齊 成
(福建 福州 350012)
阻焊劑,有選擇地涂覆于印制板表面,用于屏蔽印制板的線路,保護(hù)印制板表面。阻焊膜在功能上具有防焊、防止在焊接過(guò)程中產(chǎn)生線路橋接,提高線路的絕緣性,防潮、防霉、防腐蝕保證印制板正常工作,阻焊膜是印制線路板的一個(gè)永久性的保護(hù)層。此外,它還可使電路板的外表美觀漂亮。
阻焊膜使用的材料有液態(tài)光敏性阻焊油墨和阻焊干膜兩大類(表1)。不同的阻焊材料(油墨、膜)其性能特點(diǎn)和使用方法有一定的差異。但無(wú)論是液體還是阻焊干膜,它們既然作為阻焊保護(hù)材料使用,就必須具備以下材料學(xué)和工藝學(xué)方面的要求。在材料學(xué)方面:(1)能夠很好地附著在承印板的表面;(2)必須能夠承受線路板焊接時(shí)的高溫;(3)具有良好的絕緣性;(4)能夠適應(yīng)線路板印刷和使用時(shí)的環(huán)境需要;(5)柔軟性好。在工藝學(xué)方面:(1)液態(tài)材料應(yīng)適于印刷或涂布,干式材料(干膜)應(yīng)適于真空粘貼;(2)具有滿足線路板使用的分辨率;(3)具有滿足要求的光靈敏度;(4)顯影方便;(5)工藝性能好,操作方便等。
液態(tài)感光型阻焊油墨是目前普遍使用的阻焊材料,它主要以光固化及熱固化的樹(shù)脂為主體,配合感光劑、熱固化劑、填料、色料及各種助劑組成。由于它是感光性樹(shù)脂和熱固化樹(shù)脂雙組分體系組成的一個(gè)“互穿聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”,因此兼具了光固性和熱固性這兩方面的特性。絲網(wǎng)印刷是液態(tài)感光阻焊油墨主要成膜方式。當(dāng)阻焊油墨涂覆到蝕刻后的基板上,經(jīng)過(guò)預(yù)烘、曝光、顯影、后固化等一系列工藝過(guò)程,最后在印制板表面形成一種交聯(lián)固化的聚合物涂層。對(duì)于阻焊膜質(zhì)量來(lái)說(shuō),一般要求阻焊膜加工完成后,必須達(dá)到附著力強(qiáng)、硬度高、耐溶劑、耐酸堿、耐熱油等。
表1 網(wǎng)印阻焊膜的主要類型
目前,阻焊膜涂布的主要方法是絲網(wǎng)印刷,其他還有簾幕涂布、滾涂等。絲網(wǎng)印刷阻焊膜的工藝流程一般為:印前處理→網(wǎng)印阻焊油墨→預(yù)烘→曝光→顯影→后烘堅(jiān)膜。在網(wǎng)印刷過(guò)程中,要注意各工序的操作要點(diǎn)。
印前處理主要是為了除去印制板表面上的氧化物、油脂和其他雜質(zhì),另外也為了粗化板面,使板面與阻焊油墨有良好的結(jié)合力。機(jī)械磨刷和機(jī)械磨刷結(jié)合化學(xué)處理兩種是目前常用的印前處理方式。
2.1.1 機(jī)械磨刷
采用磨板機(jī),磨刷除去印制板表面絕大部分的雜質(zhì)和污染物。具有去污力好、操作方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。不足之處是由于刷子硬度過(guò)高可能損傷板面,另外,磨刷會(huì)造成的銅粉污染,如果磨刷中水洗不徹底,精密細(xì)線條處就容易造成銅粉堆積,最終引起印制板短路等故障而報(bào)廢。操作磨板機(jī)生產(chǎn)必須嚴(yán)格按工藝規(guī)定要求進(jìn)行,主要應(yīng)控制好磨板速度(1.0~2.0)m/min、磨痕闊度(10~15)mm和烘板溫度(80~100)℃這三個(gè)參數(shù)。此外,在生產(chǎn)過(guò)程中,拿、放板子等操作時(shí)要求戴好手套,以免在板子上留下手印。
