李飛宏 陳世金 熊?chē)?guó)旋（博敏電子股份有限公司，廣東 梅州 514768）

PCB防焊塞孔冒油改善

李飛宏 陳世金 熊?chē)?guó)旋
（博敏電子股份有限公司，廣東 梅州 514768）

目前有的印制電路板的導(dǎo)通孔（如Via Hole）無(wú)須裸露而要求用防焊油墨塞孔，其主要作用是并改善PCB的組裝性能。實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)塞孔冒油上連接盤(pán)（PAD），對(duì)后續(xù)貼裝造成不可接受，給PCB板防焊生產(chǎn)造成很大困擾，針對(duì)防焊塞孔冒油作原因分析探討改善措施。

1 塞孔工藝流程

根據(jù)客戶(hù)要求塞孔深度的不同PCB板防焊目前主要采用以下不同的塞孔流程：

（1）白網(wǎng)塞孔工藝流程

磨板→印刷（連塞帶?。A(yù)烤→曝光→顯影→固化

（2）鋁片塞孔工藝流程

磨板→塞孔→印刷→預(yù)烤→曝光→顯影→固化

目前PCB防焊生產(chǎn)業(yè)界普遍使用鋁片塞孔作業(yè)方式，主要設(shè)備為印刷機(jī)藉由印刷壓力將油墨塞入孔內(nèi)。同時(shí)為使油墨順利塞入孔內(nèi)，塞孔孔徑下方墊透氣用之導(dǎo)氣墊板，使孔內(nèi)空氣在塞孔過(guò)程中可順利排出，而達(dá)到塞孔飽滿(mǎn)的效果。要獲得符合要求的塞孔質(zhì)量，關(guān)鍵在于塞孔各步驟流程操作的參數(shù)控制。

2 塞孔冒油不良原因分析魚(yú)骨圖

防焊塞孔冒油上PAD從人、機(jī)、物、法、環(huán)方面魚(yú)骨圖原因分析如圖1。

圖1 不良原因分析魚(yú)骨圖

3 塞孔冒油改善方法探討

防焊塞孔冒油究其根源是首先在防焊塞孔印刷時(shí)，嚴(yán)格管控塞孔作業(yè)方法。但在后續(xù)流程曝光、顯影、烘烤、噴錫階段生產(chǎn)參數(shù)控制不當(dāng)亦會(huì)產(chǎn)生冒油上PAD，不可忽視。

3.1 印刷塞孔不當(dāng)因素導(dǎo)致塞孔冒油

防焊塞孔印刷首先塞孔油墨的選用，有些油墨塞孔性能差本身烘烤易爆孔冒油上PAD，必須選用專(zhuān)用塞孔油墨，切記不可添加稀釋劑，塞孔前的板必須保證孔內(nèi)的水分完全烘干，這是解決塞孔冒油的前提條件，確?？變?nèi)無(wú)空氣。

從塞孔的作業(yè)方式嚴(yán)加管控，塞孔時(shí)采用鋁片網(wǎng)必須墊導(dǎo)氣墊板，導(dǎo)氣墊板厚度一般選擇1.0 mm ～ 1.5 mm的覆銅板蝕銅成光板制作；墊板只需鉆出需塞孔的孔、方向孔、定位孔，其中方向孔、定位孔使用與鉆孔直徑等大的鉆頭，需塞孔的位置的孔直徑比鉆孔直徑大0.5 mm。業(yè)界常用選擇見(jiàn)表1。塞孔內(nèi)存有空氣（圖2）是塞孔的最大隱患，一旦烘烤高溫受熱即會(huì)膨脹爆孔冒油，此為塞孔作業(yè)的最關(guān)鍵管制點(diǎn)。

圖2 塞孔內(nèi)藏空氣切片

表1 防焊塞孔孔徑與鋁片鉆頭選用

3.2 于曝光、顯影后塞孔冒油

防焊塞孔后于曝光工序亦需做好管控，曝光照片需緊貼PCB板，導(dǎo)氣條高度與PCB板面持平或略低于板面1 mm，且需靠近板邊緣處方可有效抽出框內(nèi)空氣（圖3）。趕氣需3個(gè)來(lái)回，確認(rèn)抽真空度達(dá)到要求650 mmHg以上方可曝光。

