PCB丝印工艺(五)


6.11曝光
(1)目的。
本步骤的目的,是使感光油墨印料接受紫外光照射,光引发剂分解为自由基,从而攻击树脂,形成自由基连锁聚合,瞬间使聚合物分子增大。这时,胶膜尽不溶于弱碱(1%Na2CO3),但又可溶于强碱(5~1O%NaOH),从而达到既可显影又可及时挽救有问题的板子的目的。印制板焊盘部分被底片所档住,未曝光的胶膜显影时去除,已曝光的部分显影后留存。
各种感光油墨控制曝光能量为300~500mj/cm2(毫焦耳/平方厘米),但黑色的油墨需高些的能量,达到80mj/cm2,如Taiyo PSR?000。
曝光量过高,易产生光的散射,焊盘上产生余胶:曝光不足,胶膜受到侵蚀失去光泽,或产生侧蚀。
(2)工作前准备。
清洁光桌,曝光机真空框架和Mylar透明片,确保无污点,碎物;查曝光机玻璃和Mylar片有无穿孔,划伤,有而需更换;根据工卡借出相应工作底片,核对工卡,板,底片的工号和版本号是否一致;对于新用的阻焊底片,需作首枚板,经QC/QA全面检查合格后方可批量使用。
不管是人工肉眼或曝光销钉对位,阻焊底片ss面(焊接面,Solder side)和CS面(元件面,Compo-nent side)和待曝光的印制板的SS面和CS面相对应,定好位后,用放大镜查一下板四周定位精度。合格后,若属批量人工对位元,在底片四周图形外用小刀开“视窗“(约7×15mm),贴上透明胶带,定位好后,将底片固定粘在板上,进行曝光。若属使用曝光销钉定位,则需把底片粘贴在框架上,固定好定位销钉,务必使ss和cs面的底片和印制板精确定位。
(3)曝光操作。
对液态成象油墨,曝光机为5或7KW为宜,机内应有冷却系统,曝光框架长期工作,其温度应保持在≤25℃。若温度到达35~40℃,易粘底片,阻焊膜的品质就差多了。国内同行对日本ORC的5KW,
7KW曝光机普遍感到满意,每天24小时连续工作都能获得稳定一致的质量。
根据阻焊类型设定上下灯曝光能量,然后用21级光楔尺(Stouffer)作光尺检查是否符合要求。具体方法是:取一块待曝光板进行底片对位,将21级光楔尺置于板的两面四周印有阻焊的非图形区域,相应的底片为透明区域,且在底片透明区之下,对板进行抽气曝光,曝光后除去底片和光楔尺,15分钟后显影。上下框重复这个操作。显影后读出完全露铜的那一级数,此级数应在供应商提供的曝光级数范围内,级数过高或过低需重新设置曝光能量,再用Stouffer21级光楔尺重新检查曝光参数,直到获得所需的曝光参数为止。由于曝光灯光源连续使用,光源老化和积尘等原因,必须坚持每班做二次光楔尺制度,并做好检查结果记录。
必要时,还应定期用光能量积分仪(Radio me-ter)来辅助测量所设能量是否符合要求。以一片透明的底片覆在能量积分仪(例如uv?5型)上,打开电源开关并将显示数位变零。将能量计置于框架内,关框架抽真空曝光,检查其曝光能量的读数是否在阻焊要求的范围内。重复这个操作,分别查上框架上下灯和下框架的上下灯达到阻焊膜表面的曝光能量。每一个框架上都作四个角和中央部位的能量读数,可以了解到上下二支曝光灯能量在框架上的分布情况,通常,每个框架四个角和中央的能量相差在20%以内为合格。使用能量积分仪应注意其是否已充电,如无显示可用直流电充电。
曝光抽真空同使用光成象干膜有所不同,并非越大越好,不一定要求95%以上。待抽气完全后,真空表显示60mHg以上就可以了。有些特殊的板子,曝光后发现粘底片,显影后有底片印,这时可降低抽真空度到60~80%,对改善质量有好处。曝光框架内应有导气绳,到抽真空稳定后才推框架去曝光。
曝光时使用的底片宜用重氮片,片基0.175mm,使对位方便些。每套底片曝光30次,应作一次检查,查有无碎片,划伤,污点,灰尘,对曝光框架亦同样作一次清洁。底片使用次数,各企业规定不一,大致在300~400次/套,也有要求600~800次/套才淘汰的。底片药膜面通常都贴上透明的保护膜,以避免曝光后印制板上产生底片印;国外某些品牌的重氮片,对防污染有销强的能力,说明不必贴保护膜亦可得到满意的曝光效果。
