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绿油工序工艺培训教材 Preparedby 刘德志Date 2010 3 10 GuangzhouMeadvilleElectronicsCo Ltd 广州美维电子有限公司 1 目录 第一部分 概述 1 1阻焊的用途1 2阻焊膜的分类1 3本公司阻焊的制作现状 第二部分 工艺简介 2 1油墨的组成成分介绍2 2工艺流程介绍2 3制作中的工艺控制 2 目录 第三部分 网版制作工艺 3 1丝网介绍3 2制网工艺流程 第四部分 静电喷涂简介 4 1静电喷涂工作原理4 2静电喷涂工艺参数控制 3 第一部分概述 1 1阻焊的用途阻焊 SolderMask 简称SM 其作用在于保护PCB表面的线路 由于表面绿色油墨使用较为广泛 因此常称为绿油 其主要作用如下 1 防止焊接时线路间产生桥接短路 2 减少非焊接区域上焊锡消耗 3 提高永久性的电气环境和抗化学保护层 防止板面受潮和外来损伤 4 使印制板涂上漂亮的 外衣 更加美观 4 1 2阻焊膜的分类 1 2 1从油墨的感光类型来分 可分为感光型及非感光型 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 其他位则漏油的丝印网进行制作 其工艺简单 性能可靠 但在印板过程中存有局限性 而感光型油墨则可以采取多种涂覆方式 通过曝光显影形成图形 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 5 1 2阻焊膜的分类 1 2 2从显影方式上来分 油墨可分为水溶性显影 即常用的K2CO3溶液 和溶剂型显影两种油墨 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 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 6 1 2 3从油墨的组成成分上来分 可分为纯环氧树脂类 环氧丙烯酸共聚合物类 环氧丙烯酸混合物类和丙烯酸类 对于油墨制造商来说 环氧树脂类的制作成本高于丙烯酸类 但其的阻焊性能及物理化学性能均优于丙烯酸类 1 2 4从油墨的制作方式上可分为丝网印刷 幕帘涂布 静电喷涂 辊涂 气式喷涂等方式 业界广为采用的为丝网印刷 静电喷涂及幕帘涂布 1 2阻焊膜的分类 7 本公司现广泛采用的是液态感光绿油 现存两种工艺方式在大批量生产 即1 丝印绿油 ScreenPrint 2 静电喷涂 SprayCoating 在后面内容将分丝印绿油及涂布绿油两种不同的绿油制作方式进行介绍 1 3本公司阻焊膜制作现状 8 第二部分工艺简介 2 1油墨的组成成分介绍2 2工艺流程介绍2 3制作中的工艺控制 9 2 1油墨的组成成分介绍 油墨的组成本公司现所用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 具体数字根据各自配方不等 混合的油墨成分如下 10 2 2工艺流程介绍 板面前处理 塞孔 曝光 显影 非塞孔板 喷涂 或丝印 低温预烤 高温后烤 11 2 2工艺流程介绍 板面前处理 Pre cleaning 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 塞孔 S MPlug 通过塞孔铝片或有负性图形的网版将油墨塞挤进过电孔内进行填充 绿油的涂覆 S MCoating 通过丝印或静电喷涂的方式按客户要求 将绿油均匀涂覆于板面 低温预烤 Pre cure 将湿绿油内的溶剂蒸发掉 板面绿油初步硬化准备曝光 12 2 2工艺流程介绍 曝光 Exposure 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 Developing 将曝光时遮光区域的绿油冲洗掉 以符合客户的要求 应该盖绿油的部位盖绿油 要求铜面裸露的部位铜面裸露 高温后烤 Thermalcuring 将绿油彻底固化 表面形成稳固的交联网状结构 以满足油墨之电气及物理化学性能 13 2 3制作中的工艺控制 板面前处理 氧化铝粉磨板机 氧化铝粉浓度 15 21vol 参考 测试方法 开机搅拌氧化铝粉槽20分钟左右 用烧杯取100ml 静置 待火山灰 氧化铝粉完全静置下来 检查氧化铝粉所在刻度 