PCB线路板阻焊培训教材.ppt

,阻焊工序培训教材,第一部分 概述-4,1.1 阻焊膜之用途-51.2 阻焊膜之分类-61.3 本公司阻焊膜制作现状-11,目 录,第二部分 工艺简介-12,2.1 油墨的组成成分介绍-132.2 工艺流程介绍-152.3 制作中的工艺控制-18,第三部分 阻焊丝印技术-28,3.1 辅助工具介绍-30 3.2 丝印技术-48 第四部分 阻焊的品质检测-59 第五部分 工艺能力简介-61 第六部分 阻焊工率常见的品质缺陷-63,第一部分-概述,1.1 阻焊膜之用途1.2 阻焊膜之分类1.3 本公司阻焊膜制作现状,1.1 阻焊膜之用途 阻焊油墨因多为绿色而俗称绿油（以下将阻焊油墨简称为绿油），其用途是：1）防止导体线路之间因潮气,化学品等引致的不同程度短路;2）防止在生产及装配元件过程中因操作不良造成的开路;3）防止导体部分位置沾锡;4）使印制板线路与各种温湿度,酸碱性环境绝缘,以保证印制线路板的良好电气功能;,1.2 阻焊膜之分类1.2.1 从油墨的感光类型来分,可分为感光型及非感光型.非感光型油墨主要采取丝网印刷的方式,根据客户要求,选取针对焊盘位加挡点,其他位置不设挡点进行制作.其工艺简单,性能可靠,但在印板过程中精确度存有局限性，而感光型油墨则可以采取多种涂覆方式.同时可以满足阻焊越来越高的分辨率要求,故其使用日益广泛.,1.2.2 从显影方式上来分,油墨可分为溶剂型显影和水溶性显影(即常用的Na2CO3溶液)两种油墨.溶剂型显影之油墨,其在显影时需要专门的蒸馏装置,循环利用,利于环保控制.同时溶剂型显影之油墨,在电气性能,物理,化学性能以及对外界环境的抵抗能力均优于水溶性油墨,但成本略高,同时操作较麻烦.故在重视环保的欧洲,溶剂性显影之油墨大受欢迎。水溶性显影之油墨因为其成本低,操作简单,亦可满足现时制板的显影制作,故在亚洲,九成以上的PCB厂采用水溶性显影之油墨。,1.2.3 从油墨的组成成分上来分,可分为纯环氧树脂类,环氧丙烯酸共聚合物类,环氧丙烯酸混合物类和丙烯酸类.对于油墨制造商来说,环氧树脂类的制作成本高于丙烯酸类,但其的阻焊性能及物理化学性能均优于丙烯酸类.1.2.4 从油墨的制作方式上可分为丝网印刷,幕帘涂布,静电喷涂,辊涂,气式喷涂等方式,业界广为采用的为丝网印刷及幕帘涂布.,丝网印刷 在已有负性图案的丝网上，用刮刀刮挤出适量的绿油油墨，透过丝网形成正形图案，印在基材或铜面上.丝网印刷设备成本低,工艺简单,对制板类型的适用性高,可满足客户各种高难度要求,但需要操作员工具有一定的技术要求.,涂布 即将已调稀的非水溶性绿油油墨，以水帘方式连续流下，在水平输送前进的板面上均匀涂满一层绿油，待其溶剂挥发半硬化之后，再翻转做另一面涂布的制板方式。涂布油墨成本较丝印高,但因其自动化程度高,产量高,易控制,所需人力少而在欧洲被广为采纳.喷涂 利用压缩空气将调稀绿油以雾化粒子的方式喷射在板面的绿油印制方式.,1.3 本公司阻焊膜制作现状 本公司采用的是液态感光绿油,采用丝网印刷工艺方式生产.,2.1 油墨的组成成分介绍 2.2 工艺流程介绍 2.3 制作中的工艺控制,第二部分-工艺简介,2.1 油墨的组成 现本厂所用阻焊油墨均为双组份油墨,即主剂与硬化剂分不同罐体包装,每种类型油墨采用固定的配比方式进行油墨混合,具体配比比例根据各自的配方不等.