板表面的铜锈、油污、残渣进行清洁处理,同时还要使干净的铜表面具有合适的粗糙度,以利于阻焊油墨在基板表面的润湿和附着。磨板是阻焊工艺非常重要的环节。
去除基板表面的铜锈、油污、残渣主要靠酸洗、微蚀、水洗等方式。使铜面具有合适的粗糙度,则需要使用各种磨板方式,典型的有:磨刷、火山灰、喷砂、中粗化、超粗化等,这些磨板方式可以单独使用也可以组合使用。
不同磨板方式铜面微观效果图:




不同的磨板方式,在铜面产生的粗糙度是不同的。幅度均匀的粗糙表面,会提高阻焊涂层和铜面的结合力,降低在后续OSP、化金、镀金、化锡、化银等表面处理时的掉油风险。
磨板效果的好坏通常用磨痕宽度和粗糙度来确定,磨痕宽度一般控制在10-15mm,粗糙度一般控制Ra值:0.2-0.4um,Rz值:1.5-2.5um。选用何种磨板方式,除了考虑磨板效果外,还要考虑制造成本、板子结构、线路精细度等因素。
阻焊油墨与铜之间是通过氢键和物理铆合作用连接在一起的。当铜面粗糙度状况不佳时,需要阻焊油墨对铜面具有更优异的润湿铆合能力,才能得到满意的附着力。
 
我司阻焊油墨从工艺适用性角度开发了不同系列的产品,比如:
常规产品(GK03/09系列)
高耐化产品(GK01S系列)
高耐热产品(GK08系列)
如果使用超粗化前处理磨板,可搭配任意系列的产品,均不会有掉油风险。如果磨板方式只能是磨刷、火山灰或喷砂这三种,那么针对攻击性较强的化厚镍金、电镀金、化锡等工艺就可选用HSR-200 GK01S系列高耐化的产品。对耐热要求较高的无铅喷锡板,可选用HSR-200 GK08系列高耐热的产品。
PCB在完成磨板后,必须在规定时间内尽快塞孔和涂布阻焊油墨,以防止新鲜铜面受潮氧化。新鲜的铜在水分和氧气的作用下会氧化生成氧化铜。油墨如果是覆盖在氧化铜上的,会严重降低开窗边缘阻焊油墨在铜面的附着力,带来一系列的掉油问题。
 
2、塞孔
塞孔工艺常用的有:专用塞孔油点塞、阻焊面油点塞、阻焊面油连塞带印。

对于孔内状态要求不高的设计,使用面油连塞带印也是可以考虑的,一些导通孔孔径大,且密集的板子设计,使用面油塞孔或连塞带印,用于无铅喷锡的表面处理,具有较好的抗空泡性能。
对于必须使用专用塞孔油的场合,选用塞孔油要做好前期的准备工作,目前业内常见问题有:冒油、孔内裂纹、孔口阻焊浮离、孔口空泡、孔口凹陷较深、基材塞孔位颜色深黑、亚光黑油塞孔位光泽较高、白色塞孔油孔内裂纹大等。


因此选用塞孔油需要注意:
1)和面油颜色、光泽的匹配性,否则会有严重的外观色差问题。
2)板厚超过2.0mm的板,应选用孔内干燥性较好的塞孔油,以防止后烤孔口阻焊浮离和孔内贯穿裂纹。
3)板厚低于0.8mm的板,应选用韧性更好的塞孔油,以减少孔内开裂。
4)孔径大,孔密集的无铅喷锡板,应选用耐热更好的塞孔油,以防止喷锡后孔口阻焊剥离。
5)对于容易出现冒油的板子,也适合选用孔内干燥性较好的塞孔油。
针对油墨塞孔出现的各种品质问题,有些原因是相同的,有些是比较独特的,这些都要求油墨厂家具有较高的理论分析和配方研发能力。
我司已推出了HP01、HP02、HP09三大系列感光塞孔油,可以完全解决上述各种问题。HP01系列还可满足70-90min后固化制程,缩短后固化时间,提高生产效率。
 
3、涂布阻焊油
塞孔或塞孔整平结束后,即可丝印或喷涂阻焊面油。丝印和喷涂各有优劣,因油墨施工特性差异较大,需要使用专用丝印或喷涂油墨。对膜厚控制精度要求较高的场合,不建议使用喷涂油墨工艺。
3.1、丝网印刷
丝印过程主要由五个要素构成:丝网、刮刀、油墨、网版、工作台面。
刮刀通过丝印机气缸施加垂直方向的力作用在丝网上,同时刮刀也受到水平方向的力,引导刮刀匀速朝丝网网版的另一端移动,在运动过程中,刮刀承受的压力转加在丝网的油墨上,使油墨通过丝网网孔挤压到板子上。丝印的难点在于预防油墨入孔,通过制作挡点网、按时刮网、按时刷纸可以有效改善油墨入孔问题。