15 21间为正常 18为佳 磨痕宽度 10 2mm 参考 磨痕宽度的大小代表着板面粗化的程度 而磨痕宽度的均匀性则代表着板面粗化是否均匀 测试方法 1 使用手动档开动磨板机 关磨辘 运输 放入一长度18 或以上的板 2 将磨板机设置为磨痕测试模式 板进入机器后将自动运行 3 板从磨板机出来后 观察板面磨痕宽度是否均匀 测量全部磨痕的宽度 应全部在8 12mm范围内 否则应调整磨辘深度或更换磨刷 14 2 3制作中的工艺控制 磨板机高压水洗 30 50bar水压过低 夹在线间的氧化铝粉不易冲出 造成板面垃圾或影响线路间的导电性能 水压过高 板在运输过程中易卡板 损板 热风吹干温度 70 80 热风温度设置太低 板面及孔内水分不能完全吹干 印板前板面氧化 将导致绿油最终从板面脱落 热风温度设置太高 板面温度太高 亦会造成板面氧化 15 2 3制作中的工艺控制 丝印绿油控制要点 1 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 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 不足以起到绝缘作用 2 油墨的粘度粘度 有又称内摩擦力 是一层流体对另一层流体相对移动时所产生阻力 粘度过大 油墨不易透过丝网转移到承印物上 造成印刷困难 印迹缺油 粘度过小 会造成印迹过大 图形边沿模糊 粘度单位用泊 P 厘泊 cP 毫泊 mP 表示 国际粘度单位是帕 秒 Pa s 一般印刷油墨的粘度在30 300Pa s 16 2 3制作中的工艺控制 3 胶刮硬度 65 75度胶刮的硬度通常在邵氏A60 A80 之间 胶刮硬度低 适宜印表面不平的表板 因为软的胶刮能便油墨更好的透过风版面附着在板面上 但缺点是不能承受过大的压力 丝印过程中胶刮易弯曲及低分辩率 胶刮硬度高 耐溶剂 耐磨损 可以印刷更精细的图案 但同时它会使油墨的通过量较少 需较大的压力印刷 从而降低了网版的使用寿命 17 2 3制作中的工艺控制 静电喷涂控制要点1 油墨的粘度在喷涂绿油制作过程中 粘度的控制稳定与否直接影响制板的涂布效果 油墨黏度过稀 喷涂到板面上的油墨流动性太大 容易造成油墨垂流 聚油问题 油墨黏度太高 喷涂时难以形成较均匀的颗粒 一般喷涂绿油的粘度控制在55 65秒 DIN4杯 2 湿膜厚度生产前或生产过程中应取一块光铜板经过喷涂线 用湿膜测量仪对膜厚进行测试 一般膜厚控制在65 75um 其中湿膜的厚度控制主要是通过气压和移板速度来控制 压力一般控制在0 1 0 24mPa 板在喷涂室内的移动速度一般控制在1 8 2 6m min 18 低温预烤控制要点低温炉上的温度及时间设置匹配很重要 当温度过高 设置时间长 则绿油在冲板时不易从板面冲掉 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侵蚀 引致脱落 曝光能量 200 1000mj cm2每种绿油有不同的曝光能量要求 一般由Stouffer21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 直观效果很差 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 而能量过高时 绿油膨胀过大 绿油窗变小 生产时一般控制曝光能量在9 13格 2 3制作中的工艺控制 19 2 3制作中的工艺控制 真空度 自动曝光机 60mpa 手动机 80 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mylar或压克力板面射入时 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偏移 但如果抽真空效果差 mylar面或压克力板和菲林面 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或压克力板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 20 2 3制作中的工艺控制 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 一般油墨的显影时间在40 90S 根据显影时间和显影缸体的长度对不同油墨进行调整显影速度 