2.1.2 機(jī)械磨刷結(jié)合化學(xué)處理
印前處理也可用化學(xué)處理的方法,化學(xué)處理能提供細(xì)致的粗化表面,但由于化學(xué)處理缺乏機(jī)械作用力,不溶解于化學(xué)溶液的污染無(wú)法除去,因此一般不單獨(dú)使用。通常采用化學(xué)處理結(jié)合機(jī)械磨刷的方法,這樣既能彌補(bǔ)化學(xué)處理自身的不足,對(duì)機(jī)械磨刷所造成的銅粉污染也有去除作用。機(jī)械磨刷結(jié)合化學(xué)處理除了同第一種磨板操作的參數(shù)要求外,還要對(duì)化學(xué)處理部分進(jìn)行過(guò)程質(zhì)量控制?;瘜W(xué)微蝕藥液的參數(shù)分析和銅板前處理蝕銅量等進(jìn)行控制。將預(yù)先烘干稱重的板,經(jīng)化學(xué)微蝕處理后,取出洗凈并烘干,然后再次稱重,與先前之重量比較后,既可得蝕銅量值。在操作中,要注意控制好機(jī)械磨刷結(jié)合化學(xué)處理的工藝條件。傳輸速度:(1.5±0.2)m/min;蝕銅量:0.9~1.28/2×600cm2;洗板藥水溫度:(50±3)℃;洗板藥水壓力:(0.0083±0.0014)MPa;微蝕藥水溫度:(36±3)℃;微蝕藥水壓力:(0.011±0.0014)MPa;磷酸溫度:(30±3)℃;磷酸壓力:(0.012±0.0014)MPa;烘板溫度:(55±3)℃;磨板壓力:視待印板種類進(jìn)行調(diào)節(jié)。阻焊膜制作前銅板的化學(xué)微蝕處理,直接關(guān)系到阻焊膜制作的質(zhì)量。要求每班進(jìn)行正式生產(chǎn)前,必須按工藝要求,進(jìn)行前處理蝕銅量的測(cè)定,并詳細(xì)記錄。經(jīng)簡(jiǎn)單運(yùn)算后,繪制數(shù)值X曲線和移動(dòng)全距MR曲線。同時(shí),觀察曲線走勢(shì),若超出各規(guī)定之上、下限,要即時(shí)匯報(bào),以便及時(shí)采取必要的措施。經(jīng)磨板前處理后,要保證板面磨痕均勻、無(wú)氧化現(xiàn)象;無(wú)手印、油污;干燥、無(wú)銅粉。
對(duì)于阻焊膜制作前的銅板表面,要進(jìn)行離子沾污測(cè)試,這對(duì)對(duì)阻焊膜制作后之印制板的絕緣等電氣性能很重要,一般要求≤1.0 μg/cm2。其方法:(1)按要求于阻焊膜前處理線之出口處取板;(2)用專用測(cè)試儀(如OMEGAMETER測(cè)試儀)進(jìn)行表面離子沾污測(cè)試。
2.2.1 油墨的混合和選用
阻焊油墨的混合可以采用人工攪拌、機(jī)械攪拌和振蕩進(jìn)行。根據(jù)網(wǎng)印方式、板子特點(diǎn)和油墨粘度的不同,可適量添加少量稀釋劑(5%以下)以調(diào)節(jié)和降低粘度。在阻焊膜網(wǎng)印中,選用優(yōu)質(zhì)的阻焊油墨是保證阻焊膜制作質(zhì)量的首要因素,因此要特別注意阻焊油墨的選擇和使用。對(duì)于阻焊油墨材料的檢查,主要應(yīng)包括以下幾個(gè)方面:(1)產(chǎn)品批號(hào)核對(duì)(油墨是否在有效期內(nèi),油墨主劑與固化劑的搭配是否正確等);(2)產(chǎn)品外觀包裝檢查(是否有包裝破損,油墨外漏現(xiàn)象等);(3)阻焊油墨的工藝試驗(yàn)(對(duì)于采用網(wǎng)印機(jī)進(jìn)行阻焊油墨網(wǎng)印來(lái)說(shuō)尤為重要),具體方法是,取少量油墨主劑于固化劑中,手工攪拌均勻。