阻焊丝印入孔分析与改善.doc

阻焊入孔问题的分析和改善摘 要 阻焊入孔问题是PCB制作中较为棘手的问题之一，问题可能导致后续焊锡不良，影响客户端的使用。本文通过正交试验，对网板目数、丝印速度、丝印挡点大小、曝光能量等12个影响因素进行研究，总结处理了阻焊入孔问题产生的原因，并提出了相应的改善方案。关键词 阻焊入孔；丝印；正交试验Analysis and Improvement on Solder Mask Penetrating HolesLIU Ke-gan LIU Dong SONG Chao-wen ZHU Tuo LIANG Shui-jiaoAbstract Solder mask penetrating holes is a problem that may lead to poor soldering, and thus affects the function of the PCB. This paper designs an orthogonal experiment to research on the 12 related factors such as stencil mesh, silk screen speed, silk screen block pad size, exposure energy, etc. From the experiment, this paper finds out the causes and put forward the improvements accordingly.Key words Solder Mask Penetrating Holes; Silk Screen; Orthogonal Experiment1 前言用于通信领域的PCB在不断的更新换代，无论是设计方案还是制作技术，都向着高精尖方向发展。通信设备中使用的PCB对散热和信号的损耗控制要求较高，所以客户对阻焊入孔不良问题提出了更严格的控制要求。阻焊入孔问题是PCB制造工序中难点问题之一，本文通过研究测试存在阻焊入孔问题的生产板，经过对网板目数、丝印速度、丝印挡点大小、曝光能量等12个影响因素设计正交试验，提出了一种改善阻焊入孔的方法。2 研究过程2.1问题分析如图1、2所示，绿油入孔一般为VIA孔，孔径在0.25-0.50mm，尤其在焊接PAD及BGA区的孔。 图1 绿油入孔位置 图2 绿油入孔切片图表1 不同型号的问题分析序号型号客户原稿设计生产稿设计阻焊制作方式绿油最小厚度（客户要求）孔铜厚度（最小）Via孔（min）阻焊开窗Via孔钻刀（min）阻焊开窗1A0.25mm比孔大比PAD小0.25mm钻刀+0.2mm静电喷涂线角、线面：7um25.4um2B0.25mm比孔大比PAD小0.275mm钻刀+0.2mm静电喷涂线角、线面：7um20um3C0.25mm部分孔有单面盖油0.25mm钻刀+0.2mm档点网制作线角、线面：7um25um备注以上型号均为光亮绿油生产。2.2实验设计2.2.1 绿油入孔的因素造成绿油入孔的因素有以下几点：A、刮胶新旧程度；B、丝印网纱；C、刮胶硬度；D、丝印速度；E、丝印压力；F、丝印方式；G、索纸方式；H、丝印刮刀角度；I、丝印档点大小；J、曝光菲林开窗大小；K、曝光能量；L、显影速度。针对以上绿油入孔的问题，根据绿油入孔的因素做DOE实验设计，找出绿油入孔的主要因素，并寻求最优参数组合，以便解决绿油入孔的问题。2.2.2实验因子水平确定表2 试验参数设定序号因子水平121A刮胶新旧新旧2B丝印网版目数43513C刮胶硬度75804D丝印速度565E丝印压力kg/cm24.25.26F丝印方式单面丝印双面丝印7G索纸方式每丝印1Pnl梭纸一张每丝印5Pnl梭纸一张8H刮胶角度70809I丝印档点大小钻刀+6mil钻刀+10mil10J曝光菲林开窗大小钻刀+6mil钻刀+8mil11K曝光能量10格露铜12格露铜12L显影速度3.0m/min2.5m/min2.3实验过程及结果2.3.1考核指标绿油入孔比例、油墨厚度（综合评分方法：100-绿油入孔比例为绿油入孔考核分数，油墨厚度考核指标为线面油墨厚度0-5um为20分、6-10um为40分、11-15um为60分、16-20um为80分、21um以上为100分）。