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碳浆(碳膏),亦称导电碳油或导电碳浆。在印制板生产中,作为导线、电阻、接触点使用日益广泛。
在印制电路板生产中使用到碳浆,常常会出现各种各样的问题。
本文还针对丝印液态感光油在阻焊工艺中的流程进行了介绍。
(接上期)
三、导电油墨的印刷工艺
碳浆(碳膏),亦称导电碳油或导电碳浆。在印制板生产,尤其是在单面板的生产,作为导线、电阻、接触点使用日益广泛。作为各种家用电器使用,如电视机、VCD、DCD、空调机。早已步入千家万户百姓家中的,还包括小汽车、摄像机、电玩具等等所有这些的遥控器,其内的印制板无一不是碳油板(carbon board)。从而使碳浆、碳膏(carbon paste)亦称导电碳油或导电碳浆使用量大增。在印制电路板生产中使用到碳浆,常常会出现各种各样的问题,以下对在生产中常遇到的现象进行分析研究,寻求对策。
1. 丝印表面导电线路
(1) 在铜箔表面的印刷
生产工艺流程:(见图3)
① 碳膜边沿渗油状况 (见图4、表2)
② 碳膜导线裂缝图示(cracking)(见图5、表3)
2. 碳油桥的印刷
(1) 碳油桥电阻值偏高(见图6)
(2) 碳油桥电阻值异常超高(见图7、表4)
3. 碳浆塞孔
(1) 塞孔(见图8)
第一次塞好孔的 PCB 板,按工艺要求微烘之后,须将 PCB 板反转过来,对另一面加印焊盘,以保证每一个孔都能和该面的碳线路有良好的连接。
(2) 碳浆塞孔可能存在的不良现象(见图9、表5)
4. 方阻值——Ω/□
在一定厚度下,方块碳膜的电阻值,我们称之为方块电阻值,简称方阻。
5. 碳膜导线电阻值计算:
R总≤15×L / W (干膜厚度15μm)
注意:如果干膜厚度不是15μm,必须按照反比例关系计算出在相应厚度下的方阻,才能代入上式进行计算。
四、丝印液态感光油墨工艺介绍及常见问题原因分析
在PCB板中液态感光油墨的主要作用:
① 塞孔防患;
② 绝缘、美观;
③ 阻焊限焊;
④ 防氧化;
⑤ 保护线路。
下面对丝印液态感光油在阻焊工艺中的流程进行介绍。
1. 丝印油墨制作工艺
(1) 典型流程简介:(见图10)
2. 制作过程中工艺控制:
A. 板面前处理——火山灰磨板机。
(1) 火山灰浓度:15~30%
测试方法:开机搅拌火山灰槽20分钟左右,用烧杯取200ml,静置,待火山灰完全静置下来,检查火山灰所在刻度:30~60ml间为正常,45ml为佳。
(2) 刷痕宽度:8~12mm
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*24〃或以上的板。
② 板前方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。
(3) 磨板速度1.8~2.2M/MIN
磨板速度太快,则板面处理效果不好,不能有效地去除垃圾,同时如在生产中一引起纵横比大于8:1的会出现小孔内孔内水气挥发不完全,会导致VIA孔边缘空泡。以及保证绿油与板面的粘附力;磨板速度太慢,一是浪费时间,没必要。二是铜面磨损严重,特别是一些精细线路如磨板时间太长较容易出现甩线。
(4) 磨板机高压水洗压力200~300PSI
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。
(5) 烘干段温度85~95℃
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,一进丝印房,温度迅速降低,板面易潮,出现氧化。
备注:现PCB板厂主要前处理组合方式:① 酸洗+针刷;② 酸洗+火山灰;③ 酸洗+火山灰+化学处理;④ 酸洗+针刷+PUMIC;⑤ 酸洗+PUMIC+化学处理。
B. 丝网印刷
(1) 网纱T数:43T、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,不足以保护板面。
(2) 胶刮硬度:65~75度 丝印速度:1.6~5.5m/min
胶刮硬度的大小直接影响到PCB上的油墨厚度,同时丝印速度的快慢也同样影响到PCB上油墨厚度。
(3) 丝印房温、湿度控制:温度20±2℃; 湿度50~60%。
丝印房温、湿度控制很重要,温度低于18℃搅好的绿油粘度会越来越高,高于22℃。网上的绿油极易风干,给印板造成困难,而且板面也极易氧化。湿度低于50%时,绿油易干网;而当湿度高于60%时,绿油粘度越来越低,难以控制。同时也较容易出现渗油现象。
C. 低温预烤——低温隧道运输炉
温度:65~75℃;时间:5~7min/栏。
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洗掉,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,在曝光时会出现手指印,菲林上粘绿油等。低温预烤炉的烘板效果不够,有一个简单的检验方法: 将出低温炉的板,待板面凉下来后,用拇指按绿油面一下,再轻轻擦拭,如果拇指印仍在不消失,则证明预烤不够,正常情况下应无拇指印。