將上述油墨手工稍加攪拌后,置于專用阻焊油墨攪拌機(jī)下,電動(dòng)攪拌20 min后、靜置油墨15 min后,用專用油墨黏度測(cè)量?jī)x進(jìn)行黏度測(cè)試(對(duì)于不同阻焊油墨,其粘度要求各不相同),并記錄結(jié)果。對(duì)照要求檢查此批號(hào)油墨是否符合要求,并作相應(yīng)登記,將結(jié)果通知庫(kù)房,決定接受還是退還供應(yīng)商。此外,油墨開(kāi)油過(guò)程中,應(yīng)無(wú)雜物、局部硬塊情況發(fā)生。另要注意,對(duì)于阻焊油墨雙組份混合后,要機(jī)械攪拌約30 min,使之充分混合均勻,然后再靜置15 min,這樣既可以保證溫度和粘度的穩(wěn)定,也有利于攪拌中帶入的空氣逸出。此外,混合后的油墨須在12 h內(nèi)使用完畢,未用完的油墨如超過(guò)24 h,則應(yīng)棄之不用。
2.2.2 網(wǎng)印涂覆
就是將阻焊油墨印刷涂布到印制板上。涂覆方法有手工網(wǎng)印涂覆和網(wǎng)印機(jī)涂覆。對(duì)網(wǎng)印機(jī)的工藝要求一般是:網(wǎng)印氣壓為(0.4~0.6)MPa(4~6)kg/cm2;印刷速度<(100~150)mm/s;刮刀次數(shù)每面為1~2次;油墨黏度為(100~130)Pa·s(非塞孔及銅箔厚68.6 μm板),(150~180)Pa·s(塞孔板);網(wǎng)印阻焊膜一般選擇表面光滑、印料透過(guò)性好、彈性大、拉伸強(qiáng)度好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑的尼龍絲網(wǎng)。根據(jù)所需阻焊膜厚度,選擇合適的絲網(wǎng)目數(shù)(如阻焊膜厚度一般要求在15 μm ~ 35 μm,故通常選用100目的絲網(wǎng))。經(jīng)過(guò)繃網(wǎng)、洗網(wǎng)、封網(wǎng)、烘網(wǎng)等過(guò)程,制作空白網(wǎng)版。也可通過(guò)曬版方式,制作擋墨點(diǎn)網(wǎng)版。刮板可選用聚氨脂橡膠刮板,硬度一般在肖氏70°左右。刮板長(zhǎng)度可根據(jù)網(wǎng)版大小來(lái)決定,必須保證刮版的長(zhǎng)度左右各比空網(wǎng)版大20 mm;刮刀角度為65 °~ 70°;網(wǎng)距為4 mm ~ 8 mm。
由于阻焊膜制作環(huán)境的凈化對(duì)阻焊膜的制作質(zhì)量有較大影響,因此要進(jìn)行凈化程度讀數(shù)測(cè)定控制,主要范圍是阻焊油墨的開(kāi)油工作區(qū)域和預(yù)烘爐附近。要求達(dá)到100000級(jí)凈化程度,也即每立方英尺范圍內(nèi),直徑大于或等于5 μm的灰塵顆粒數(shù)≤700G??赏ㄟ^(guò)專用儀器進(jìn)行測(cè)量,要求每周讀取1次。另外,在網(wǎng)印涂覆時(shí)要注意:在網(wǎng)印涂布前須清潔網(wǎng)印機(jī)之外殼和工作臺(tái)面,以后每工作2 h,再清潔臺(tái)面一次;印第一塊板前須用膠輥清潔網(wǎng)面,并用白紙?jiān)囉?shù)次;正式網(wǎng)印前,須進(jìn)行試印板,并檢查印板質(zhì)量(印油均勻,厚薄一致,沒(méi)有過(guò)油不好或油入孔之現(xiàn)象,無(wú)垃圾灰塵);前處理過(guò)的銅板于網(wǎng)印間之存放時(shí)間須大于15 min,但不長(zhǎng)于4 h,否則須重新處理;網(wǎng)印好的板,須間隔上板架,10 min ~ 15 min后方可入烘爐預(yù)烘。