圖3 導(dǎo)氣條的置放

針對(duì)單面開(kāi)窗塞孔板冒油上PAD必須作特別管控，塞孔時(shí)從蓋油面100%塞孔；單面開(kāi)窗塞孔板顯影時(shí)單面開(kāi)窗朝下；關(guān)掉熱風(fēng)烘干段生產(chǎn)，確保烘干段溫度在40 ℃以下，若溫度設(shè)定過(guò)高會(huì)導(dǎo)致單面開(kāi)窗孔內(nèi)油墨爆孔冒油流至PAD上。單面開(kāi)窗塞孔工程資料設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從未開(kāi)窗面塞孔曝光不加檔點(diǎn)，開(kāi)窗面曝光孔徑上方加一透光點(diǎn)，單邊比孔小5mil,將孔內(nèi)油墨曝光固化而避免其冒油流出。

3.3 于烘烤后塞孔冒油

防焊塞孔之板烘烤時(shí)需采用低溫分段烘烤， 如（50 ℃/60 min）+（80 ℃/60 min）+（120 ℃/30 min）+[（150～160）℃/60 min]，可以根據(jù)不同油墨種類(lèi)提供不同的溫度分段烘烤。由于孔內(nèi)油墨因溫度改變（急速上升至150 ℃），塞孔油墨或空氣因高溫而膨脹并向外推出，導(dǎo)致塞孔表面油墨凸出而冒油上PAD。塞孔板進(jìn)入烤箱前必須保證溫度冷卻至40 ℃以下，不可剛烤完板溫度很高即進(jìn)入烤箱烤板。其（40～80）℃/60 min烤板目的使孔內(nèi)油墨溶劑能完全揮發(fā)而固定，同時(shí)使孔內(nèi)空氣不會(huì)因溫度急速上升膨脹并向外推出冒油上PAD。高溫分段烘烤且需于同一烤箱連續(xù)烤板，不可分段于不同烤箱烘烤，造成溫度變化大而產(chǎn)生孔內(nèi)冒油流出上PAD。塞孔板文字油墨之印刷，在完成分段烤板后進(jìn)行印刷。

3.4 于熱風(fēng)整平焊錫后塞孔冒油防焊塞孔板于熱風(fēng)整平焊錫時(shí)經(jīng)常發(fā)生塞孔冒油情形，究其原因?yàn)榉篮阜侄魏婵緯r(shí)高溫段溫度太低或時(shí)間不足導(dǎo)致塞孔內(nèi)油墨溶劑揮發(fā)不充分，在此因溫度急速上升膨脹并向外推出冒油上PAD；一般塞孔板熱風(fēng)整平焊錫前需預(yù)烘120 ℃/30 min，做首件正常后方可生產(chǎn)。

李飛宏，工程技術(shù)研發(fā)中心高級(jí)工程師，主要從事PCB工藝流程技術(shù)和項(xiàng)目研發(fā)工作，有近十八年的工藝流程技術(shù)、研發(fā)項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)。

表5 實(shí)施改善措施后阻抗測(cè)試系統(tǒng)FMEA表

5 結(jié)論

本文研究表明，將FMEA理論引入至PCB實(shí)驗(yàn)室儀器管理中，分析儀器設(shè)備的故障模式，該方法可以全面、清晰地發(fā)掘影響儀器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的相關(guān)因素，并找到解決問(wèn)題的關(guān)鍵原因，形成FMEA評(píng)價(jià)報(bào)告。根據(jù)評(píng)價(jià)報(bào)告有目標(biāo)地針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較高的儀器開(kāi)展維護(hù)與管理，從而減少故障發(fā)生率。

PCB實(shí)驗(yàn)室儀器管理推行FMEA，一來(lái)可以有效提高實(shí)驗(yàn)室良性運(yùn)作水平；二來(lái)，F(xiàn)MEA小組成員通過(guò)參與儀器故障模式分析，有利于塑造實(shí)驗(yàn)室人員嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和責(zé)任心。

[1]王紹印. 故障模式和影響分析（M）.中山大學(xué)出版社. 2003. .

[2]宋建遠(yuǎn). 3D激光顯微鏡在PCB表面粗糙度研究中的.印制電路信息. 2013. No.11.

作者簡(jiǎn)介

宋建遠(yuǎn)，主管，CNAS認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室授權(quán)簽字人，主要負(fù)責(zé)PCB新產(chǎn)品、新技術(shù)研發(fā)，以及企業(yè)CNAS實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)管理。

Improvement of PCB welding oil plug hole and risk prevention

LI Fei-hong CHEN Shi-jin XIONG Guo-xuan