D. 曝光-点光源曝光机
(1) 曝光能量:曝光机能量的大小对PCB板品质极为关键。当曝光能量过高时,基板显影后会出现曝光渗油。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,而且在后工序表面处理后可能会出现甩油(绿油从板面剥落)。
(2) 抽真空: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,曝光时的光线在二层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曝光,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600~750 mm/hg。(备注:曝光抽真空原理如下图13)
E. 显影—水平线
(1) 显影时间:根据不同的绿油的性能,设定不同的绿油的显影时间。在液态感光油时除黑油的显影时间可能在药水缸内停留时间小于60S。其它颜色的感光油显影时间在药水缸内停留时间一般为60~90S。
(2) 药水浓度0.8~1.2%。药水浓度低于要求值时,显影时易出现显影不充分,从而有绿油残留。药水浓度高于要求值时,易出现显影过量,冲松绿油,破坏板面绿油。
(3) 药水压力 1.5~2.5kg/cm2。药水压力过低,不足以显影。药水压力过高,破坏板面绿油。
(4) 药水温度 28~32℃(最佳值30℃)。
(5) 热风烘干温度:45~55℃ 。
3. 其它丝印技术(塞孔)
(1) 正常一次塞孔铝片/丝网塞孔印刷
1.1 对位完成后将油墨加入网版上,印吸油纸2-3次调整压力均匀度,并检查吸油纸上是否有杂物,如有,须清除后才可做板。
1.2 印第一块板仔细检查板面,有偏差时调整微调。
1.3 印塞孔时台面应加垫板印刷,保证塞孔深度均匀度。
(2) 二次塞孔印刷
2.1 对位完成后将油墨加入网版上,先印吸油纸2~3次调整压力均匀度,并检查吸油纸上是否有杂物,如有,须清除后才可做板。
2.2 印第一块板仔细检查板面,有偏差时调整微调。
2.3 印塞孔时台面应垫吸油纸印刷,控制塞孔深度和均匀度。
2.4 对塞孔深度要求在20~60%之间或没有塞孔深度的板,采用“三刀满取一刀”的工艺生产;对塞孔深度要求在50~80%之间的板,采用“三刀满取二刀”的工艺生产,控制塞孔深度在90%左右,以印满但台面垫的吸油纸上没油为准。
2.5 注意控制塞孔深度,检查台面垫的吸油纸,发现粘有绿油则立即调整塞孔深度,更换吸油纸。
(未完待续,请关注下期精彩内容)
在印制电路板生产中使用到碳浆,常常会出现各种各样的问题。
本文还针对丝印液态感光油在阻焊工艺中的流程进行了介绍。
(接上期)
三、导电油墨的印刷工艺
碳浆(碳膏),亦称导电碳油或导电碳浆。在印制板生产,尤其是在单面板的生产,作为导线、电阻、接触点使用日益广泛。作为各种家用电器使用,如电视机、VCD、DCD、空调机。早已步入千家万户百姓家中的,还包括小汽车、摄像机、电玩具等等所有这些的遥控器,其内的印制板无一不是碳油板(carbon board)。从而使碳浆、碳膏(carbon paste)亦称导电碳油或导电碳浆使用量大增。在印制电路板生产中使用到碳浆,常常会出现各种各样的问题,以下对在生产中常遇到的现象进行分析研究,寻求对策。
1. 丝印表面导电线路
(1) 在铜箔表面的印刷
生产工艺流程:(见图3)
① 碳膜边沿渗油状况 (见图4、表2)
② 碳膜导线裂缝图示(cracking)(见图5、表3)
2. 碳油桥的印刷
(1) 碳油桥电阻值偏高(见图6)
(2) 碳油桥电阻值异常超高(见图7、表4)
3. 碳浆塞孔
(1) 塞孔(见图8)
第一次塞好孔的 PCB 板,按工艺要求微烘之后,须将 PCB 板反转过来,对另一面加印焊盘,以保证每一个孔都能和该面的碳线路有良好的连接。
(2) 碳浆塞孔可能存在的不良现象(见图9、表5)
4. 方阻值——Ω/□
在一定厚度下,方块碳膜的电阻值,我们称之为方块电阻值,简称方阻。
5. 碳膜导线电阻值计算:
R总≤15×L / W (干膜厚度15μm)
注意:如果干膜厚度不是15μm,必须按照反比例关系计算出在相应厚度下的方阻,才能代入上式进行计算。
四、丝印液态感光油墨工艺介绍及常见问题原因分析
在PCB板中液态感光油墨的主要作用:
① 塞孔防患;
② 绝缘、美观;
③ 阻焊限焊;
④ 防氧化;
⑤ 保护线路。
下面对丝印液态感光油在阻焊工艺中的流程进行介绍。
1. 丝印油墨制作工艺
(1) 典型流程简介:(见图10)
2. 制作过程中工艺控制:
A. 板面前处理——火山灰磨板机。
(1) 火山灰浓度:15~30%
测试方法:开机搅拌火山灰槽20分钟左右,用烧杯取200ml,静置,待火山灰完全静置下来,检查火山灰所在刻度:30~60ml间为正常,45ml为佳。
(2) 刷痕宽度:8~12mm
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*24〃或以上的板。