整个曝光房都应在黄光灯下操作,恒温恒湿防尘。曝光后印制板应停留约15分钟后才显影,以使
阻焊膜充分交联。工作完毕后,关闭曝光灯,曝光机各开关和电源,做好设备和工艺记录。
6.12显影
各种型号感光胶阻焊油墨的显影条件基本一致。即无水碳酸钠(或钾)1%,30℃,显影压力2.O~3.0k8/cm2(20psl以上),传送速度00~150cm/分。显影破裂点为30~40%(Break poink),即板子通过显影段长度约1/3,印制板应露出焊盘。水洗段起码应有二段,三四段更好,板子水洗后应即时烘干。
显影浓度太高或太低,不一定能显影得干净,还可能导致阻焊膜呈膨胀状态。温度太高,胶膜易被侵蚀,失去光泽。显影压力是重要的参数,压力过低,不易显影得干净,尤其是孔内,元件孔内那怕是一个孔有余胶,也是不合格品。
显影工序应注意以下事项:
(1)工作前准备,应排去旧药水和各段清洗水,开机回圈清洗显影槽和第一水洗槽二至三次,检查
显影机所有喷咀,如有堵塞应拆下清洗或更换。每周应清洁烘干段的传送滚轮一次,确保不污染板面。滤芯务必定期更换。滤网,喷咀每周清洗一次。
(2)显影液开缸浓度10.2%无水碳酸钠,320升的槽称取3.2公斤碳酸钠。开缸时PH为11.3~11.5,当PH为10.5时,液废弃。溶液搅拌均匀后,实验室取样分析,根据分析结果进行添加或排放。显
影液实验室每天应检查起码二次。正常工作时,每班换显影液一次。
(3)批量显影前,应作首枚覆盖板检查,及时根据首枚板的质量情况调整曝光参数和显影参数,切
忌盲目想当然开机操作。
(4)显影接板需戴白手套,轻取轻放。显影后的板应作检查,100%检查或抽查,小毛病(针孔,个别线路露铜等)即时修补。
(5)显影后检查不合格的板,在10%NaoH液,40~50℃浸泡10分钟,洗刷退膜返工处理。泡板退
膜操作全过程必须戴橡胶手套,戴防护眼镜。
(6)在SMT二个方焊盘间距0.2mm之间加0.1mm宽的阻焊桥(Solder Mask Bridye 0.1mm),显
影时这些窄小的阻焊条极易飞起搭到铜面的方焊盘上,造成板子报废。对于客户的这种要求,选取合适的感光油墨型号,严格底片制作,细心控制丝印,曝光,预烘,显影的每一工序的工艺参数,是不难达到的。见下图。
图九 SMT二个方焊间距0.2mm之间加0.1mm宽的阻焊桥
6.13固化
固化目的是使阻焊膜完全硬化交联。在150~140℃烘箱中40~60分钟即完成。注意事项参照本章6.10预烘一节。固化板完成后打开烘箱,需等到温度降低到约50℃以下方可将板从烘箱中取出,操作者必戴厚纱手套。阻焊和字元固化后应作抽检,清点板总数,填写工卡,签名签日期,然后送下道工序。
值得讨论的一个问题是,显影后固化前是否应加一道紫外光固化工序不少液态感光阻焊油墨的供应商的技术资料建议过一次紫外光固化(uv硬化)。作的话,可提高阻焊膜的硬度,显影后膜硬度为HB一1H过三支80w紫外灯几秒钟后膜的表面硬度可提高到3H。硬度提高,可使后工序板子刷伤机会减少,同时可减少高密度线路间的阻焊膜起泡的可能性。但是,多了一道工序,多了一个麻烦,尽管uv过程简单,亦会在这一工序中增加划伤板子的可能性。目前,很多线路板厂已省去了过uv这一步骤。
板子固化后,重点查二个专案:一是胶带附着力试验,以3m标准胶带横贴于阻焊膜上,压紧,停留约10秒,然后垂直拉起,胶带上不应有残胶碎片。二是简易的耐溶剂(丙酮)试验,以白布沾丙酮液,在阻焊膜上擦拭一分钟,白布上不应有绿色的阻焊溶解物;若白布有绿色,表明固化不完全,整批板需重新固化,150℃,30分,冷却后再作测试。丝印字元固化后同样需作这二项试验。偶尔会发生这样的事情,反复烘板固化二次耐丙酮试验仍通不过,白布上有绿色阻焊或白色字元油墨的痕迹,这表明油墨搅拌时没加固化剂或固化剂加的比例不足够,这时,全批板必须退除阻焊膜或字元,重新返工,并制订措施今后不得重犯这种错误。

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