丝网印刷工艺在印制电路行业中的应用(三)

在PCB板中液态感光油墨主要有塞孔防患、绝缘、美观、阻焊限焊、防氧化、保护线路等作用,

然而防焊制程及后续流程对油墨易造成一些不良影响,

本期文章主要对其不良影响的成因进行分析,并提出改善对策.

4.液态感光油墨在PCB生产中常见问题原因分析

以下篇幅介绍防焊制程及后续流程易对油墨造成不良影响（如空泡、FLUX侵蚀、喷锡后白化、化金后白化、化金空泡、线路点状沾金、锡球残留、压痕、吸真空不良、断DAM、针孔、线路漏铜、垂流、显影不洁、孔内油墨溢出、黑色油墨作法、油墨变色、microBGA露铜、文字油墨附着不良、侧蚀（undercut）过大、线路成像精度差、大铜面油墨剥离、化金渗镀等等）的成因及解决方法.

4.1塞孔peeling的预防

塞孔空泡（s/mpeeling）,可说是近几年来出现在防焊工艺里,最难以完全根绝的问题.因此要降低塞孔空泡的发生率仍有赖良好的设计、控制与管理.以下就工程,制程与管理进行探讨.

（1）工程

1.避免在大铜面上直接钻孔（最好设计蜘蛛脚）；2.直接钻孔的分布密度不可太高；3.减少过小或过大的孔；4.钻孔处不要两面都是铜面.

（2）制程

1.避免钻孔孔壁太粗糙；2.IICu剥锡要干净；3.去蚀剥完要使板子充分散热再迭板；4.前处理要有足够的粗糙度且不能残酸；5.印刷塞孔处不可积墨；6.预烤时要尽量将溶剂赶出；7.能量不可过强；8.后烤要分段且低温段时间要够长；9.锡槽温度不可过高；10.浸锡时间/次数不可过多.

（3）管理

1.制程时间要有效控制不可过长；2.后烤完至喷锡时间愈短愈好；3.摆放板要注意温湿度控制,避免油墨吸湿；4.喷锡完出现空泡情形可将板子重新加烤一次（120℃40分钟）即可大幅降低不良率.

4.2阻焊油常见故障与对策

（1）FLUX侵蚀

原因分析：

1.Flux内含有机酸之部分,较易对板子攻击,因此若二盐机酸COOH（CH）2COOH含量较高较易攻击铜面；2.高温状态下油墨表面的纱网状结构会变大,使flux易渗入S/M中（线路上油墨较薄或垂流时最明显,线路变白）；3.Undercut或Overhang太大,都会使flux残留过多,严重时甚至产生渗锡情形；4.油墨与铜面间之氧化物介层太厚会使FLUX较易渗入板子；5.能量过度或不足会造成FLUX容易渗入S/M；6.浸泡的时间过久也是造成不良的重要原因之一；7.喷锡的时间过久,温度太高或太多次重工也会造成FLUX侵蚀.

改善对策：

1.减少助焊剂浸泡时间；2.高温烘烤注意不要烘烤过度,同时要保证丝印房温湿度要控制在管控范围内,且印刷首件要保证绿油厚度；3.显影参数要注意,显影后首板必须确认无显影过度方可生产；4.磨板机开机量产前首板必须确认无氧化方可生产；5.提高能量；6.减少浸泡时间；7.喷锡前必须确认各参数正常后方可正式生产.

（2）HASL后白化

原因分析：

1.预烤不足,残留溶剂阻碍；2.不足；3.吸真空不足；4.后烤时间不足；5.烤箱排风不足；6.喷锡后水洗温度太高（65℃以上即可能）；7.喷锡后水洗未风干即出板；8.制程时间过久,油墨吸湿.

改善对策：

1.延长预烤时间或提高预烤温度；2.提高能量；3.抽真空稳定后方可赶气；4.延长后烤时间；5.每个礼拜对烤箱抽风进行测量；6.每次生产前必须确定各参数正常后方可生产；7.提高风干段温度；8.缩短各工序停放时间.

（3）化金后白化

原因分析：

1.预烤不足,残留溶剂阻碍；2.不足,机温度设定过低；3.吸真空不足；4.油墨厚度不足；5.制程时间过久,油墨吸湿；6.环境温度过高.