2.3.2实验过程及结果表3L16（212）ABCDEFGHIJKL实验结果综合评分绿油入孔比例绿油厚度比例评分厚度评分实验方案及结果11111111111115%95188017521111111222228%9222100192311122221111250%501360110411122222222150%501880130512211221122135%651040105612211222211225%75156013571222211112225%95104013581222211221115%951260155921212121212115%8513601451021212122121215%8515601451121221211212210%901260150122222121212118%921040132132211221122118%9210401321422112212112215%851040125152212112122125%958401351622121122112110%901040130综合可比性对照表T1113710471129115411541212119610871057112511191104yi=2231各因子Ti=2231T2109411841102107710771019103511441174110611121127T1平均142 131 141 144 144 152 150 136 132 141 140 138 最优水平组合：A1B2C1D1E1F1G1H2I2J1K1L2T2平均137 148 138 135 135 127 129 143 147 138 139 141 R5 -17 3 10 10 24 20 -7 -15 2 1 -3 因子主、次排序：F、G、B、I、D、E、H、A、C、L、J、K2.3.3实验结果图片 图3 一般参数绿油入孔切片图 图4 优化参数无绿油入孔2.3.4小结(1) 最佳参数通过上述实验可以得知本实验的最优参数如表5所示。表4最佳参数序号条件参数1刮胶新旧使用新刮胶2丝印网版目数51T丝网3刮胶硬度75度4丝印速度5档5丝印压力4.2 kg/cm26丝印方式单面丝印7索纸方式每丝印1PNL索纸1张8刮胶角度70度9丝印档点大小10mil10曝光菲林开窗大小单边6mil11曝光能量10格12显影速度2.5m/min(2) 影响绿油入孔因素排序：丝印方式索纸方式网版目数丝印档点大小丝印速度丝印压力丝印刮刀角度刮胶新旧刮胶硬度显影速度曝光菲林开窗大小曝光能量2.4结果讨论(1) 从实验结果可以看出，刮胶的硬度、曝光菲林开窗的大小、曝光能量以及显影速度对绿油入孔的影响非常小，而事实上，当丝印时绿油未入孔，曝光菲林开窗大小、曝光能量以及显影速度都不影响绿油入孔的问题，而当丝印时绿油已经入孔，增加阻焊曝光菲林开窗大小、降低曝光能量及显影速度不但不能解决绿油入孔的问题还会造成断绿油桥的问题。(2) 影响绿油入孔的主要因素是：丝印方式、索纸方式、丝印网版目数以及丝印档点开窗大小，但是影响绿油厚度的主要是丝印网版的目数，因此我们批量验证的参数选择次优组合，即从A1B2C1D1E1F1G1H2I2J1K1L2更改为A1B1C1D1E1F1G1H2I2J2K1L1。3 实验验证3.1验证试验准备选取一款光亮绿油板；孔铜要求：20um；最小钻刀：0.2mm。3.2实验参数确定表5 验证试验参数序号条件参数1刮胶新旧全新刮胶2丝印网版目数43T丝网3刮胶硬度75度4丝印速度5档5丝印压力4.0 kg/cm26丝印方式单面丝印7索纸方式每丝印1PNL索纸1张8刮胶角度70度9丝印档点大小5mil（0.125mm）10曝光菲林开窗大小单边4mil11曝光能量10格12显影速度3.0m/min3.3实验结果按以上流程生产实验板250PNL，经检查，无绿油入孔产生。图5 验证试验无绿油入孔图4 结论4.1建议客户不允许绿油入孔的生产参数控制表6 建议生产参数一览表序号流程参数1前处理正常前处理2丝印第一面对位：用专用对位膜调整好位置后丝印刮胶：全新刮胶网纱：43T网纱刮胶硬度：75度丝印速度：5档丝印压力：4.0-5.0kg/ cm2索纸方式：每丝印1PNL索纸一张丝印刮刀角度：约70度左右丝印档点大小：钻刀单边加4mil（0.1mm）3预烘75/30min4曝光正常曝光参数5显影曝光面向下显影，显影下压1.0 Kg/cm2，上压全开，速度3m/min6IPQA全检 7高温固化155/30min；8第二面前处理单面磨板9丝印第二面同第一面