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1、防焊制程培训教材 编写人 魏文科 第一部分 阻焊制程概述 1 1阻焊的用途1 2阻焊的分类1 3阻焊油墨制作流程简介 目录 第二部分 工艺简介 2 1油墨的组成及反应原理介绍2 2工艺流程介绍2 3制作中的工艺控制 第三部分 绿油丝印技术 3 1辅助工具介绍3 2丝印技术3 3塞孔技术 第四部分 绿油的品质 第五部分 发展展望 第一部分 阻焊制程概述 1 阻焊的用途通过丝网漏印的方式 将油墨转移到线路板上 形成与底片一致的图形 阻焊膜是一种保护膜 可防止焊接时桥接 提供长时间的绝缘环境和抗化学保护作用 形成PCB板漂亮的外衣 A 防焊 留出板上带上的通孔及PAD 将所有线路和铜面都覆盖住 防止
2、波焊时造成短路 并节省焊锡用量 B 护板 防止湿气 酸碱性环境及各种电解质的侵蚀使线路氧化而出现电气性能问题 并防止外来的机械伤害以维护线路板的绝缘效果 C 绝缘 由于板子越来越薄 线宽线距越来越细 故导体间的绝缘问题日益突出 也增加了防焊漆绝缘性的重要性 2 阻焊油墨的分类2 1 从油墨的感光类型来分 可分为感光型及非感光型 A 非感光型油墨主要采取丝网印刷的方式 根据客户要求 选取针对焊盘位加挡点 其他位则印网漏丝进行制作 其工艺简单 性能可靠 但在印板过程中精确度存有局限性 B 感光型油墨则可以采取多种涂覆方式 同时可以满足绿油越来越高的分辨率要求 故其使用日益广泛 2 2 从显影方式上
3、来分 油墨可分为水溶性显影 即常用的Na2CO3溶液 和溶剂型显影两种油墨 A 溶剂型显影之油墨 其在显影时需要专门的蒸馏装置 循环利用 利于环保控制 同时溶剂型显影之油墨 在电气性能 物理 化学性能以及对外界环境的抵抗能力均优于水溶性油墨 但成本略高 同时操作较麻烦 故在重视环保的欧洲 溶剂性显影之油墨大受欢迎 B 水溶性显影之油墨因为其成本低 操作简单 亦可满足现制板的显影制作 故在亚洲 九成以上的PCB厂采用水溶性显影之油墨 3 阻焊油墨制作流程简介3 1阻焊油墨类型 广泛采用的是液态感光绿油 小部分为热固化油墨 非感光型 制作绿油塞孔 常见的两种工艺方式 即 A 丝印绿油B 涂布绿油
4、3 2阻焊油墨制作流程3 2 1制作流程图 温度测量 检测油墨细度 调整油墨粘度 測試分散 测试粘度 取样检验 IPQC FQC OK OK 上料研磨 三滚筒研磨机 重工分散 重工比色 分散NG 比色NG 重工TI或並批 其他NG 物料批号确认 设备保养 开机点检 包装出货 3 2 2油墨的检测A 细度检测 以细度要求不得超过15UM为例在15微米及以上位置如出現3條以上顆粒線 則判定為細度不合格 细度检测工具 刮刀 刻度板 在15微米以下位置 如在同一條刻度線位置出現兩條顆粒划線 則該料細度讀數為此刻度 B 分散测试 在細度合格的前提下 分散的檢測必須OK 方可進行下一步 用无尘纸将厚玻璃板
5、和分散刻度尺擦拭干净 将一小勺待测物料涂在玻璃的顶端 迅速用涂布仪的30微米的一面 用均匀的力 将待测物料刮在玻璃板 斜对白光观察 判定标准 在25 30微米的膜厚下 1 如观察板面无细小颗粒 大颗粒少于3颗 判定合格 2 如观察板面无较大颗粒 但细小颗粒明显或特别密集 则判定为不合格 分散涂布仪 C 粘度检测 1 2 3 5 4 a 取样 测量粘度时 取一次性针管 吸取待測的物料0 2ml 取样一定要精准 不可有误差 b 程式转换步骤 如要转为第一程式测量 先轻按3再按4 显示屏有闪烁的1时 再按5确认 即可测量第一种油墨 如要转为第二程式测量 先轻按3再按2 显示屏有闪烁的2时 再按5确认
