覃士雙 黃慶衛(wèi)

（深南電路有限公司，廣東 深圳 518053）

1 問(wèn)題與原因推斷

1.1 問(wèn)題的鎖定

分析印制板塞孔掉油板件可以發(fā)現(xiàn)，塞孔掉油的區(qū)域普遍存在油墨發(fā)白現(xiàn)象，使用3M膠帶對(duì)發(fā)白區(qū)域進(jìn)行油墨附著力測(cè)試，即出現(xiàn)不定位的油墨脫落。取切片對(duì)發(fā)白區(qū)域進(jìn)行觀察，確認(rèn)在塞孔孔口處，表面油墨與銅面出現(xiàn)了分層，形成了未被油墨覆蓋的密封區(qū)域（圖1）；由于此密封區(qū)域的出現(xiàn)，光線(xiàn)可透過(guò)此區(qū)域?qū)?yīng)的表面油墨，目視即出現(xiàn)了油墨發(fā)白現(xiàn)象；同時(shí)表面油墨由于失去了附著面，使用機(jī)械力進(jìn)行撕扯時(shí)油墨也出現(xiàn)了脫落。

圖1 塞孔掉油切片圖

1.2 產(chǎn)生機(jī)理的推斷

通過(guò)加工過(guò)程的跟進(jìn)，油墨發(fā)白現(xiàn)象鎖定在后固化的過(guò)程中出現(xiàn)。后固化時(shí)，油墨經(jīng)歷了物相的轉(zhuǎn)變，由液態(tài)到玻璃態(tài)，再到固態(tài)，對(duì)應(yīng)的體積也經(jīng)歷了先膨脹后收縮的變化；塞孔油墨在膨脹過(guò)程中將表面油墨頂起，使之與銅面分開(kāi)，在收縮時(shí)由于膨脹程度的不一，加之油墨已經(jīng)完全固化失去了流動(dòng)性而無(wú)法復(fù)原可作為產(chǎn)生機(jī)理的推斷之一。

在對(duì)失效切片進(jìn)行觀察的過(guò)程中，出現(xiàn)塞孔發(fā)白的塞孔內(nèi)部機(jī)表面均有大小及個(gè)數(shù)不一的氣泡存在，其出現(xiàn)的概率及程度較之于底厚徑比板件為底；孔內(nèi)及表面的氣泡在油墨固化過(guò)程中受熱劇烈膨脹是否會(huì)將表面油墨頂起，也是機(jī)理的推斷之一。

此外，塞孔掉油的板件其切片也出現(xiàn)了塞孔油墨與孔壁分層的現(xiàn)象，且部分分層表現(xiàn)出從孔內(nèi)延伸至表面，與圖一顯示的密封區(qū)域相連。塞孔內(nèi)部與銅面的分層是否是孔內(nèi)存在水汽，在后固化時(shí)氣化為水蒸氣，水蒸氣沿著孔壁向孔外運(yùn)動(dòng)，至孔口處將油墨頂起，最終導(dǎo)致密封區(qū)域的出現(xiàn)也是機(jī)理的推斷之一。

綜上所述，溶劑的膨脹運(yùn)動(dòng)、水汽的揮發(fā)以及氣泡的揮發(fā)是本文研究高厚徑比板件塞孔掉油的主要推斷；其他如塞孔油墨與表面油墨的匹配性、銅面氧化等導(dǎo)致油墨脫落的因素不在本文范圍之內(nèi)。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 板件選擇

選擇板厚3.0 mm，鉆孔孔徑0.6 mm板件 （孔數(shù)1000）

2.2 試驗(yàn)條件

孔內(nèi)水汽的模擬可通過(guò)降低前處理速率以改變烘干的程度；孔內(nèi)油墨氣泡的出現(xiàn)是塞孔的過(guò)程中產(chǎn)生，通過(guò)反復(fù)摸索，通過(guò)改變?nèi)准庸r(shí)的速率可以有效的改變；溶劑的揮發(fā)主要在后固化的低溫階段產(chǎn)生，試驗(yàn)中直接延長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)的低溫時(shí)間。