改善对策：

1.延长预烤时间或提高预烤温度；2.提高能量；3.抽真空稳定后方可赶气；4.更改丝印网目；5.缩短各工序停放时间；6.丝印房温度一定要恒温恒湿.

（4）化金不良

原因分析：

1.化金前处理刷磨忘了开水；2.前处理清洁剂发霉；3.钯裂解（配槽3天,不使用即会产生）；4.钯活性太高（钯槽浓度太高或钯槽温度太高或酸浓度太低）；5.钯槽后水洗量不足.

改善对策：

1.生产前必须点检机器各参数正常后方可生产；2.制定清洁剂使用时间；3.设备停产后重新开机生产必须确认首件合格后方可量产；4.每班必须对钯槽取样分析二次；5.开机前必须点检各参数正常后方可正式生产.

4.3阻焊油塞孔常见故障分析表

不良项目：孔的纵横比设计不合理

原因分析：

1.孔径愈小,作业就愈困难,要特别注意钻孔的粗糙度会影响后续的ICu、IICu制作.清洁及清洗也要特别注意避免残留基板厚度及孔径的相对纵横比.2.化金板若设计为一面塞孔一面打开,要特别注意小孔之纵横比不可太高,否则化镍药液易残留,清洗不易,造成化金空泡.

改善对策：

1.改变工程设计,孔径加大.2.改变防焊制作,全塞满孔或完全不塞孔.或改变加工方式,采用OSP或HASL.

4.4焊桥断裂故障分析

原因分析：

1.工程底片设计在3mil以下容易发生；2.基材铜厚较厚或镀铜厚度太高；3.油墨印太厚,印越快越容易；4.预烤时间,温度,进排风不足；5.烤箱内板子置放量过多或摆放不当；6.能量不足或机台温度太低；7.后无静置时间即显影,通常发生在样品板；8.显影喷压、浓度、温度、时间等太高或太长.改善对策：

1.预烤时间加长；2.分段式预烤,先烤一段时间,待板子冷却后再烤第二段；3.降低烤箱内板子置放量；4.增加能量；5.二次；6.后静置时间拉长；7.降低显影能力；8.降低油墨厚度.印刷最易发生的是Dchip与chip之间印刷时刮刀不易压达底材,导致该处通常较厚；9.在工程设计时尽量把QFPpad与pad之间的距离拉到最大的极限；10.采用正片作法直接蚀刻,降低铜厚；11.添加稀释剂,降低油墨黏度,可使板子预烤后膜厚较薄；12.选用浅绿透明度较好的油墨调稀后印底层（打底作二次工）,上层再正常作业.

4.5大铜面针孔故障分析

不良项目：大铜面上针点漏铜

原因分析：

1.所使用的胶带质量不符合需求造成胶粒溶出（此一现象通常会造成许多点的针孔现象但不一定会见底漏铜）；2.消泡过慢（温度太低,油墨太黏）；3.环境中有油气产生（机台或环境）.

改善对策：

1.使用好的胶带,确保胶带在使用过程中不脱胶才可使用；2.在油墨中添加适量的开油水；3.专人做6S确保环境中无污染.

4.6线路漏铜故障分析

原因分析：

1.刮印速度太快；2.油墨厚度不足；3.油墨粘度过高；4.油墨Ti过高；5.网版不洁；6.久停再印；7.板镀铜太厚；8.铜颗粒；9.刮刀设计安装不良；10.环境温度太低；11.刮印压力太大；12.刮刀角度.

改善对策：

1.调整印刷速度；2.调整刮刀角度；3.无尘房温湿度必须在管控范围内；4.油墨开罐后静放时间不宜超过24H；5.装网前必须点检无杂物后方可装网生产；6.久停再印后必须索纸3～5次后方可印刷；7.针对厚铜板按走2次正常阻焊流程生产；8.针对前工序有板面铜粒的必须过精磨机后方可生产；9.调整刮刀角度；10.提高环境温度；11.调整刮印压力；12.调整刮刀角度.

4.7阻焊油显影不好故障分析

（1）油墨垂流

原因分析：

1.油墨Ti值太低；2.油墨中稀释剂添加太多；3.基板镀层太厚；4.丝印房温度太高,湿度太低.