預(yù)烘是為了蒸發(fā)油墨中所含的(約25%)溶劑,使阻焊膜成為不粘的狀態(tài)。目前普遍采用的是立式烘箱或隧道式烘箱。針對(duì)油墨的不同,其預(yù)烘的溫度、時(shí)間各不相同,因此要注意正確控制。預(yù)烘溫度過(guò)高或干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng),使預(yù)烘過(guò)度,會(huì)導(dǎo)致顯影不良,降低解像度;預(yù)烘時(shí)間過(guò)短或溫度過(guò)低,使預(yù)烘不夠,在曝光時(shí)會(huì)粘連底片,留下底片壓痕,在顯影時(shí),阻焊膜會(huì)受到顯影液的侵蝕,導(dǎo)致表面失去光澤甚至阻焊層膨脹脫落。根據(jù)實(shí)踐,預(yù)烘溫度和時(shí)間的控制在:?jiǎn)蚊嬗∷?5 ℃ ~ 80 ℃,30 min ~ 40 min。雙面印刷為75 ℃ ~ 80 ℃,20 min ~ 25 min(網(wǎng)印第一面)和 25 min ~ 30 min(網(wǎng)印第二面)。此外,要按計(jì)劃和程序要求定期進(jìn)行烘箱實(shí)際溫度和顯示溫度的差異校對(duì),根據(jù)需要,除進(jìn)行空烘箱溫度測(cè)試,還要進(jìn)行放置板情況下的溫度測(cè)試和烘箱溫度分布均勻度的測(cè)試,印制板網(wǎng)印后上架、入烘箱時(shí)要注意擺置方向。預(yù)烘后板的停放時(shí)間一般要求20 min ~ 9 h。
在整個(gè)工藝中,雖然阻焊膜網(wǎng)印后的曝光和顯影相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單,但曝光和顯影控制著印制板的外觀和孔內(nèi)質(zhì)量,所以印制板阻焊曝光和顯影是非常重要的工序,可以說(shuō)是整個(gè)工藝過(guò)程的關(guān)鍵。曝光是將需要留在板子上的油墨經(jīng)紫外光照射后使之發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),使其在顯影時(shí)不被溶解,而未感光部分則被碳酸鈉溶液溶解洗掉露出焊盤、焊墊等需焊的區(qū)域。曝光前,先檢查底版上藥膜面是否有針孔和露光等現(xiàn)象,與印制板的圖形是否一致,在用照相底版對(duì)位以前,還要檢查底版質(zhì)量是否合格等,以免因一些不必要的原因使印制板返工或報(bào)廢。操作前要用防靜電布將曝光框的聚脂薄膜及玻璃框擦拭干凈,然后打開(kāi)曝光機(jī)的電源開(kāi)關(guān),再打開(kāi)真空鈕選擇曝光程序,在未開(kāi)始正式曝光前,可讓曝光機(jī)空曝四五次,使機(jī)器進(jìn)入飽和的工作狀態(tài),保證紫外線曝光燈能量進(jìn)入正常范圍的最佳工作狀態(tài)。此外,在曝光前還應(yīng)檢查真空吸覆的壓力是否充足,印制板是否完全被真空盒吸覆,有無(wú)露氣現(xiàn)象存在等,因?yàn)槁稓鈺?huì)使紫外光沿板子側(cè)面照進(jìn)圖形內(nèi),造成遮光處曝光,顯影不掉。如是單面曝光,應(yīng)反映單面沒(méi)有圖形的一面用黑色布與曝光燈射出的紫外光隔開(kāi),以防紫外光透過(guò)沒(méi)有圖形的一面透射到焊盤里造成焊盤孔里的阻焊料被曝光而顯影不掉。如果是兩面圖形不一致的印制板進(jìn)行曝光時(shí),可先網(wǎng)印一面阻焊膜,進(jìn)行單面曝光和顯影后,再網(wǎng)印另一面阻焊膜。以免兩面同時(shí)網(wǎng)印曝光,面一面圖形復(fù)雜焊盤多,需要遮光的部分多,但另一面需要遮光的部分少,造成紫外光透過(guò)一面照射到另一面,遮光多的一面經(jīng)過(guò)紫外光的照射,顯影時(shí)無(wú)法去除。