6、 即可第二种油墨粘度c 测量方法 將样品放入粘度测量槽內 輕按1 等待测量结束后 再按5 完成一次测试 3 2 3油墨制作设备 研磨机台设备简介 1 2 3 4 8 5 6 7 10 1 入料滾筒2 中間滾筒 将物料挤压剪切变细3 出料滚筒4 液位感應器 监测液位高低异常5 操作台及溫度显示屏6 入料泵 将物料运至滚筒内7 左右挡板8 入料挡板9 防漏底板与防漏槽 防止物料洒漏10 急停开关遇紧急情况下停机 9 防止物料下漏 研磨设备简介 1 2 3 4 5 5 6 4 7 1 出料斗 用于安装刀片与收料2 出料滚筒 用于挤压遇传递物料至刀片3 陶瓷刀片 将非常薄的物料刮离滚筒4 刀片调节杆
7、调节刀片位置 适于出料5 刀片抵杆 调节刀片压力 适于出料6 急停開關 遇紧急情况时停机7 回收槽 接收刀片料漏下的余料 3rdRoll固定軸 滚筒压力 产品抵抗反作用力 三滚筒研磨机工作原理 滚筒外观 滚筒间隙与原料大小 Hangback Inks Paste 三滚筒研磨机出料状况与滚筒压力判定 滚筒压力不足 滚筒压力合适 滚筒压力偏高 三滚筒研磨机出料状况与刀片问题判定 刀片左右位置不平衡 出料不均匀 刀片上存在异物或陶瓷破裂 刀片寿命已到期 部分区域刮不到料 第二部分 工艺简介 前处理磨板 印绿油 塞孔 面油印刷 丝印网版制作 调油 曝光菲林制作 预烤 对位 曝光 显影 字符 合格板 文
8、字印刷 不合格板 洗绿油 QC检板 后固化 分段烤 塞孔板 非塞孔板 后工序 预烤 1 防焊工序流程图 2 油墨的组成及反应原理介绍 2 1油墨成分介绍 常用的油墨均为双组份油墨 即主剂与硬化剂分不同罐体包装 每种类型油墨采用固定的配比方式进行油墨混合 具体数字根据各厂家配方不等 混合的油墨成分如下 2 2工作原理 液态光成像阻焊油墨经印刷并预烤后 进行光成像曝光 紫外线照射使具有自由基的环氧树脂系统产生光聚合交联反应 未感光部分 焊盘被底片挡住 在碳酸钠溶液中显影喷洗而清除 保留在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 反应原理过程详见如下图示 PCB板 油墨 PCB板
9、印刷 预烤 油墨 挥发 挥发 挥发 挥发 感光性分子 photosensitivemolecular 熱固化分子 hardener PCB板 对位 曝光 感光性分子 photosensitivemolecular 熱固化分子 hardener PCB板 油墨 K2CO3溶液 显影 发生交联反应 感光性分子 photosensitivemolecular 热固化分子 hardener 感光性分子 photosensitivemolecular 热固化分子 hardener PCB板 油墨 PCB板 油墨 热固化 显影后 3 流程简介 油墨混合 将油墨的主剂及硬化剂用手动的方式进行预搅拌 然后采用
10、机械振动的方式 将油墨完全混合均匀 同时搅拌待用的油墨混合放置15分钟以上以消除气泡 混合好的油墨在24小时内使用完毕 前处理 去除板面氧化物 油迹及杂质 粗化铜面以增强绿油与板面的附着力 阻焊印刷 通过丝印或幕帘涂布的方式按客户要求 将绿油均匀涂覆于板面 预烤 将湿绿油内的溶剂蒸发掉 板面绿油初步硬化准备曝光 防止粘菲林 对位 曝光 根据客户要求制作特定的曝光底片贴在板面上 在紫外光下进行曝光 设有遮光区域的绿油最终将被冲掉裸露出铜面 受紫外光照射的部分将硬化 并最终着附于板面 显影 将曝光时设有遮光区域的绿油冲洗掉 显影后板面将完全符合客户的要求 盖绿油的部位盖绿油 要求铜面裸露的部位铜面
11、裸露 QC检板 根据不同客户对阻焊要求检验 合格板流程下工序生产 4 流程中工艺参数控制 4 1前处理 广泛采用火山灰 氧化铝 金刚砂 磨板机 火山灰浓度 10 20 测试方法 开机搅拌火山灰热风温度设置太高 板面温度太高 进入丝印房后对周围环境造成影响 另外亦会造成板面氧化 磨板效果 20 30S 水膜破碎时间 经过磨板处理后铜面呈完全亲水性 膜一块光铜板 在DI水中浸泡后铜面形成均匀的水膜 倾斜45 放置 水膜保持20 30S不破裂注意 前处理后的板子在4小时内完成双面印刷 防止铜面氧化 4 2阻焊印刷控制要点 A 网纱T数 36T 43T 51T一般来讲 T数过低 则绿油丝印后厚度不平均
