王康兵 周 剛 曾祥福

（廣東科翔電子科技股份有限公司，廣東 惠州 516081）

0 前言

在印制電路板（PCB）制作過(guò)程中，當(dāng)銅厚超過(guò)71 μm進(jìn)行阻焊印刷時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)油墨起泡這種異常的困擾。起泡的產(chǎn)生主要可以分為以下兩種情況：一種是因油墨的自身特性在多次印刷時(shí)殘留于線路間的氣泡無(wú)法有效排出；另一種是因厚銅板在做線路時(shí)，蝕刻毛邊比較大，導(dǎo)致線路拐角間的粗糙度較大與網(wǎng)版摩擦易產(chǎn)生靜電，靜電吸附使PCB表面尤其是線路拐角處隱藏一些質(zhì)量輕的氣體雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)油墨覆蓋后就形成了氣泡。這些無(wú)法去除的氣泡在阻焊固化就形成了大量空洞，在做化學(xué)鍛金或熱風(fēng)整平焊錫時(shí)這些空洞會(huì)有滲金短路或脫離沾錫的風(fēng)險(xiǎn)。

1 阻焊油墨氣泡問(wèn)題分析

1.1 原生產(chǎn)流程

原生產(chǎn)流程是在阻焊前處理后進(jìn)行阻焊印刷、預(yù)烤、曝光、顯影、綠檢、后固化，后固化的板子再重復(fù)一遍前面的所有步驟，簡(jiǎn)稱兩次印刷。一次印刷和二次印刷因?yàn)榇嬖趯?duì)位偏差的緣故，一般情況二次印刷的阻焊開(kāi)窗會(huì)比一次印刷的阻焊開(kāi)窗單邊大50 μm，同時(shí)保證二次印刷后在板面的油墨在后固化的過(guò)程中侵流對(duì)開(kāi)窗邊緣線沒(méi)有影響。

1.2 問(wèn)題分析

原生產(chǎn)工藝中，由于線路毛邊長(zhǎng)短不一，以及因電鍍晶格高低不平導(dǎo)致的面銅粗糙度過(guò)大等一系列板面問(wèn)題導(dǎo)致阻焊印刷難度大。如果采用一般常規(guī)的方法去實(shí)施，就會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：

（1）常規(guī)印刷油墨粘度在180～220 Pa.s，網(wǎng)印過(guò)程中在絲印2刀及以上時(shí)，因銅面的不平整與油墨接觸角過(guò)大導(dǎo)致產(chǎn)生了氣泡無(wú)法跟隨刮刀與板面相交線排出，同時(shí)因油墨粘度較大、表面張力過(guò)高，被再次油墨覆蓋的氣泡不易于從油墨皮層溢散。

（2）43T網(wǎng)版正常（5.4～6.5 g/ft2）的濕重，在常規(guī)阻焊印刷中可產(chǎn)生18～22 μm的油墨厚度，但因銅面晶格高低差過(guò)大，同時(shí)網(wǎng)版開(kāi)口率過(guò)高導(dǎo)致阻焊印刷下墨量過(guò)重反而無(wú)法有效填平板面高低差。

（3）厚銅板蝕刻毛邊比較大，導(dǎo)致線路拐角間的粗糙度較大在經(jīng)過(guò)阻焊印刷時(shí)極易產(chǎn)生靜電，這些帶有電荷的位置被吸附著質(zhì)量輕的氣體雜質(zhì)，沒(méi)有排出的氣體雜質(zhì)保留于油墨皮層中就直接形成了阻焊起泡。

2 解決方案

為解決原制作方案出現(xiàn)的油墨粘度較大、表面張力過(guò)高、下墨量過(guò)大、蝕刻毛邊大、靜電氣體雜質(zhì)等一系列異常因素導(dǎo)致阻焊起泡的產(chǎn)生，現(xiàn)提出一套新型的制作方案，新型制作方案采用的技術(shù)方案如下：

（1）在制作線路時(shí)，需通過(guò)首片試板來(lái)調(diào)節(jié)藥水濃度，上下噴壓、pH值及藥液溫度保證蝕刻因子在4.0以上，同時(shí)新增二流體補(bǔ)充蝕刻以達(dá)到改善線路毛邊的作用。

（2）阻焊調(diào)油時(shí)，主劑與固化劑充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠓娇商砑酉♂寗♂寗┨砑臃椒ㄊ窍忍砑?0 mL，再通過(guò)過(guò)程粘度監(jiān)控逐一添加少量稀釋劑，最終油墨粘度80～100 Pa.s.（不常規(guī)印刷）。靜置30 min后方可使用（需注意開(kāi)罐后的油墨有效期為24 h，超過(guò)管控時(shí)間需報(bào)廢處理）。通過(guò)低粘稠度油墨在剪切力的作用下，所具備的良好的流動(dòng)性來(lái)填補(bǔ)厚銅板板面的凹坑。為第二次、第三次印刷提供良好的承印面。

