油墨工艺技术课件

Nov, 2002,油墨工艺技术概要,Nov, 2002,PCB 印刷线路板之用途：,目前不少电器用品中(包括电视机，录音机，个人电脑，手提电话等)，主要电子部份都采用PCB印刷线路板。,Solder Mask 防焊油墨之用途：,防焊油墨使用於印刷线路板上，目的是永久性保护印刷线路板上之线路，防止线路氧化、因不小心擦花导致开路或短路问题。,Nov, 2002,其他,绝缘介质油墨,UV紫外光固化 + 熱固化型,感光显像法,文字油墨,UV紫外光固化型,油墨原料,防焊油墨,UV紫外光固化型,丝网印刷法,防蚀刻油墨,热固化型,固化方法分类,图形转移方法分类,油墨用途分类,PCB 印刷线路板使用油墨分类：,Nov, 2002,防焊油墨,感光显像型,丝网印刷法 (BGA基板用，含有後UV固化型),喷墨涂布法,帘幕涂布法,熱固化型,紫外线固化型,紫外线 + 热固化型,文字油墨,感光显像型,热固化型,紫外线固化型,油墨用途分类 (1)：,Nov, 2002,防蚀刻油墨,丝网印刷法,喷墨涂布法,帘幕涂布法,感光显像型,热固化型,紫外线固化型,防镀金油墨,热固化型,绝缘介质油墨,感光显像型,热固化型,油墨用途分类 (2)：,Nov, 2002,填充剂使用之目的及种类：,目的： 主要是油墨上强化剂之使用，增加油墨之特性如耐热性及铅笔硬度之测试。,种类： BaSO4, SiO2, Talc（云母）,主要成份：,Barium Sulfate,:,BaSO4,Silica,:,SiO2(可使油墨表面粗化）,Talc,:,3MgO4SiO2H2O,Nov, 2002,感光防焊油墨标准工艺流程：,酸处理，机械研磨 (针辘，不织布刷轮，喷砂/火山灰磨板),丝网印刷法，帘幕涂布法，喷涂法， 滚轮涂布法,预烤 (立式烤箱，隧道式烤箱) 75oC，4060分钟,图形转移 (紫外线照射) 300700mJ/cm2,1.0wt% Na2CO3 30oC，6090秒,(立式烤箱，隧道式烤箱) 150oC，6090分钟,前 处 理,油 墨 印 刷,预 烤,曝 光,显 影,後 固 化,Nov, 2002,前处理：(酸处理，研磨),目的： 通常是以酸处理将基板/铜板表面之氧化物及油污去除掉，及再加刷磨把板面加以粗化成凹凸狀，增加油墨与基板之密著性。,研磨方法： 一般机械性研磨采用针辘/尼龙擦轮 Nylon Brush，不织布刷轮Buff，铝粉喷砂Jet Scrubbing /火山灰磨板Pumice Scrubbing等。另一方面，前处理方法也有化学研磨Chemical Treatment之方法。,Nov, 2002,前处理：(酸处理，研磨),機械刷磨 化學微蝕,Nov, 2002,前处理加工於研磨後，若水洗不足时板面上残留物化学药物时，油墨与铜板间之密著性便会降低；同时，油墨之耐热性、耐酸碱性及耐镀金性等也会因而降低。,【注意事项】,Nov, 2002,油墨涂布：,涂布方法方面，一般业界以丝网印刷及帘幕涂布为主，亦有以喷墨涂布方法涂布。目前喷涂方法涂布开始普遍。 丝网印刷法： 以3651T (即90125 mesh) 的网纱，并以2025角度斜拉网，网浆厚度约25微米 (约需覆盖35次)，刮刀角度1015，刮刀压力6kg/cm2，刮刀行速10cm/sec。一般采用10mm厚刮刀，刮刀硬度为6575度,Nov, 2002,帘幕涂布法： 帘幕型造器夹缝宽0.5mm，进板速度90m/min，油墨黏度6090秒 (以Din Cup No.4 测量)，湿膜油墨重量约100120g/m2。 喷墨涂布法： 有压缩空气喷涂机及离心力静电喷涂机两种，因未有一定规格，需以每部机器实验生产参数。