12、 板面直观效果极差 T数过高 绿油透过网眼的量很少 厚度偏薄 容易脱落 B 胶刮硬度 60 80度因为丝印技术主要为人工操作 故所需辅助工具复杂 关于丝印网的控制及胶刮的硬度 形状对丝印油墨的影响将在后面丝印技术中说明 C 油墨的粘度粘度的计量单位为gm cm sec 即Poise 而实际使用中 常用1 的Centipoise作为实用表达的单位 即Cp 而在涂布绿油制作过程中 粘度的控制稳定与否直接影响制板的涂布效果 一般涂布绿油的粘度控制在90 100秒 DIN4杯 D 油墨的涂布量 湿重 油墨的涂布量直接反映客户对油墨的厚度要求 在涂布绿油时 通过调节油墨的粘度 调整涂布头的刀口 调整油墨
13、泵的转速 调整制板穿过幕帘的速度 可以改变涂布量 对于油墨涂布量的测量方法 作一简单介绍 取一固定尺寸 200mmX300mm 的小板 在电子秤上称重W1 称重后 直接放到运输带上进行涂布 涂布后取下放置电子秤上再称重W2 两者的差值W2 W1即为液态油墨的重量 而油墨厂家则在油墨出厂前已整理出此重量与固化后油墨厚度的关系 PCB厂家根据不同客户对油墨厚度的要求 相应对涂布量作出控制 4 3预烤 隧道炉烤板 低温预烘前板子先放置30 120分钟 使油墨层中的空气逸出低温炉上的温度及时间设置匹配很重要 温度70 80 时间40 60MINS 当温度过高 设置时间长 则绿油在冲板时不易从板面冲掉
14、从而影响焊锡性能 相反当温度过低 设置时间短时 湿绿油尚未烘干 在曝光时会出现底片压痕 显影时油墨易受显影液的浸蚀 引致脱落低温预锔炉的烘板效果不够 有一个简单的检验方法 将出低温炉的板 待板面凉下来后 用大拇指轻按一下绿油面 再碎布轻轻擦拭 如果拇指印仍在不消失 则证明预锔不够 正常情况下应无拇指印 4 4对位 曝光 PIN钉对位 手动曝光机 自动曝光机 PIN钉对位 干膜 阻焊 使用PIN钉对位的优点 1 精确度高 2 操作简单 效率高 3 无技能性要求 在板四个角设计好对位用的工具孔 孔的大小视选用的PIN钉规格而定 每组孔设计好防呆功能 在菲林上相应的孔位置设计好标靶 根据标靶冲好工具
15、孔 孔的大小视觉选用的PIN钉而定 在冲好孔的菲林上安装PIN钉 在曝光机上直接对位 也可在台面上辅助对好位再上曝光机 曝光能量每种绿油有不同的曝光能量要求 一般由sst21格曝光尺进行检验 当曝光能量设置低时 冲板后的绿油面出现暗哑色 直观效果很 同时显影后侧蚀严重 绿油桥脱落而且在后工序喷锡制作过程中可能会出现成片绿油从板面脱落 当曝光能量设置高时 则绿油在冲板时不易从板面冲掉 从而影响焊锡性能 真空度 65 75cmhg曝光时 之所以有真空度要求 基于如下原理 如真空度达到要求 曝光时的光线在两层mylar面射入时 发生折射的现象大大减少 可以保证曝光效果 有绿油窗遮光的部分不会出现大的
16、偏移 但如果抽真空效果差 mylar面和菲林面 板面之间形成新的介质层曝光时 由于光线在不同介质分界层会有折射发生的特性 故光线通过mylar时会导致不同方向的折射 那么板面本来有绿油窗的部位就有曝光 显影时此处的绿油就不会被冲掉 从而出现不该有绿油的铜面位置有绿油残留 所以真空度一定要保证在65 75cmhg Mylar 菲林 板 曝光菲林要求菲林的品质直接影响到生产板的品质 菲林必须满足以下要求 生产过程中必须每30 50块板检修一次菲林 同时须做好追溯管理 检查到的菲林问题需追溯到已生产板 4 5显影 显影时间指板在药水缸内的停留时间 不同型号绿油的显影时间有所不同 一般油墨在显影药水缸内停留时间60 90S 显影破裂点控制在40 50 即板子走到显影缸的40 50 长度时焊盘露出铜面 药水浓度0 8 1 2 由实验室控制 药水浓度低于要求值时 显影时易出现显影洁 从而有绿油残留 引致焊锡不良 药水浓度过高 易出现显影过度 冲松绿油 造成侧蚀严重 引致绿油从板面脱落 建议使用自动补充新液装置 按PH值控制 药水压力20 35PSI 药水温度28 32 药水压力过低或温度过低 不足
