印制电路丝印工艺（阻焊和字元）

　　1．1简介
　　丝网印刷工艺在双面和多层印制板上有以下三个方面的应用。
　　阻焊膜：是一种保护层，涂复在印制板不需焊接的线路和基材上。目的：防焊接时线路桥搭，提供长时间的电气环境和抗化学保护，形成印制板漂亮的“外衣”，包括热固性环氧绿油(含紫外线uv绿油)和液态感光阻焊油墨二大系统。通常为绿色，亦有黑色，黄色，白色，蓝色阻焊。
　　元件字元：提供黄，白或黑色标记，给元件安装和今后维修印制板提供资讯。
　　1．2范围
　　叙述丝印工艺的整个过程，包括：安全生产，使用设备，所需物料，工艺流程和控制参数，制造过程(原理，工作条件，丝网准备，网版制作，油墨搅拌，刮板使用，丝印定位方式，来板检查，刷板，丝网印刷，预烘，曝光，显影，固化)，文件和工艺审查，检查和测试专案。最后概述一下帘涂阻焊(curtain coating)。本章内容以液态光成象阻焊和字元为主，适用于双面和多层印制线路板。
　　1．3 重要性
　　阻焊膜是印制板的“外衣“，用户看印制板最直观的质量就是阻焊膜，因而对阻焊膜向来是挑剔的，另外，丝印阻焊和字元属印制板冗长制造工序中的后工序，价值不低的即将完工的印制板在后工序出了差错，损失就太大，太不值得了，再有，阻焊和字元是报废量最多的工序之一，因此，稳定丝印阻焊和字元的工艺，理顺这个工序的管理和文件控制及设备维护，就显得很重要了。
　　进入二十世纪九十年代以后，各印制板工厂使用传统的丝印热固性环氧绿油已越来越少。这是因
　　为：双面和印制板的密度在增加，小孔细线SMT高密度是印制板发展的不可逆转的潮流，线宽间距0．
　　12~0．20mm窄焊环已属大多数，丝印热固性绿油已无能为力，外观不整齐，渗油上焊盘，跳印，受丝印员工的熟练程度和情绪影响太大，所以，目前大多数双面和多层板厂都已淘汰热固性环氧绿油而改用液态感光阻焊油墨工艺。
　　2、安全生产
　　丝印工序常用的化学药品是碳酸钠(Na2Co3)，氢氧化钠(NaoH)，硫酸(H2SO4)和各种丙酮，甲苯。
　　洗网水等有机溶剂，使用不当会灼伤皮肤和眼睛；丝印房内有紫外光源，3~7千瓦的曝光灯，还有多台烘箱，印制板阻焊剂热固化时加热温度到达150℃1个小时，使用不当也会弄伤眼睛和手脚皮肤；丝印房需用到底片，印制板制造过程中凡是作底片。存底片，用底片的房间都要保持一致的温湿度，并防尘，否则会引起底片热胀冷缩，尘埃，头发掉到底片和阻焊膜胀，都会导致印制板报废，手指印弄到板上同样亦会拒收。基于以上原因，搞好丝印间的安全生产是确保职工正常工作秩序和产品质量的一个重要环节。因此，对丝印工序的安全生产提出以下要求：
　　(1)进入丝印间要换上工作服，戴帽，换上无毛的工作鞋。所有头发应置于工作帽内，鞋柜应是清洁的，脏鞋、清洁鞋不要混到一堆。
　　(2)加药物时要戴防护睛镜和胶手套。尤其是处理返工板退阻焊膜时，印制板在高温的氢氧化钠浓
　　碱性中浸泡，加药物和放取板时要戴手套和眼镜。某工厂一员工退阻焊板时不小心，浓热碱液溅到皮肤眼睛上，住院一个多月，花医疗费五六万元，医疗后眼也快瞎了，这是沉痛的教训。
　　(3)化学药品都有毒，不可内服，注意皮肤不直接同溶剂接触。印制板阻焊油墨在烘箱中150℃固
　　化，开烘箱时，会冒出大量的溶剂蒸汽，千万别吸入，若发现呕吐，头晕等，要马上向领班报告。
　　(4)设备故障，化学品外溢要及时处理，拖净地板，修好设备。
　　(5)印制板从热烘箱中搬出来时，要戴手套，防烫伤。