混合的油墨成分如下:,磨 板,丝印绿油（塞孔、双面丝印）,丝印网版制作,调油,曝光菲林制作,预锔,对位/曝光,显影,收板全检,OK,高温固化,NO,褪洗绿油,工艺流程,后工序,2.2 流程简介：油墨混合-将油墨的主剂及硬化剂用手动的方式进行预搅拌,然 后采用机械振动的方式,将油墨完全混合均匀.同 时搅拌待用的油墨混合放置15分钟左右以消除气泡 板面前处理 去除板面氧化物,油迹及杂质，粗化铜面以增强绿油 与板面的附着力。绿油的涂覆 通过丝印的方式按客户要求，将绿油均匀涂覆于板 面。,低温预烘 将湿绿油内的溶剂蒸发掉，板面绿油初步硬化准备曝 光。曝光 根据客户要求制作特定的曝光底片贴在板面上，在紫外 光下进行曝光，设有遮光区域的绿油最终将被冲掉裸露 出铜面，受紫外光照射的部分将硬化，并最终着附于板 面。显影 将曝光时设有遮光区域的绿油冲洗掉，显影后板面将完 全符合客户的要求：盖绿油的部位盖绿油，要求铜面裸 露的部位铜面裸露。,高温固化 将绿油彻底固化、表面形成稳固的交联网 状结构，以满足油墨之电气及物理化学性 能。,2.3 制作中的工艺控制 板面前处理 火山灰&氧化铝粉磨板机 氧化铝粉浓度：16-22vol%(参考)测试方法：开机搅拌氧化铝粉槽20分钟左右，用烧杯取100ml，静置，待氧化铝粉完全静置下来，检查氧化铝粉所在刻度：1622间为正常。,磨痕宽度：10+/-2mm(参考),磨痕宽度的大小代表着板面的粗糙程度,而磨痕宽度的均匀性则代表着板面粗糙度是否均匀。测试方法：（1）使用手动档开动磨板机(关磨辘)运输,放入一长度18或以上的板。（2）板行置火山灰磨辘后停止运输,开动磨辘运转约10S,停止磨辘。（3）仅开动运输将板退出,观察板面磨痕宽度是否均匀,测量全部磨痕的宽度,应全部在8-12mm范围内,否则应调整磨辘深度手轮。,磨板机高压水洗:35-100bar 水压过低,夹在线间的火山灰不易冲出,造成板面垃圾;水压过高,板在运输过程中易卡板，损板.热风吹干温度：60-90 热风温度设置太低,板面水分不能完全吹干,印板前板面氧化,将导致绿油最终从板面脱落;热风温度设置太高,板面温度太高,进入丝印房后对周围环境造成影响,另外亦会造成板面氧化。,涂覆绿油 丝网印刷,采用半自动丝印机 丝印绿油。丝印绿油控制要点:1.网纱T数：36T、43T、48T、51T 一般来讲，T数过低，则绿油丝印后厚度不平均，板面直观效果极差；T数过高，绿油透过网眼的量很少，厚度偏薄，不足以起到绝缘作用.2.胶刮硬度：65-75度 因为丝印技术主要为人工操作,故所需辅助工具复杂,关于丝印网的控制及胶刮的硬度,形状对丝印油墨的影响将在后面丝印技术中说明。,低温预锔 低温隧道运输炉/立式烘箱,低温炉上的温度及时间设置匹配很重要，当温度过高，设置时间长，则绿油在冲板时不易从板面冲掉，从而影响焊锡性能；相反当温度过低，设置时间短时，湿绿油尚未烘干，在曝光时会出现底片压痕,显影时油墨易受显影液的浸蚀,引致脱落.,低温预锔炉的烘板效果不够，有一个简单的检验方法：将出低温炉的板，待板面凉下来后，用大拇指按绿油面一下，再碎布轻轻擦拭，如果拇指印仍在不消失，则证明预锔不够，正常情况下应无拇指印。