改善对策：

1.找油墨供应商调整油墨Ti值；2.减少稀释剂的添加；3.针对厚铜板阻焊按二次正常流程生产；4.调整丝印房温湿度.

（2）显影不净

原因分析：

1.油墨本身

a.本身作业范围太窄；b.批与批之间不稳定；c.油墨变质；d.油墨过期；e.使用回收油墨.

2.油墨混合作业

a.搅拌不均；b.搅拌方式不正确；c.硬化剂未全部加入主剂；d.搅拌时掺入其它已使用油墨；e.震荡式搅拌温度太高；f.搅拌后放置过久.

3.前处理作业

a.无机酸残留；b.前处理污染；c.前处理未有效刷磨.

4.印刷作业

a.厚度控制不良（铜面及基材差异过大）；b.零件孔ring边油墨过薄（挡点过大或偏移）；c.小孔塞入过多油墨；d.挡点印刷管制不良；e.印刷时混入变质油墨；f.印刷后放置过久未进烤箱.

5.预烤作业

a.预烤温度过高/时间过久；b.烤箱排气不良/不足；c.板量过多或摆设不良或尺寸过大；d.进风处空气含有挥发溶剂；e.烤箱误差过大或均匀度不佳（上下层）；f.烤完后未立刻将板子由烤箱拉出；g.预烤后至显影时的静置时间太长.

6.作业

a.预烤后基板未降至室温即；b.底片与油墨紧贴不充分造成侧光；c.吸真空不足造成侧光；d.底片与油墨间有异物；e.能量过强或基板不抗UV造成透光；f.底片密度不足；g.棕片老化.

7.显影作业

a.显影条件不适当（温度、浓度、压力、流量）；b.未定时换槽（未依实际显影数量更换）；c.喷嘴阻塞；d.喷嘴角度不良（水坑效应）；e.设定值与实际不符；f.水洗量不足；g.显影槽太脏造成回黏.

8.环境因素

a.各流程间放置时间过久；b.环境温度太高；c.环境湿度太高；d.板子放置处含有酸性气体；e.油墨被感光.

4.8阻焊油喷锡后掉油及化金故障分析

（1）喷锡后大铜面上油墨剥离

原因分析：

1.PCB问题

a.铜面上有凹点；b.铜面上刮伤；c.二大铜面间基材间距太小.

2.前制程疏失

a.剥锡铅不洁锡铅或药液残留；b.过热迭板深度氧化.

3.前处理作业

a.无机酸残留；b.前处理污染；c.前处理未有效刷磨.

4.制造参数错误

a.作业人员于制作时参数错误；b.机器误差.

5.后制程疏失

a.文字油墨聚合收缩过大拉扯底部防焊层；b.重工过度；c.FLUX浸泡时间过久.

6.环境问题

a.温度太高；b.湿度太高；c.流程时间太长.

（2）化金渗镀

原因分析：

1.附着不良

a.印刷前处理局部刷磨不良；b.镀金前处理微蚀过度.

2.侧蚀过大

a.能量不足；b.能量过度；c.预烤不足.

3.化金问题

a.药水攻击太强；b.镀层太厚；c.重工造成.

4.9文字附着不良

文字油墨有光固化型及热固化型二种,光固化型油墨本身的附着力就比热固化型油墨差.热固化型油墨一般无限制,但光固化型油墨适用的范围如下：

1.单面板油墨表面；2.不含消泡剂多层板油墨表面（Spray,Curtaintype）；3.表面粗糙度较大的油墨表面（如雾面油墨）.

文字油墨印在网印油墨表面有较大的附着不良的风险,若一定要如此做则需注意以下几点：

1.选择附着力较好的光固化型文字油墨；2.不要用深色的光固化型文字油墨；3.液态感光油墨的后烘烤不可过久；4.保持液态感光油墨表面的良好清洁度；5.不要对板子进行加烤；6.客户对文字油墨的附着并非主要要求点.

以下是文字油墨与其它制程配合的先后次序,为一般通则,但并非完全不可变通：

1.化金板,先化金再印热固化文字油墨；2.化金板,先印光固化文字油墨再化金；3.喷锡板,先印热固化文字油墨再喷锡；4.喷锡板,先喷锡再印光固化文字油墨.

（全文完）