劉紅剛 戴 勇 尋瑞平 徐文中

（江門崇達(dá)電路技術(shù)有限公司，廣東省智能工控印制電路板工程技術(shù)研究中心，廣東 江門 529000）

0 前言

在PCB行業(yè)中，為了保證下游裝配的可靠性和可操作性，需要對(duì)PCB進(jìn)行最終的表面處理。隨著全球電子信息行業(yè)以及PCB技術(shù)日新月異的發(fā)展，表面處理工藝也得到了快速的發(fā)展，當(dāng)下應(yīng)用廣泛的表面處理工藝主要有化學(xué)鍍金（沉鎳金）、電鎳金、電厚金、熱風(fēng)整平（噴錫）、抗氧化（OSP）、化學(xué)鍍銀（浸銀）、化學(xué)鍍錫（浸錫）等[1]。其中，浸錫作為目前市場(chǎng)上一種十分理想的表面處理工藝，具有自身無(wú)與倫比的優(yōu)良性能，與傳統(tǒng)噴錫相比，其滿足歐盟RoHS指令的無(wú)鉛化要求，同時(shí)具備噴錫鍍層表面平整、可焊性優(yōu)良等特點(diǎn)。與沉鎳金、電鎳金相比，其生產(chǎn)成本低，制程簡(jiǎn)單，工作環(huán)境好；與沉銀相比，其具有更高的抗氧化性和更好的焊接可靠性；與OSP相比，可重復(fù)多次上錫，并且儲(chǔ)存期更長(zhǎng)[2]。但同時(shí)必須承認(rèn)，浸錫工藝也有其自身的不足以及一直困擾的難題，比如錫的硬度小、易擦花，其對(duì)來(lái)料的要求高（浸錫前銅面要求均勻，無(wú)氧化、手印、膠漬等），修理困難，儲(chǔ)存、運(yùn)輸要求高等，再比如浸錫過(guò)程中出現(xiàn)的銅面開窗的邊緣側(cè)蝕過(guò)大、發(fā)白以及開窗字體尖角的地方掉阻焊膜等現(xiàn)象一直困擾著PCB廠商。為解決浸錫板此類問題，目前市面上應(yīng)運(yùn)而生了各種耐浸錫的油墨以及阻焊前處理的銅面粗化藥水等，本研究分別對(duì)不同的阻焊油墨以及不同阻焊前處理方式做了相關(guān)研究試驗(yàn)，以改善在目前的生產(chǎn)條件下解決浸錫后阻焊膜剝落的問題。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 前處理方式選擇

阻焊前處理分別使用如下工藝：

化學(xué)清洗：使用“超粗化藥水”+“雙氧水”進(jìn)行阻焊前處理；

機(jī)械處理（尼龍針磨板機(jī)）：采用前后各一組磨刷（即：500#+800#）進(jìn)行阻焊前處理；

機(jī)械處理（尼龍針磨板+噴砂）：采用一組磨刷（500#）+金剛砂（新磨料）進(jìn)行阻焊前處理；

機(jī)械處理（尼龍針磨板+噴砂）：采用一組磨刷（500#）+金鋼砂（舊磨料）進(jìn)行阻焊前處理。

1.2 油墨使用選擇

阻焊油墨分別使用如下三種類型：

油墨A：液態(tài)感光防焊油墨（普通印刷油墨）；

油墨B：二液顯像網(wǎng)印防焊油墨（浸錫專用油墨）；

油墨C：二液顯像型防焊油墨（浸錫專用油墨）。

1.3 沉錫板阻焊膜剝落影響因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

浸錫板阻焊膜剝落實(shí)驗(yàn)采用如方案（見表1）。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分別對(duì)浸錫板阻焊膜的外觀和拉力測(cè)試進(jìn)行打分量化，外觀打分標(biāo)準(zhǔn)見圖1，所得到分?jǐn)?shù)見表2。從試驗(yàn)板效果看，不同的油墨以及不同阻焊前處理對(duì)浸錫后掉油有著不同的變化，由此可見有兩種原因，油墨自身原因和板面粗糙度。

阻焊油墨經(jīng)UV曝光時(shí)開始交聯(lián)固化，在這個(gè)過(guò)程中阻焊膜外層吸收的UV光能量多，底層阻焊吸收的UV光能量相對(duì)低些，這樣就會(huì)造成底層樹脂交聯(lián)速率及交聯(lián)程度不如表層。以致發(fā)生收縮體積的差異，最終結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生向心力向上的內(nèi)應(yīng)力，這些應(yīng)力的存在會(huì)導(dǎo)致顯影后在油墨底層出現(xiàn)輕微翹起情況，浸錫時(shí)藥水會(huì)滲入到這些翹起中攻擊阻焊油墨，從而出現(xiàn)阻焊膜剝落現(xiàn)象。不同的油墨其含成分配方比例不同、加工參數(shù)也不同，經(jīng)曝光顯影，最終所產(chǎn)生的收縮應(yīng)力也會(huì)有所不同而出現(xiàn)不同程度的翹起，從而也導(dǎo)致不同程度的阻焊膜剝落現(xiàn)象。另一方面，阻焊前處理的不同，銅面對(duì)阻焊油墨形成的附著力不同、粗糙度不同，導(dǎo)致與阻焊膜形成的結(jié)合力以及耐浸錫藥水的攻擊存在差異。