,对孔曝光 ORC 手动曝光机 曝光能量：350-900 mj/cm2 每种绿油有不同的曝光能量要求，一般由sst21格曝光尺进行检，验当曝光能量设置低时，冲板后的绿油面出现暗哑色，直观效果很差，同时显影后侧蚀严重,绿油桥脱落而且在后工序喷锡制作过程中可能会出现成片绿油从板面脱落,真空度：60-75cmhg 曝光时，之所以有真空度要求，基于如下原理：如真空度达到要求，曝光时的光线在两层mylar面射入时，发生折射的现象大大减少，可以保证曝光效果，有绿油窗遮光的部分不会出现大的偏移，但如果抽真空效果差，mylar面 和菲林面，板面之间形成新的介质层,曝光时由于光线在不同介质分界层会有折射发生的特性），故光线通过mylar 时会导致不同方向的折射，那么板面本来有绿油窗的部位就有被曝光现象，显影时此处的绿油就不会被冲掉，从而出现不该有绿油的铜面位置有绿油残留，所以真空度一定要保证在85kpa以上。,Mylar,菲林,板,显影 显影线 显影时间：指板在药水缸内的停留时间.不同型号绿油的显影时间有所不同.显影时间6090S,药水浓度 0.9-1.5（由实验室控制）药水浓度低于要求值时，显影时易出现显影不净，从而有绿油残留,引致焊锡不良。药水浓度过高，易出现显影过度，冲松绿油，造成侧蚀严重,引致绿油从板面脱落。药水压力 0.5-2.5bar,药水温度 28-34 药水压力过低或温度过低，不足以显影,绿油残存,影响可焊性。药水压力过高或温度过高，冲松绿油,侧蚀严重,破坏板面绿油。请注意：对于绿油显影线,扇形喷嘴优于锥形喷嘴。,高温固化 立式炉或隧道式运输长炉 温度：150-155 时间：60-90MINS,第三部分-阻焊丝印技术,3.1 辅助工具介绍3.2 丝印技术,阻焊膜的丝网印刷被广泛应用于印制线路板的的工艺制造中，其具有以下特点：1）成本低,占地少,操作简单2）能形成大批量生产规模3）操作灵活性高,适应于各种近于苛刻的要求丝网印刷工艺因大部分为手动,半自动操作,故对操作员工的技术有一定要求,同时其涉及的辅助工具较多,同时又直接影响绿油制作的品质,故有必要对阻焊膜印刷过程中所需的辅助工具作一规范。,3.1 辅助工具介绍 3.1.1 丝网 有聚脂网、尼龙网、不锈钢网三种,3.1.2 聚脂网与尼龙网、不锈钢网的性能比较：,阻焊膜的丝印制作选用的网纱，九成以上为平织聚脂类，白色网纱。常用网纱使用情况：43T、48T、51T 孔点网及线路网制作 90T、120T 字符网的制作,3.1.1.5 网版的制作：3.1.1.5.1 制网工艺流程图,绷 网,洗 网,涂覆感光浆,曝光显影,烘 网,封 网,使用,3.1.1.5.2 制网步骤-绷网 即将丝网安装并夹于专用网框上，再通过拉伸张紧达到要求。为保证图像质量，一般有如下要求：A.张力均匀,否则会因绷网不均而影响尺寸准确度及定位精度 B.网纱方向一致,网纱经纬方向互成直角.C.为避免张力损失和丝网撕裂,拉网逐步张紧 D.边角适当留5-10CM的余量,以避免张力过大破网,绷好的网需进行张力测定,达到标准张力值应停止紧网,使丝网静置15分钟,进行时效处理.