药水浓度8 12g L药水浓度低于要求值时 显影时易出现显影不充分 从而有绿油残留 引致焊锡不良 药水浓度过高 易出现显影过量 冲松绿油 造成侧蚀严重 引致绿油从板面脱落 药水压力1 0 1 6bar 药水温度28 32 药水压力过低或温度过低 不足以显影 绿油残存 影响可焊性 药水压力过高或温度过高 冲松绿油 侧蚀严重 破坏板面绿 21 第三部分网版制作工艺 3 1丝网介绍3 1 1丝网的分类按材质分类 尼龙网 nylon 聚脂 polyester 不锈钢网 stainlesssteel 按编织结构分 平织 斜织 全绞织 半绞织按网目数分 粗目 中目 细目按编织丝的直径粗细分 薄 S 中型 T 厚 HD 22 3 1丝网介绍 3 1 2术语1 丝网目数 目是表示丝网的孔密度的数值 以1平方英寸的网孔数量表示A 亦可转换为1cm2的孔数量来表示 现多数厂家以1英寸长度范围内丝线的数量多少表示为丝网目数A 则此时公制与英制的转换关系则为Fn A 2 542 丝网开孔 指两根相邻的经线与纬线之间的内空间 规定丝网印刷油墨的平均颗粒尺寸必须小于网孔的1 3 用W表示 23 3 网丝间距 t 是一个网孔和一个网丝直径和 T 10000 Fn w dFn 丝网目数w 网孔 单位为um d 丝网直径 单位为um 4 网丝直径 未编织的网丝直径为标定值 d 阻焊膜的丝印制作选用的网纱 九成以上为平织聚脂类 白色网纱 常用网纱使用情况 36T 43T 51T 孔点网及线路网制作51T 77T 选择性沉金油墨印刷网的制作100T 120T 140T 字符网的制作 3 1丝网介绍 24 3 2制网工艺流程 绷网 洗网 涂覆感光浆 曝光显影 烘网 封网 使用 25 3 2制网工艺流程 绷网即将丝网安装并夹于专用网框上 再通过拉伸张紧达到要求 为保证图象质量 一般有如下要求 A 张力均匀 否则会因绷网不均而影响尺寸准确度及定位精度B 网纱方向一致 网纱经纬方向互成直角 C 为避免张力损失和丝网撕裂 拉网逐步张紧D 边角适当留5 10CM的余量 以避免张力过大破网 26 3 2制网工艺流程 绷好的网需进行张力测定 达到标准张力值应停止紧网 使丝网静置15分钟 进行时效处理 以便张力进一步均匀传导并便张力稳定 选用张力计测张力时 一般采用5点测量法 即网板中心与四角均匀选择5个测试点 无论哪一点经向 纬向均需测一次 张力值变化应在标准范围内 一般不应超过2N cm 正常绷好的网应放置24小时后待用 27 3 2制网工艺流程 洗网 脱脂处理为增强感光层的附着力 同时去除丝网表面的油污 灰尘 制板前需对网版作脱脂处理 脱脂处理可采用专用的 磨网膏 作轻度研磨 以帮助感光胶同丝网的粘结 此类磨网膏为单纯的工业用洗涤剂 切记不可使用家用去污剂 因其内往往会有保护皮肤的添加剂 故将严重影响感光胶层与网纱的附着力 脱脂时 用一个软毛刷将适量的脱脂剂分散在湿的丝网上面 使其静置几分钟 然后用高压水喷枪彻底冲洗 28 3 2制网工艺流程 涂覆感光层介绍两种涂覆感光层的方法 1 直接涂覆感光乳剂即采用合适之涂胶器 在丝网两侧涂上一层均匀的感光乳剂层 重氮感光聚合物或双重固化感光聚合物 2 毛细直接法即采用加贴菲林膜来代替感光层 粘贴方法如下 膜片放在一个平面上 乳剂面朝上 把经润湿的网版小心地放在膜上 使它们接触 膜片通过毛细作用被吸附到丝网上 用一个刮刀将多余的水刮除 后送入烘箱内干燥 干燥后取下菲林保护塑料片基 等待曝光 29 3 2制网工艺流程 曝光1 在已烘干的感光版膜上帖好黑菲林进行真空曝光 曝光时间可通过曝光计算器 一种测试菲林 进行确定 2 曝光计算器 由五个分别带有不同滤光片的清晰圆靶列组成 使抵达模版的光分别减少原来的100 70 50 33 25 进行试曝后选取最佳效果的百分比乘以试曝时间即实际曝光时间 30 3 2制网工艺流程 显影与冲洗1 冲洗网版需采用均匀精细的喷雾 高压水枪的压力以不损伤膜版边缘为限 2 网版冲洗的水温应为室温 15 25 水温过高会造成膜版过度膨胀 图形边缘模糊 水温过低 显影时间长浪费资源 3 高压水枪应移动冲洗 以避免压力集中损伤图形边角 干燥显影并清水冲洗后 应送至烘箱干燥 31 第四部分喷涂工艺介绍 4 1静电喷涂工作原理 绿漆经由喷杯转动之高速旋转动作反应分裂形成细小微粒 并经由高电压产生器所产生之高电压附着到绿漆 使成为带负电