在曝光過(guò)程中,也會(huì)遇到網(wǎng)印后的印制板在固化時(shí)沒(méi)有烘干的情況,它在對(duì)位時(shí)會(huì)使阻焊料沾到照相底版上,如發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象(尤其是大部分印制板沒(méi)有烘干),就要將印制板重新放到烘箱中再烘干。對(duì)于陽(yáng)圖片,若曝光過(guò)度會(huì)引起分辨率的降低,圖形或線條邊緣的阻焊膜與光反應(yīng)(主要是阻焊膜中含有的感光性聚合物與光反應(yīng)),生成殘膜,使解像度降低,造成顯影出的圖形變小,線條變細(xì);而曝光不足顯影時(shí)油墨易受顯影液的侵蝕而失去光澤、發(fā)白、嚴(yán)重側(cè)蝕、阻焊橋脫落等,顯影出的圖形就會(huì)變大,線條變粗。這種情況可通過(guò)測(cè)試校正(曝光時(shí)間長(zhǎng)測(cè)出的線寬是負(fù)公差,曝光時(shí)間短測(cè)出的線寬是正公差)。在實(shí)際工藝過(guò)程中,可選用光能量積分儀來(lái)測(cè)定最佳曝光時(shí)間。這些情況都是曝光過(guò)程中極易出現(xiàn)的問(wèn)題,要認(rèn)真檢查,及時(shí)解決。
此外,在曝光操作時(shí),還應(yīng)注意幾點(diǎn):
(1)曝光機(jī)能量分布均勻性控制,曝光能量的分布均勻性直接關(guān)系到阻焊膜制作的質(zhì)量,要求每班進(jìn)行正式生產(chǎn)前,必須網(wǎng)印按工藝要求,進(jìn)行上、下曝光燈曝光能量的測(cè)定、記錄。
(2)利用曝光尺對(duì)阻焊膜曝光時(shí)間進(jìn)行有效控制,根據(jù)阻焊膜制造廠家提供的SST21級(jí)曝光尺,隨生產(chǎn)板進(jìn)行上、下燈曝光后板之曝光尺的測(cè)定。
(3)曝光機(jī)曬架溫度和真空度的控制,每天開(kāi)始進(jìn)行生產(chǎn)時(shí),檢查并記錄一次,以后每連續(xù)工作2 h ~3 h記錄一次,結(jié)束工作時(shí)記錄一次。
(4)工作底片(重氮片或銀鹽片)遮光率控制。
(5)曝光臺(tái)及照相底版須保持清潔,可采用專用除塵膠輥進(jìn)行。
(6)曝光后之印制板須上涼板架,10 min ~15 min后方可顯影。
(7)每種印制板于曝光開(kāi)始及一批板曝光后,須進(jìn)行顯影試驗(yàn),以檢驗(yàn)?zāi)0尜|(zhì)量,防止定位缺陷的產(chǎn)生。
顯影的作用是使未感光的阻焊油墨溶解于顯影液而被洗去,留下感光固化的阻焊油墨。顯影通常采用目視定位,使用銀鹽底版,把底版的焊盤與印制板的焊盤孔重合對(duì)準(zhǔn)。在操作中要控制好底版與溫度、濕度等因素的關(guān)系,以免照相底版發(fā)生縮小或放大變形,這樣在阻焊顯影時(shí),照相底版與印制板焊盤就不可能完全吻合。對(duì)于底版縮小,如果相差不大,可以在熱風(fēng)整平時(shí)上鉛錫,進(jìn)行阻焊顯影;如果相差較大,只有重新翻版,使底版焊盤重合。對(duì)位時(shí)還要注意將藥膜面在對(duì)位時(shí)朝下,以免藥膜面朝上在操作中被劃傷,導(dǎo)致底版露光,使曬出的印制板不需曝光處有阻焊料,影響質(zhì)量甚至造成報(bào)廢印制板。此外,還要注意有時(shí)拼版的底版會(huì)與印制板圖形不重合,通常將拼版底版沿拼板的邊緣剪開(kāi),然后單拼對(duì)位,將整個(gè)印制板對(duì)好后進(jìn)行曝光。