2.2 不同油墨對(duì)應(yīng)不同阻焊前處理得分變化趨勢(shì)情況

表3和圖2所示為不同油墨對(duì)應(yīng)不同阻焊前處理浸錫試板的得分變化趨勢(shì)。油墨B、油墨C的得分情況明顯高于油墨A，這說(shuō)明采用浸錫專用油墨能夠改善浸錫板阻焊膜剝落現(xiàn)象，同時(shí)還可發(fā)現(xiàn)，采用尼龍針?biāo)ⅰ⒛グ?噴砂的前處理方式能夠有效改善浸錫阻焊膜剝落情況。

2.3 不同阻焊前處理對(duì)浸錫阻焊膜剝落的研究

為進(jìn)一步研究不同阻焊前處理對(duì)浸錫阻焊膜剝落的影響，對(duì)不同前處理方式做粗糙度測(cè)試檢查。使用TRL100激光粗糙度儀檢測(cè)銅面粗糙Ra數(shù)據(jù)值，每種前處理方式讀取20點(diǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)果見表4。從粗糙效果來(lái)看，超粗化化學(xué)清洗粗糙度最大，尼龍針磨板粗糙度最小。

表1 沉錫板阻焊膜剝落實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

圖1 浸錫板阻焊膜外觀打分標(biāo)準(zhǔn)

表2 浸錫板不同油墨以及不同阻焊前處理剝落實(shí)驗(yàn)量化打分情況

表3 不同油墨對(duì)應(yīng)不同阻焊前處理阻焊膜剝落實(shí)驗(yàn)得分情況

圖2 不同油墨對(duì)應(yīng)不同阻焊前處理得分變化趨勢(shì)情況

表5為不同前處理方式對(duì)應(yīng)不同油墨得分情況。可以看到，粗糙度最大的化學(xué)清洗得分，為0；粗糙度最小的尼龍針?biāo)⒌梅忠话?，粗糙度適中的“磨板+噴砂”則得分比較高，同時(shí)采用新磨料的“磨板+噴砂”得分比采用舊磨料的“磨板+噴砂”占優(yōu)。這可能是因?yàn)椴捎谩澳グ?噴砂”的阻焊前處理形成一個(gè)適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，改善了銅面和阻焊油墨的結(jié)合力，增大了對(duì)浸錫藥水的耐攻擊性，而當(dāng)噴砂采用舊磨料時(shí)，結(jié)合前面所測(cè)量粗糙度數(shù)據(jù)，其形成的銅面粗糙度在下降，與阻焊膜的結(jié)合力也出現(xiàn)下降；僅采用尼龍針?biāo)⒉蛔阋孕纬蛇m當(dāng)?shù)拇植诙?，?duì)銅面和阻焊膜結(jié)合力的改善作用有限，而采用超粗化形成的粗糙度太大，可能導(dǎo)致浸錫藥水會(huì)順其粗糙之間的間隙滲入阻焊膜底部直接形成攻擊，進(jìn)而導(dǎo)致阻焊膜脫落（見圖3）。

表4 不同阻焊前處理粗糙度測(cè)試結(jié)果 (單位：μm)

由此可見，為有效改善浸錫板阻焊膜剝落現(xiàn)象，正確選擇油墨很關(guān)鍵，同時(shí)正確選擇阻焊前處理也很關(guān)鍵，要在銅面形成合適的粗糙度，并不是粗糙度越大越好。

4 結(jié)論

（1）浸錫板采用浸錫專用阻焊油墨，能夠有效改善阻焊膜剝落的問題，但為了發(fā)揮最優(yōu)的使用效果，合理選用阻焊前處理方式也很關(guān)鍵；

（2）阻焊前處理不宜使用化學(xué)清洗方式，因其粗糙度過(guò)大，浸錫時(shí)藥水會(huì)順著粗糙縫隙滲透入油墨底層形成直接攻擊，加大了阻焊膜剝落風(fēng)險(xiǎn)；

圖3 粗糙度對(duì)浸錫板阻焊膜剝落影響典型實(shí)例

（3）機(jī)械磨板+噴砂使用的磨料需要定期更換，不能循環(huán)使用，因?yàn)槟チ显谑褂眠^(guò)程中會(huì)出現(xiàn)磨損、磨損后的磨料導(dǎo)致銅面粗糙度的下降，其與油墨的結(jié)合力也變差，也容易出現(xiàn)阻焊膜剝落，使用浸錫專用油墨配合“磨板+噴砂（新磨料）”前處理方式的組合改善阻焊膜剝落的效果最優(yōu)。