② 板前方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。
(3) 磨板速度1.8~2.2M/MIN
磨板速度太快,则板面处理效果不好,不能有效地去除垃圾,同时如在生产中一引起纵横比大于8:1的会出现小孔内孔内水气挥发不完全,会导致VIA孔边缘空泡。以及保证绿油与板面的粘附力;磨板速度太慢,一是浪费时间,没必要。二是铜面磨损严重,特别是一些精细线路如磨板时间太长较容易出现甩线。
(4) 磨板机高压水洗压力200~300PSI
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。
(5) 烘干段温度85~95℃
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,一进丝印房,温度迅速降低,板面易潮,出现氧化。
备注:现PCB板厂主要前处理组合方式:① 酸洗+针刷;② 酸洗+火山灰;③ 酸洗+火山灰+化学处理;④ 酸洗+针刷+PUMIC;⑤ 酸洗+PUMIC+化学处理。
B. 丝网印刷
(1) 网纱T数:43T、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,不足以保护板面。
(2) 胶刮硬度:65~75度 丝印速度:1.6~5.5m/min
胶刮硬度的大小直接影响到PCB上的油墨厚度,同时丝印速度的快慢也同样影响到PCB上油墨厚度。
(3) 丝印房温、湿度控制:温度20±2℃; 湿度50~60%。
丝印房温、湿度控制很重要,温度低于18℃搅好的绿油粘度会越来越高,高于22℃。网上的绿油极易风干,给印板造成困难,而且板面也极易氧化。湿度低于50%时,绿油易干网;而当湿度高于60%时,绿油粘度越来越低,难以控制。同时也较容易出现渗油现象。
C. 低温预烤——低温隧道运输炉
温度:65~75℃;时间:5~7min/栏。
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洗掉,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,在曝光时会出现手指印,菲林上粘绿油等。低温预烤炉的烘板效果不够,有一个简单的检验方法: 将出低温炉的板,待板面凉下来后,用拇指按绿油面一下,再轻轻擦拭,如果拇指印仍在不消失,则证明预烤不够,正常情况下应无拇指印。
D. 曝光-点光源曝光机
(1) 曝光能量:曝光机能量的大小对PCB板品质极为关键。当曝光能量过高时,基板显影后会出现曝光渗油。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,而且在后工序表面处理后可能会出现甩油(绿油从板面剥落)。
(2) 抽真空: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,曝光时的光线在二层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曝光,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600~750 mm/hg。(备注:曝光抽真空原理如下图13)
E. 显影—水平线
(1) 显影时间:根据不同的绿油的性能,设定不同的绿油的显影时间。在液态感光油时除黑油的显影时间可能在药水缸内停留时间小于60S。其它颜色的感光油显影时间在药水缸内停留时间一般为60~90S。
(2) 药水浓度0.8~1.2%。药水浓度低于要求值时,显影时易出现显影不充分,从而有绿油残留。药水浓度高于要求值时,易出现显影过量,冲松绿油,破坏板面绿油。
(3) 药水压力 1.5~2.5kg/cm2。药水压力过低,不足以显影。药水压力过高,破坏板面绿油。
(4) 药水温度 28~32℃(最佳值30℃)。
(5) 热风烘干温度:45~55℃ 。
3. 其它丝印技术(塞孔)
(1) 正常一次塞孔铝片/丝网塞孔印刷
1.1 对位完成后将油墨加入网版上,印吸油纸2-3次调整压力均匀度,并检查吸油纸上是否有杂物,如有,须清除后才可做板。
1.2 印第一块板仔细检查板面,有偏差时调整微调。
1.3 印塞孔时台面应加垫板印刷,保证塞孔深度均匀度。
(2) 二次塞孔印刷
2.1 对位完成后将油墨加入网版上,先印吸油纸2~3次调整压力均匀度,并检查吸油纸上是否有杂物,如有,须清除后才可做板。
2.2 印第一块板仔细检查板面,有偏差时调整微调。
2.3 印塞孔时台面应垫吸油纸印刷,控制塞孔深度和均匀度。
2.4 对塞孔深度要求在20~60%之间或没有塞孔深度的板,采用“三刀满取一刀”的工艺生产;对塞孔深度要求在50~80%之间的板,采用“三刀满取二刀”的工艺生产,控制塞孔深度在90%左右,以印满但台面垫的吸油纸上没油为准。
2.5 注意控制塞孔深度,检查台面垫的吸油纸,发现粘有绿油则立即调整塞孔深度,更换吸油纸。
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