以便张力进一步均匀传导并便张力稳定,选用张力计测张力时,采用5点测量法,即网板中心与四角均匀选择5个测试点,无论哪一点经向、纬向均需测一次，张力值变化应在标准范围内,不应超过2N/cm。正常绷好的网应放置48小时后待用。,-洗网,脱脂处理 为增强感光层的附着力，同时去除丝网表面的油污、灰尘，制板前需对网版作脱脂处理。脱脂处理可采用专用的“磨网膏”作轻度研磨，以帮助感光胶同丝网的粘结。此类磨网膏为单纯的工业用洗涤剂。网纱的附着力。脱脂时，用一个软毛刷将适量的脱脂剂分散在湿的丝网上面，使其静置几分钟，然后用高压水喷枪彻底冲洗。,注意：1.经过处理的丝网表面应完全亲水，丝网的表面需形成均匀的水膜，否则需重新作脱脂处理。2.脱脂后不应再用手触摸网，同时应立即涂覆感光乳剂。,-涂覆感光层 介绍两种涂覆感光层的方法：1）直接涂覆感光乳剂 即采用合适之涂胶器,在丝网两侧涂上一层均匀的感光乳剂层(重氮感光聚合物或双重固化感光聚合物)2）毛细直接法 即采用加贴菲林膜来代替感光层,粘贴方法如下:膜片放在一个平面上,乳剂面朝上.把经润湿的网版小心地放在膜上,使它们接触,膜片通过毛细作用被吸附到丝网上,用一个刮刀将多余的水刮除,后送入烘箱内干燥.干燥后取下菲林保护塑料片基,等待曝光,注意事项:1.涂覆感光浆要保证厚薄均匀，涂层过厚,结合力差且易磨损,同时影响分辨率,故字符网因图形线条较细，涂层应稍薄些。一般丝印绿油网正反刮涂三次（可根据要求烘干后再进行刮涂以提高版膜厚度），涂层过薄,同样无法实现精细图形,故一般字符网刮两次。2.因大部分重氮敏化剂及感光乳剂土均为强酸性,故感光乳剂上胶器的材质建议用V2A不锈钢,且不可用铝制.3.烘干温度不可超过45,直接涂覆感光乳剂与毛细直接法的比较,-曝光1.在已烘干的感光版膜上帖好黑菲林进行真空曝光，曝光时间可通过曝光计算器(一种测试菲林）进行确定。2.曝光计算器：由五个分别带有不同滤光片的清晰圆靶列组成，使抵达模版的光分别减少原来的100%，70%，50%，33%，25%，进行试曝后选取最佳效果的百分比乘以试曝时间即实际曝光时间。,-显影与冲洗1.冲洗网版需采用均匀精细的喷雾，高压水枪的压力以不损伤膜版边缘为限。2.网版冲洗的水温应为室温（1525），水温过高会造成膜版过度膨胀，图形边缘模糊；水温过低，显影时间长浪费资源。3.高压水枪应移动冲洗，以避免压力集中损伤图形边角。,-干燥 显影并清水冲洗后，应送至烘箱干燥。-封网 做好的网版在烘干后需以水溶性封网浆在网版周边空白区域进行封闭，同时丝印人员应进行检网，以确保网版的质量。-网版的使用 1.网版在使用时应尽量减少通过网框螺栓调整位置，以避免网版变形。2.网版使用完毕后，应即时用洗网水，布碎进行清洗，以保证网版的透墨性。,3.1.2 丝印胶刮3.1.2.1 胶刮成分、功能 目前PCB行业广泛采用的胶条为聚氨脂弹性体，肖氏硬度在60800，胶刮具有以下功能：1）使油墨穿过网版的网孔。2）使网版与承印物保持紧密的接触。3）使网版顺应承印物的表面。4）扫除网版上多余的油墨。,3.1.2.2 胶刮的硬度 胶刮的硬度通常在60800之间，胶刮硬度低，适宜印表面不平的表板，因为软的胶刮能便油墨更好的透过风版面附着在板面上，但缺点是不能承受过大的压力，丝印过程中胶刮易弯曲及低分辩率。胶刮硬度高、耐溶剂、耐磨损，可以印刷更精细的图案。