3.2、喷    涂
喷涂阻焊油墨,是指可通过喷涂的方式把油墨涂布在PCB上的产品,阻焊油墨常见的喷涂方式是:低压空气喷涂、静电喷涂。
低压喷涂技术是系统在小于300kPa的压力下(大气压:101.3kPa),通过干燥洁净的压缩空气使低粘度油墨雾化成墨滴,进而涂布在板件表面。低压有利于墨滴更好更多的沉积在基材表面,提高油墨利用率。
静电喷涂是以接地板件为正极,油墨喷涂装置为负极,通过带高压负电的喷杯高速旋转使油墨雾化成粒子墨滴,经过喷枪喷出后带有负电荷。带电的油墨粒子在静电场作用下向板件运动并吸附在板面。喷枪的转速影响油墨的雾化效果,进而影响喷涂后阻焊外观效果。

丝印油墨和喷涂油墨主要差异

油墨涂布过程是阻焊加工的核心环节,油墨厚度的大小,涂层的均匀性,洁净度等直接影响板子外观品质、产品性能以及下游加工。
厚度过薄:线路或铜面边缘会目视发红,耐热性不足,耐化性下降。
厚度过厚:侧蚀大,增加掉桥隐患,入孔油墨难显影干净,影响贴片封装工艺。
不管丝印还是喷涂工艺,都会常见线路拐角油墨厚度不足的问题(尤其厚铜板),这点除了和油墨印刷厚度、印刷粘度等有关外,还和油墨一些重要的特性指标相关,我司GK02系列产品可针对性的解决此类问题,满足2-3oz厚铜板只需印刷一次阻焊的工艺要求。
 
4、预烤
预烤是将涂布了阻焊油墨的板子,放入热风循环烤箱,在温度70-80℃,时间30-60min条件下,使油墨湿膜中的有机溶剂挥发形成干膜的过程。阻焊涂层中溶剂的挥发速率先快后慢。预烤温度和时间的设定,要依据不同油墨的生产实际验证出来最佳参数范围。
预烤温度偏高或时间过长,油墨会发生热交联反应,导致显影不净。(阻焊油墨主剂中的树脂和硬化剂中的树脂混合后,在70℃以上的温度长时间烘烤会发生缓慢的热交联反应,导致显影困难)
预烤温度偏低或时间过短,油墨中有机溶剂挥发不彻底,易粘板或产生菲林印。
烤箱风速不够或排风不畅时,会导致油墨难以烤干或垂流现象。

以我司阻焊油墨为例,在我司实验条件下,不同预烤温度和时间数据如下:
实验条件:
1)测试基板尺寸:100mm*150mm,单面印刷阻焊油墨,湿膜35um,无塞孔;
2)质量数据:测试板+油墨总质量;
3)烤箱:台湾志圣热风循环烤箱,烤箱内板子放置不密集,溶剂挥发效果好

从这个数据可以看出,温度越高,阻焊湿膜中溶剂挥发干净时间越短。实验数据显示70℃*45min、75℃*35min、80℃*25min、90℃*15min表层油墨中的溶剂即可挥发干净。那么在大批量生产中,因烤箱内板子放置较多,溶剂挥发速率降低,再考虑塞孔油墨,实际预烤时间可酌情延长5-10min。目前主流的预烤温度在70-80℃之间,80℃以上温度预烤容易出现油墨烤死现象,不建议使用。
阻焊油墨的粘度,触变性,流动性,消泡能力,体积固形份等指标会直接影响印刷后和预烤后涂膜外观品质,常见有气泡针孔、垂流、线路发红假漏等问题。

预烤后的板子冷却后要及时进行曝光显影,因生产实际需要,板子放置24小时以上再曝光显影也是可以的,但是如果放置区域空气湿度存在某个时间点超过60%的现象,则很容易出现显影不净,尤其孔环边缘的膜厚较薄的阻焊,更容易显影不净。
 
未完待续...
 

版权所有: 江苏海田技术有限公司 © Copyright 2019  备案号:苏ICP备11045128号-1

返回顶部
返回上一页