,油墨涂布：,Nov, 2002,防焊油墨涂布方法分类及其特长：,丝网印刷,帘幕涂布,喷墨涂布,生 产 性,一般,优,良,涂 布 效 能,优,良,差,导通孔显影性,一般,优,优,导通孔塞孔能力,良,差,差,线路间气泡问题,一般,优,良,细线路上油墨厚度,一般,差,一般,Nov, 2002,油墨厚度： 标准油墨厚度：10 25 微米 (线路面油墨，固化後测量) 适当油墨厚度：15 25 微米 (线路面油墨，固化後测量),油墨厚度太薄 (10微米以下)： 耐热性、耐酸碱性、耐镀金性及铅笔硬度等降低，油墨容易出现剥落。 基材上容易发生长胖 (Halation) 及背光渍 (Back Side Exposure) 问题。,【注意事项】,Nov, 2002,【注意事项】,油墨厚度太厚 (25微米以上)： 侧蚀扩大。 溶剂难以在预烘工序时挥发，容易出现黏曝光底片及曝光後出现菲林压痕 耐热性、耐酸碱性、耐镀金性等降低,黏度稀释： 如使用丝网印刷法，油墨加入溶剂稀释后，线路边角位油墨厚度将会偏薄，尽可能避免。 帘幕涂布法及喷墨涂布法，则因为操作方法，必须把油墨稀释，请根据每种油墨的技术资料册，使用该适当的溶剂种类及份量。,Nov, 2002,静置时间：,15 30 分钟 目的： 不论使用何种方法涂布，多少总有气泡留在线路之间，为免油墨涂层穿破或不平均，在预烘前需静置15-30分钟，让气泡穿破及油墨整平。,Nov, 2002,预烤：,目的： 把油墨内所含有的部份有机溶剂挥发，形成乾燥膜，从而进行曝光加工。,烤箱之种类： 隧道式热风循环烤箱及立式热风循环烤箱。,Nov, 2002,两次单面印刷，并作两面同时曝光 第一面: 75C / 15-25分钟 (热风循环烤箱) 第二面: 75C / 25-35分钟 (热风循环烤箱) 双面印刷双面曝光 或 单面曝光 75C / 40-60分钟 (热风循环烤箱),【标准条件】,Nov, 2002,【注意事项】,预烤不足时，将有下列情况发生： 油墨表面乾燥不足，曝光时会粘曝光底片，或油墨面出现曝光压痕。 显影时油墨容易被显影药液侵蚀，侧蚀因而扩大，容易出现SMT Pad间油墨脱落问题，严重时更会使油墨表面白化现象。,Nov, 2002,【注意事项】,预烤过度时，将有下列情况发生： 热硬化树脂会开始化学交联反应，造成显影不净、无法显影的问题；特别是以两次单面印刷，并作两面同时曝光方式生产时，第一面印刷的油墨比较容易预烘过度，必须遵守所使用的油墨技术资料册上的预烘极限，作为生产条件。,Nov, 2002,静置冷却：,10-20 分钟 目的： 预烤後由烘烤风箱取出，必须冷却至室温才可进行曝光，速冷风冷却或自然冷却皆可。否则，於曝光加工时，容易出现菲林压痕问题。 【注意事项】 小心冷风机或空调系统滴水，油墨沾水後亦会慢慢开始化学交联反应，造成难以显影问题。,Nov, 2002,曝光：,目的： 曝光加工主要利用UV紫外线照射把图形转移至油墨上。油墨内之感光起始剂受到UV紫外线照射後，帮助油墨内光敏聚合反应开始，形成高分子聚合物。 (基於不同油墨之种类及印刷之厚度，曝光量之调校必须参考油墨技术资料),Nov, 2002,一般采用7仟瓦特曝光机，配合超高压水银灯或卤素灯。 油墨感光波长： 365nm 可使用曝光量范围： 150-500mJ/cm2 (可使用ORC UV351曝光表测量) Stouffer 21格曝光尺： 9-11格,【标准条件】,Nov, 2002,【曝光示意圖】,油墨層,銅箔及基板,UV-Radiation Energy Distribution in the Resist,Ideal Energy Distribution,Actual,UV-Energy,Resist x-axis,玻璃或有機框體,曝光底片,底片保護膜,電介質,Nov, 2002,【注意事项】,曝光量需要随油墨厚度而调整： 油墨厚 曝光量高 油墨薄 曝光量低 如曝光能量不足时： 侧蚀扩大。 油墨剥落。 显影後，油墨表面白化。,Nov, 2002,如曝光能量过高时： 基材表面出现背光渍 (鬼影)。 油墨边缘出现长胖Halation增生现象。