顯影一般是在顯影機(jī)中進(jìn)行,控制好顯影液的溫度、傳送速度、噴淋壓力等顯影參數(shù)至關(guān)重要。顯影液通常為1%的無(wú)水碳酸鈉,顯影溫度一般控制在28 ℃ ~ 35 ℃。在正式顯影之前,要把顯影機(jī)升溫,使溶液達(dá)到預(yù)定溫度。正確的顯影時(shí)間可通過(guò)顯影點(diǎn)來(lái)確定,顯影點(diǎn)必須保持在顯影段總長(zhǎng)度的一個(gè)恒定百分比上,如果顯影點(diǎn)離顯影段出口太近,未曝光的阻焊層得不到充分的顯影會(huì)造成未曝光阻焊層的殘余可能留在板面上,如果顯影點(diǎn)離顯影段的出口太遠(yuǎn)(即入口太近),被曝光的阻焊層由于與顯影液過(guò)長(zhǎng)時(shí)問(wèn)的接觸,可能被浸蝕而變得發(fā)毛,失去光澤。通常顯影點(diǎn)控制在顯影段總長(zhǎng)度的40%~60%。顯影操作時(shí)要注意不要?jiǎng)潅遄?,拿放板子要戴手套,輕拿輕放,對(duì)于大小不一的印制板,盡量將尺寸相近的放在一起,在放板子時(shí),兩個(gè)板子之間要保持一定的間距,以防傳動(dòng)時(shí)板子擁擠,造成卡板等現(xiàn)象。顯完影結(jié)束后,將印制板移放到木制托架上。
為保證顯影正常,操作中應(yīng)注意幾點(diǎn):
(1)顯影液濃度和時(shí)間的控制。按工藝規(guī)定之要求,進(jìn)行顯影液碳酸鈉百分含量的分析測(cè)定,一般要求濃度為0.9%~1.2%,分析頻率為每周2~3次,從印板至顯影一般要求在12 h內(nèi)完成。
(2)顯影液溫度的控制,溫度過(guò)高,阻焊橋易側(cè)蝕嚴(yán)重,甚至膨脹脫落;溫度過(guò)低,會(huì)導(dǎo)致顯影不徹底,焊盤和SMD焊盤上有油墨殘留,引起后道工序之焊接不良。一般溫度為26 ℃ ~ 32 ℃。
(3)藥液噴淋壓力控制,顯影液噴嘴壓力太低,則顯影速度慢,易造成顯影不徹底;但若噴嘴壓力過(guò)高,則顯影速度太快,易造成側(cè)蝕,一般要求壓力控制在0.14 MPa ~ 0.20 MPa。
(4)顯影露銅點(diǎn)的控制, 顯影露銅點(diǎn)的控制,也就是對(duì)顯影速度進(jìn)行控制,一般要求露銅點(diǎn),45%~50%,即速度1.0 m/min ~ 2.0 m/min。
(5)水洗充分,顯影后,若水洗不充分,易引起后道工序之焊錫不良。
(6)阻焊油墨咬邊控制,阻焊油墨咬邊值的大小,直接關(guān)系到阻焊膜制作的質(zhì)量。要求每班按工藝要求,進(jìn)行阻焊油墨咬邊值的測(cè)定,并記錄進(jìn)規(guī)定的X/R管制圖表,經(jīng)簡(jiǎn)單運(yùn)算后,繪制數(shù)值X曲線和全距R曲線,作為日后參考。
(7)對(duì)于網(wǎng)印不良的板,可配藥水于其它槽中用手工清洗,但不允許未烘干進(jìn)機(jī)沖洗,以免污染藥水及壓輥。
后烘堅(jiān)膜的目的是使阻焊油墨徹底固化,形成穩(wěn)固的網(wǎng)狀構(gòu)架,達(dá)到其電氣和物化性能。烘烤不足,交聯(lián)不夠,阻焊膜無(wú)法充分發(fā)揮其性能;烘烤過(guò)度,油墨易變色。后烘堅(jiān)膜主要應(yīng)注意烘烤程度(主要是溫度和時(shí)間)的控制;烘箱抽風(fēng)量的控制;烘箱實(shí)際溫度和顯示溫度的差異校對(duì)(須按計(jì)劃和程序要求定期進(jìn)行)等。后烘堅(jiān)膜的工藝條件為:阻焊油墨塞孔板(80±5)℃,烘烤時(shí)間60 min;(145±5)℃,烘烤時(shí)間60 min。非阻焊油墨塞孔板(145±5)℃,烘烤時(shí)間60 min。