但同时它会使油墨的通过量较少，需较大的压力印刷，从而降低了网版的使用寿命。刮板在使用过程中，随着时间的增加、高强度、长时间的操作，高温和溶剂的腐蚀会使胶条硬度下降，同时聚氨脂胶条，因受其成份及硫化剂的影响，对湿、温度的变化敏感，以致造成硬度变化，影响丝印。,3.1.2.3 胶刮的存放及保养 1）避免胶刮互相叠压或受到其它硬物的挤压。2）存放在阴凉的地方，避免接近任何发热源，以免影响胶刮的物理特性。3）避免受到阳光及紫外光的照射，远离其它焊接工程。4）避免与溶剂储存在一起，因为溶剂挥发至空中，将影响胶刮的性能。5）不可把胶刮浸在油墨和溶剂内，因胶刮吸收过量溶剂后会引致缺口。6）所有型号的阻焊膜均对胶刮的稳定性有破坏，故胶刮使用后应及时清洁，去除其上残存油墨。,3.1.3 丝印机 手动丝印机适用于小批量,且要求不高的制板,同时适应FQC的修理使用,目前大多数PCB厂采用半自动水平丝印机印板。我司主要采用东远水平双机台丝印机。,3.2 网印技术 丝网印刷本身不仅需要合适的辅助工具,同时需调整合适的制作参数,配以稳定的工作环境,方能使每一种油墨有其最佳的品质表现.以下即从6M方面对丝印工艺作一解剖分析:,粘度,触变性,可印刷性,油墨物性,material,温度,操作环境,mature,尘埃度,measure,修整工具频率,网版使用寿命,索纸频率,湿度,操作员工man,对径,维持程度,技术水平,homelling,刮刀条件 网版准备,目数,张力,挡点大小,离版距离,method压力,速度,设备,丝印机,刮印次数,覆盖印刷,machine运输平稳,3.2.1 油墨性能 1）触变性 触变性是非牛顿流体的一种特性,其物理意义是在25时,转速1rpm与10rpm的粘度比值,即T=n1rpm/n10rpm(25).触变性实质表明了分子和粒子之间键的建立与破坏,通常情况下,T值愈大,油墨触变性越大,T值愈小,则触变性愈小.油墨的触变性大,则丝印压力轻,导线分辨率好,但表面整平性差,板面极易存有网纹.相反,如果油墨的触变性小,则导线分辨率差,但整平性好,即：,2）粘度 油墨粘度指墨混合后的流动性,可用粘度计测得.因粘度的变化直接导致油墨的触变性发生变化,从而对印刷质量带来影响,故需对油墨粘度加以控制.实验证明,环境对油墨粘度的影响很大,温度高,则粘度低,温度低,则粘度高.故油墨制作车间需控制温度202,湿度60 10%,无尘室净化等级为10100K,室内同室外相比为正压,入口处需设有风淋装置.,3.2.2 刮刀的设定 丝印过程中胶刮涉及的角度有两个:攻角是竖直的刮刀与水平的丝网之间的夹角,攻角理论上越大越好,但实际上攻角过大,则刮刀与水平面垂直,压力作用下胶刮失去了应有的弹性效果,即无法完成丝印.斜角是刮刀在行进时左右两侧一前一后,刮刀与水平线所成的角度,保持一定的斜角能使油墨在被印的板面上有一个横向的作用力,有利于线路之间的空隙过油.,刮刀的特性的不同设置与油墨厚度有如下关系,3.2.3 刮刀的安装研磨好的胶刮安装在网印机的支架上时,首先,需校正其平行度。一个简单的校正方法：反刮刀垂直向下,轻轻放置工作台面上,使之与台面相接触,然后观察左右间隙量,并进行调整,如果左右间隙不同,会导致油墨涂层厚度不均.