（3）將第一次印刷的43T網(wǎng)版更換為100 T網(wǎng)版，濕重管控（0.8～1.2 g/ft2），印刷油墨厚度5～8 μm，通過(guò)改變網(wǎng)版的開(kāi)口率來(lái)直接決定網(wǎng)版油墨的下墨量，以達(dá)到通過(guò)一層薄薄的油墨層來(lái)直接改善厚銅板板面高低不平的特性，為第二次、第三次印刷提供良好的承印面。

（4）厚板阻焊絲印后，板面油墨的靜置時(shí)間和抽真空對(duì)于改善阻焊起泡的作用非常重要。一般情況下，厚銅板在絲印后需要靜置30 min，在靜置過(guò)程中非牛頓體油墨在不接受剪切力的作用下，它所具備固態(tài)的特性才慢慢顯現(xiàn)出來(lái)。靜置后直接放入真空機(jī)腔體內(nèi)抽真空，需要抽3次真空，每次真空時(shí)間30 min。相同壓力分段真空使油墨和板面的接觸面積逐步增大到一個(gè)最大值，同時(shí)需注意通過(guò)反復(fù)的抽真空導(dǎo)致板面油墨中的溶劑以大部分揮發(fā)，若采用40 min 70 ℃的預(yù)烤參數(shù)會(huì)直接把油墨烤死導(dǎo)致顯影不凈，所以此次預(yù)烤的參數(shù)需重新調(diào)整為25 min 70℃，保證剩余的溶劑可以充分揮發(fā)。

（5）新增第二次、第三次阻焊印刷，網(wǎng)版統(tǒng)一采用77T空斜網(wǎng)，濕重管控（3.0～3.5 g/ft2），印刷油墨厚度為10～15 μm。第一次印刷作為改善承印板面的平整性外并未有其他增厚作用，通過(guò)后兩次的阻焊印刷可直接確保厚銅板線路拐角處油墨厚度達(dá)IPC-600標(biāo)準(zhǔn)8 μm以上，同時(shí)第二次阻焊開(kāi)窗需比第一次阻焊開(kāi)窗單邊大38 μm,第三次阻焊開(kāi)窗需比第二次阻焊開(kāi)窗單邊大38 μm，確保阻焊曝光對(duì)位偏差在可控范圍內(nèi)。

（6）因空氣中的水分有助于減少靜電積聚，特制的單間阻焊印刷室，通過(guò)加濕器來(lái)調(diào)節(jié)單間印刷室空氣中的濕度。管控標(biāo)準(zhǔn)：60%～65%RH。從而徹底改善因絲印過(guò)程中線路毛邊與網(wǎng)版、刮刀在力的作用下所產(chǎn)生的靜電而導(dǎo)致油墨皮層氣體雜質(zhì)的產(chǎn)生。

3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

3.1 測(cè)試過(guò)程

實(shí)驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)表

3.2 測(cè)試結(jié)果

按照上述技術(shù)方案，得出以下四點(diǎn)對(duì)改善厚銅板阻焊油墨起泡至關(guān)重要的措施：

（1）厚銅板阻焊印刷過(guò)程中空氣濕度的管控，它直接決定了在印刷過(guò)程中是否有靜電的產(chǎn)生。雖然新增的二流體補(bǔ)充蝕刻有改善線路毛邊的作用，但它不能從根本上杜絕靜電的產(chǎn)生。故針對(duì)厚銅板新建一間印刷室通過(guò)加濕器控制空氣濕度是非常有必要的。

（2）二次印刷更改為三次印刷，采用第一次印刷作為后兩次的印刷承載面的打底工作是非常重要的，它直接改善了厚銅板板面的不平整性。因?yàn)榘迕娴牟黄秸?，靜置30 min，抽真空3次，每次30 min是一個(gè)特別關(guān)鍵的參數(shù)，同時(shí)預(yù)烤參數(shù)也需同步調(diào)整為25 min、70 ℃。

（3）由二次印刷更改為三次印刷，若不調(diào)整網(wǎng)版和濕重，油墨厚度就會(huì)增厚7 μm左右。為此將后兩次印刷網(wǎng)版更改為77T網(wǎng)版，從板2與板3對(duì)比可知靜置+抽真空可以直接改善板面油墨平整性，故后兩次印刷也需同步增加這個(gè)參數(shù)，參考板3顯影不凈的原因，預(yù)烤參數(shù)也需要調(diào)整為35 min、70 ℃。

（4）對(duì)比板7與板8可知，后兩次阻焊開(kāi)窗可以單邊同步減小13 μm，從而在保證對(duì)位偏差允許的范圍內(nèi)，適當(dāng)降低開(kāi)窗區(qū)域的線路、銅面假性露銅的發(fā)生的概率。

從最終檢測(cè)結(jié)果可以看到，最終成品板的品質(zhì)高于技術(shù)指標(biāo)的要求，有效解決了厚銅板油墨起泡的異常。

4 結(jié)論

以上給出的阻焊印刷新型的制作方案，解決了原制作過(guò)程中所出現(xiàn)的油墨粘度較大、表面張力過(guò)高、下墨量過(guò)大、蝕刻毛邊大、靜電氣體雜質(zhì)等因素引發(fā)阻焊油墨起泡的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了厚銅板在阻焊工序中高效率、高合格率的品質(zhì)要求。