以上述三個(gè)主要推斷為試驗(yàn)方向，最終確定如下三個(gè)試驗(yàn)因子并設(shè)計(jì)了具體的試驗(yàn)思路：

表1 塞孔冒油改善試驗(yàn)因素水平表

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 水汽的影響

試驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果如下表2所示。

表2 水汽的影響

2 m/min過(guò)前處理后的板件目視可見(jiàn)孔內(nèi)有水汽存在，1 m/min過(guò)前處理后的板件為保證水汽的充分揮發(fā)前處理后加烘75 ℃×8 min。

從試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，完全烘干后的板件基本未出現(xiàn)塞孔發(fā)白/掉油現(xiàn)象，而又水汽殘留的板件均出現(xiàn)了塞孔掉油缺陷，其與上文的推斷基本一致。

從試驗(yàn)可以確認(rèn)孔內(nèi)的水汽對(duì)塞孔掉油有直接影響，在PCB加工過(guò)程中不僅是前處理過(guò)程，塞孔加工過(guò)程的溫濕度管控也至關(guān)重要，溫濕度的波動(dòng)會(huì)使銅面發(fā)生水汽的液化現(xiàn)象，也會(huì)對(duì)塞孔掉油產(chǎn)生影響。

3.2 氣泡的影響

試驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果如下表3所示。

板件在塞孔時(shí)由于不是真空環(huán)境，在網(wǎng)版通道內(nèi)，板件的孔內(nèi)均存在有氣泡；塞孔時(shí)若速度過(guò)快，孔內(nèi)的氣泡。

被油墨封住無(wú)法排出的概率將增大，降低塞孔速率，孔內(nèi)及網(wǎng)版內(nèi)的氣泡在塞孔油墨進(jìn)入的過(guò)程中將被推出，與此對(duì)應(yīng)被油墨包圍而封住的概率將下降。

從試驗(yàn)結(jié)果可以確認(rèn)，孔內(nèi)的氣泡減少可在一定程度上降低塞孔處油墨發(fā)白的概率，特別是塞孔孔口表面油墨氣泡的減小對(duì)掉油的貢獻(xiàn)。對(duì)應(yīng)的切片圖2所示。塞孔后加工表面油墨時(shí)被表面油墨及塞孔油墨共同包圍的氣泡也有較大影響，也需通過(guò)如降低絲印速率等方式進(jìn)行改善。

表3 氣泡的影響

圖2 塞孔發(fā)白-氣泡的影響

3.3 溶劑揮發(fā)的影響

試驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果如下表4所示。

表4 溶劑的影響

由于溶劑是在低溫階段即開(kāi)始揮發(fā)，此時(shí)油墨還未開(kāi)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，在此階段控制揮發(fā)的速率，避免激烈的揮發(fā)過(guò)程，同時(shí)保證其揮發(fā)的完全，可有效解決溶劑的揮發(fā)導(dǎo)致的表面油墨被頂起。通過(guò)控制塞孔油墨的揮發(fā)過(guò)程可以有效的解決塞孔油墨掉油現(xiàn)象

4 試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)，有效解決高厚徑板件塞孔掉油的控制措施為：

（1）控制孔內(nèi)無(wú)水汽產(chǎn)生及殘留：降低前處理速率、提高烘干溫度或是延長(zhǎng)烘干段長(zhǎng)度。

（2）塞孔內(nèi)氣泡的控制：降低塞孔速率、降低塞孔后絲印面油速率，合理調(diào)整油墨粘度

（3）使溶劑緩慢的揮發(fā)完全：主要是從更低的溫度開(kāi)始烘烤并延長(zhǎng)低溫時(shí)間、增加低溫溫區(qū)。

上述三個(gè)改善方向在我公司已有效解決板厚3.2 mm及以下，最小孔徑0.25 mm及以上板件的油墨塞孔加工。