,【注意事项】,Nov, 2002,曝光加工时油墨化学结构反应 (1) 1. 感光起始： I I * I * R * I * I 2. 开始反应： R+ M RM 3. 成长反应： RM+ M RM2 RM+ M RMn+1 RMm+ RMn Pm+n 4. 停止反应： RMm+ RMn Pm +Pn I = 感光起始剂 M = 反应性单份子 P = 高份子聚合物,Nov, 2002,曝光加工时油墨化学结构反应 (2) 感光起始剂 R H R + CH2=CHCOOR RCH2C COOR H H H RCH2C + CH2=CHCOOR R-(CH2C)CH2C COOR COOR H H H H RCH2C + RCH2C RCH2C-CCH2R COOR COOR ROOC COOR RCH2 CH=CHR + ROOC COOR H RCH2C + T RCH2CH2COOR + T COOR,Nov, 2002,静置时间：,10 30 分钟 目的： 曝光完成後，光敏聚合反应仍继续进行，因此静置时间的目的是让光敏聚合反应完全。,Nov, 2002,显影：,目的： 显影之主要目的是将因没有受到UV紫外线照射而架桥之油墨除去。,显影加工时油墨化学结构反应：,【标准流程】 显影 (1wt%碳酸钠，30C，60-90秒) 水洗 乾板,反應式分解如下：,Nov, 2002,【显影加工时油墨化学结构反应： 】,Nov, 2002,显影药液浓度低时：显影性下降 显影药液浓度高时：显影性下降 、 油墨表面白化 、 侧蚀扩大 药液温度低时： 显影性下降 药液温度高时： 油墨表面白化 、侧蚀扩大 药液喷压低时： 显影性下降 药液喷压高时： 油墨表面白化 、侧蚀扩大 空网柯式印刷时，小孔容易被油墨填塞；如果需要把孔内油墨冲走，显影操作条件将需适量改变。,【注意事项】,Nov, 2002,後固化 (最終固化)：,目的： 於显影加工後必须经过高温烤板，目的是使油墨内热固化之化学结构反应架桥。,【标准条件】 150C / 60-90分钟 (循环热风烤箱),【注意事项】 固化不足时，防焊油墨的耐热性、耐碱性及电阻值将会下降。 固化过度时，防焊油墨的耐酸性及耐镀金性将会下降。,Nov, 2002,後固化加工时油墨化学结构反应 (1)：,Nov, 2002,後固化加工时油墨化学结构反应(2)：,Nov, 2002,文字油墨：,热硬化型及紫外线硬化型文字油墨皆可使用；在防焊油墨固化前或之後，亦可印刷文字油墨。,【注意事项】,Nov, 2002,其他注意事项：,停放时间： 由印刷後至显影完毕为止，尽可能在12-24小时内完成。 线路板之搬运： 显影後，防焊油墨硬度较低，容易被碰伤擦花；在固化完成前，线路板之间需要使用纸张或胶片分隔，并小心搬运。 热风整平 (喷锡) 後，锡层会高出油墨表面，叠板时容易令防焊油墨被碰伤擦花；线路板之间需要使用纸张或胶片分隔，并小心搬运。,Nov, 2002,线路板重工： 印刷或预烘後，如需要把防焊油墨退洗，只须先预烘，再在显影槽内喷洗2-3 分钟，以确保孔油墨被完全清洗。如有退洗大量重工板後，显影药液会严重老化，请更換新显影药液作正常生产。 曝光或显影後，如需要把防焊油墨退洗，需先浸碱性药液 (5% 氢氧化钠 / 50C)，浸洗时间5-15分钟，再以软刷将半分解的油墨残渣清除。剥除防焊油墨後，碱性药液可能会残留於板面上，需再进行前处理後，再重新涂布。,其他注意事项：,Nov, 2002,室内温度范围： 18 22C 注意事项： 室内温度过低时，感光度会下降。 室内温度过高时，会发生黏曝光底片或曝光真空压痕。 湿度范围： 50 60% 注意事项： 湿度过低时，会产生静电 湿度过高时，会发生黏曝光底片或曝光真空压痕,室内环境管理：,Nov, 2002,照明光源： 以黄色萤光灯，为最理想。 静置於白色萤光灯下30分