阻焊膜最終質(zhì)量控制主要包括以下幾個(gè)方面。
2.7.1 阻焊膜厚度
對(duì)阻焊膜厚度的測(cè)量(包括線路面和樹(shù)脂面),已被用來(lái)對(duì)采用網(wǎng)印阻焊膜方式后阻焊膜于不同介質(zhì)表面厚度的內(nèi)部質(zhì)量控制。具體方法如下:(1)在MRB中心選取報(bào)廢之印有阻焊膜板,在規(guī)定之報(bào)告上寫(xiě)明產(chǎn)品代號(hào)、批號(hào)及所用阻焊膜之類型;(2)對(duì)待檢樣品按要求選取不同部位之待測(cè)樣品,用金相切片專用手扳沖下料;(3)制作金相切片,用金相切片專用讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行阻焊膜厚度的度量,其中包括導(dǎo)電線路上的阻焊膜厚度和絕緣介質(zhì)層上的阻焊膜厚度。一般要求:線條兩側(cè)位置阻焊膜厚度不小于5 μm;線條中間位置阻焊膜厚度不小于10 μm。
2.7.2 阻焊層厚度均勻性
阻焊膜厚度均勻性對(duì)高密度芯片組件安裝可靠性影響很大,因此,要求阻焊膜厚度均勻性基于以下三個(gè)方面。
(1)保證高密度薄型芯片的焊接封裝的可靠性。如在倒芯片(FC)安裝中,需要對(duì)底部或FC 和PCB之間的空隙進(jìn)行填料充填,以保證無(wú)氣泡或凹陷等問(wèn)題。由于阻焊膜是在表面形成導(dǎo)體圖形以后經(jīng)涂覆來(lái)形成的,在導(dǎo)體與非導(dǎo)體之間的阻焊膜的厚度是不同的,因而形成凹凸不平的表面。即在兩導(dǎo)體之間空隙沒(méi)有經(jīng)過(guò)填料充填的各處阻焊膜厚度是不均勻的,并形成凹凸不平的表面。因此,在芯片(特別是薄倒芯片組件)焊接封裝過(guò)程中,由于封裝時(shí)的填料流動(dòng)也帶來(lái)不均勻性,從而會(huì)造成殘留氣泡。同時(shí),厚度較厚的填料地方會(huì)產(chǎn)生凹陷等。這些氣泡和凹陷等在溫度變化(如焊接封裝、使用過(guò)程等)下會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力,使較薄弱的薄裸芯片處發(fā)生裂縫而失效。因此,在芯片焊接封裝過(guò)程中,要求阻焊膜厚度均勻并與表面緊密結(jié)合,以消除阻焊油墨在高密度精細(xì)導(dǎo)體之間涂覆時(shí)所存在的氣泡與缺陷等問(wèn)題,保證FC 芯片等焊接封裝的可靠性。
(2)提高特性阻抗值的穩(wěn)定性。在高頻和高速數(shù)字信號(hào)的傳輸中,當(dāng)傳輸信號(hào)的波長(zhǎng)小于1/7 導(dǎo)線長(zhǎng)度時(shí),便要求進(jìn)行特性阻抗值的控制了。特性阻抗值不僅是對(duì)裸板的導(dǎo)體(線)和內(nèi)部介質(zhì)層進(jìn)行控制,而且還要對(duì)表面涂(鍍)覆層厚度進(jìn)行控制,它們也影響著特性阻抗值的大小,所以保證表面阻焊膜的厚度均勻性,就意味著保持特性阻抗值的穩(wěn)定性。
(3)提高精細(xì)導(dǎo)線的可靠性。由于精細(xì)導(dǎo)(體)線之間的間隙很細(xì)小,阻焊劑往往很難填滿而留有氣隙,在其后的表面涂(鍍)覆過(guò)程中會(huì)帶來(lái)污染物,在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)帶來(lái)故障(如產(chǎn)生CAF、開(kāi)短路等發(fā)生),從而影響可靠性。通過(guò)充填介質(zhì)材料以后,可以消除這些隱患問(wèn)題。