刮刀的长度尺寸以图象宽度为基准,两边各多出3050mm。,3.2.4 网版 丝印绿油时，目前有两种制网方法：一为挡点菲林网，另一种为白网印刷（即不作任何图形）两者对比如下：,3.2.5 离版距离 网印时，需保持版面与印制板面有一定的间隙，即离版距离。这是因为假设版面与制板在紧贴状态下进行网印、网版不会伸长，能得到图形的精确位置，但是会导致板面图形的油墨渗展。理论上说，丝印过程中丝网只在刮刀刀刃处与线路板以理想线接触。由于丝印时油墨与板面相粘贴丝网脱离板而滞后，故离版距离过低，丝网的起网力不足，会带走部分原已印在板面的油墨;而离版距离过高，则刮刀压力需相应提高，导致丝网的变形大，产生图形错位。正常平面网印的离版距离在 37mm之间。,3.2.6 丝印机 最常见的丝印机有三种：手动网印机 印板时，网版的上、下动作刮刀的压力和 移动完全是靠人工进行的。半自动丝印机 放板、下板由手工控制，而刮印动作由机械控制。全自动丝印机 在半自动丝印机上装上自动进给装置及自动输出装置，即成为全自动丝印机。我司使用的为半自动丝印机。,3.2.7 印板过程中的注意事项 1.刮印次数：一般刮印次数为2次，刮印2次的好处在于提高了油墨 的均匀度，有利于密集线路及铜厚高的线路的过油。2.吸墨纸：由于油墨的渗透，在印刷过程中需用吸墨纸吸除 网版上多余的油墨，此类残余油墨不及时清除，板易造成显影不净引起焊接不良。吸墨纸要求吸 墨性能好，同时纸上不能用碎屑，造成绿油下垃 圾。3.操作环境：鉴于绿油丝印为线路板穿外衣，故板子的丝印品质非常重要，要求丝印环境：温度202，湿度 6010%,无尘室含尘量10K 级（一个立方单位内直径0.5um的尘埃粒子数），要求无尘室与外界相比为正压，入口装有风淋装置。,3.2.8 操作员工 丝印员工需经过丝印机的操作培训，熟悉丝印机的使用规则，同时操作handling手势规范。,第四部分绿 油 的 品 质 检 测,绿油的品质检测项目,第五部分 工 艺 能 力 简 介,工艺能力一览表,6.1 擦花6.2 绿油下杂物6.3 油薄6.4 绿油偏位上焊盘6.5聚油,第六部分-阻焊常见的品质缺陷,6.1 擦花,产生原因 1.员工操作：包括返工操作；面积大较大、较薄板 2.前工序操作擦花，补线不良等改善措施 1.规范员工操作 2.收集报废板数据，推动前工序改善,擦花-缺陷图片,6.2绿油下杂物,产生原因 1.洁净房洁净不够 2.铜粒 3.烘箱进风口有杂物改善措施 1.控制洁净房洁净度 2.规范员工操作 3.对于要求严格的板使用网纱过滤进风口进风,绿油下杂物-缺陷图片,6.3油薄,产生原因 1.网版不下油 2.撞板 3.员工操作（洁净服）改善措施 1.装网前清洁网版，做板前索纸，生产过程中索纸 2.方通架每隔一格放板，最外格不允许放板 3.衣服穿戴整齐，操作小心,油薄-缺陷图片,6.4绿油偏位上焊盘,产生原因 1.印偏 2.对偏 3.菲林变形 4.菲林擦花改善措施 1.返工 2.规范员工操作 3.重做菲林 4.每块板清洁菲林，每30块板检查菲林等操作,绿油偏位上焊盘-缺陷图片,6.5聚油,产生原因 1.铝片损坏漏油 2.丝印参数不当改善措施 1.更换铝片 2.调整参数,聚油-缺陷图片,THE END!THANK YOU,