2.7.3 阻焊膜附著力、耐磨性和耐溶劑性要求
阻焊膜附著力的要求須無(wú)阻焊膜脫落現(xiàn)象發(fā)生。阻焊膜的耐磨性則要求表面硬度≥6 H(鉛芯硬度)。阻焊膜耐溶劑性的要求是在溶劑中保證阻焊膜表面不變色。
2.7.4 阻焊膜熱油測(cè)試和浸錫測(cè)試要求
熱油要求是在(135±15)℃預(yù)烘1 h、(260±5)℃熱油中浸20 s情況下阻焊膜無(wú)變色、翹皮、脫落等情況出現(xiàn)。浸錫要求是在135 ℃ ~ 149 ℃預(yù)烘4 h,(288±5)℃鉛錫中浸10 s后阻焊膜無(wú)變色、翹皮、脫落,阻焊膜表面無(wú)錫珠等情況出現(xiàn)。
表2 幾種印刷板缺陷的原因和解決方法
續(xù)表2
一般來(lái)說(shuō),顯影完畢后要檢查版面質(zhì)量,對(duì)存在的缺陷進(jìn)行修板等處理。修版的目的:一是修補(bǔ)圖像的缺陷,二是除去與要求圖象無(wú)關(guān)的疵點(diǎn)。在修板過(guò)程中應(yīng)注意戴細(xì)紗手套,以防手汗污染板面。在修版過(guò)程中,由于有些印制板的缺陷很嚴(yán)重是不可修復(fù)的,用氫氧化鈉的水溶液加熱把原有的阻焊料溶解掉,然后重新網(wǎng)印后曝光等進(jìn)行返工,如果印制板的缺陷小,比如有小的露銅點(diǎn),可以用細(xì)毛筆沾調(diào)好的阻焊料仔細(xì)修復(fù)好。最后印制板要經(jīng)過(guò)烘烤(也稱后烘),其目的是使阻焊油墨徹底固化,形成穩(wěn)固的網(wǎng)狀構(gòu)架,達(dá)到其電氣和物化性能。烘烤不足即固化不充分,則交聯(lián)不夠,阻焊膜無(wú)法充分發(fā)揮其性能;烘烤過(guò)度,會(huì)使油墨易變色。因此要注意控制固化時(shí)間和溫度。在修版的印制板主要存在的故障和解決的方法見(jiàn)表2。
液態(tài)感光成形阻焊膜的制作過(guò)程較復(fù)雜,既要求高分子合成材料的質(zhì)量,也需要絲網(wǎng)印刷等各種專業(yè)技能,還需要印制板制作方面的專項(xiàng)技術(shù)。對(duì)于生產(chǎn)中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題,有時(shí)僅通過(guò)表面現(xiàn)象判斷,很難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之癥結(jié)所在。一方面需要有具備一定的印制板制作經(jīng)驗(yàn),另一方面要有統(tǒng)觀印制板制備的前后制程,只有這樣,才能既快又準(zhǔn)的解決問(wèn)題。隨著電子產(chǎn)品向更小、更輕、功能更全方面的的發(fā)展,則對(duì)印制板的要求更高(高密度、高精度、高層數(shù)、小型化、薄型化等),因此對(duì)于阻焊油墨的具體要求也越來(lái)越高(分辯率高、耐化學(xué)鍍鎳金能力穩(wěn)定性高、操作窗口寬、產(chǎn)出率高、結(jié)合力好、抵抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)和具備優(yōu)良的絕緣性能等)。這就給阻焊膜的制作提出了更高的要求,因此,只有不斷提升阻焊膜制作的工藝水平,進(jìn)一步完善產(chǎn)品質(zhì)量,才能使產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。
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