　　(6)不要乱动设备的盖子。帽子，开关，紫外光源不要外露，人的眼睛不要盯紫外光。烘箱抽风是非常重要的，某企业有一员工动了一台烘箱抽风阀门，抽风量是变小了，板子上的溶剂挥发不了，老有余胶，查了一个余月，原因是有人动了一下抽风开关，毁了很多板子，教训深刻。
　　3、设备
　　建一个新工厂，或管理好丝印工序，要知道“家”底，更要熟悉知道需多少设备才能正常开工。下面对丝印工序所需的设备作一个概述。
　　序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
　　设备名称 丝印机（自动，半自动机，手工丝印台） 丝网曝光框架曝光光源（2~4KW） 烘箱，多个（传送带式，立式均可，有足够抽风，温度公差±2℃） 水枪（高压，1000psl） 网框冲洗显影柜磨刮板机 紫外线烘干机 丝印网柜架（自调式，绷网式均可） 张力计 搅拌器或振荡器 曝光机（5~7KW，水冷式） 显影机（传送带式，冲显压力2.5kg/cm2，）刷板机（酸洗-水洗-刷板[二对刷辊，或浮石粉式]-水烧-烘干） 黄光光桌，放大镜 粘度计
　　功能确良 丝网印刷 丝印模版制造（曝光） 丝印模版制造（曝光）索模版制造，阻焊，字元预烘和后固化。 去除模版，喷洗 洗刷丝网 磨刮板 UV固化 丝网印刷 测丝网张力 油墨搅拌 曝光用 显影印制板丝印油墨前刷板 检验印制板用 检查油墨粘度
　　以上所有的设备都应干净，整齐，清洁，按文件规定定期维护保养，填妥设备保养卡。
　　4、物料
　　丝印工序涉及丝印房，模版制作房，曝光显影房所用物料三大部分。
　　4．1丝印
　　(1)热固性阻焊剂。通常是双组份，阻焊油墨和硬化剂，按比例(如19：1，20：1，2：1)混合，利用模版，印刷在线路板上，露出焊盘和孔，然后在烘箱中140~150℃下40~60分钟油墨固化，七八十年代，Taiyos?22、Pck501，401、Coates X2?5、HYSOl桽R1000，Gin HNa SM?02，国内外许多专业印制板厂多使用这些型号，九十年代以后，各工厂逐步淘汰了这种难操作控制，易渗油跳印，外观不那么好看的热固性阻焊剂，而uv阻焊绿油多用于单面板上，对双多层板不适用。
　　(2)液态光成象阻焊油墨(Liquid photoimage梐ble sdlder mask ink)，目前在各印制板厂得到大量推广应用。主要牌子有Tamura DsR?200，TaiyoPSR?000，Cotes XV?00，ToYo K?000，精化(Gin Hwa)DSR?000和Lea Ronal，Danachm等公司的产品，双组份，这些型号都获UL认证。通
　　常为绿色，亦有黄，黑，白等色。亚洲产品为光亮型，欧美产品多为哑光型。
　　(3)字元油墨，热固型为双组份，如英国Coateskspl(硬化剂SP1606)，台湾精化(Gin Hwa)ML411
　　(硬化剂SM 502)等是白色的，Coates Ksp4，HYsol50?02BR等是黄色的，主剂和硬化剂混合比例有100：8，19：1，100：6使用前需认真按供应商提供的资料混合，光固性字元后通过紫外光固化机(通常三支80w灯)，几秒钟字元即可硬化。由于光固字元油墨略带微黄，因此有的挑剔的客户规定字元必须使用热固型白色油墨。
　　(4)稀释剂，应使用该油墨供应商提供的专用稀释剂及对用洗网水代替稀释剂调稀阻焊油墨，否则
　　产品质量难以稳定，争泽不均，密集线路起泡等问题会产生。
　　(5)导电油墨，通常在印制板完成阻焊后在板上的键盘线路处印上导电油墨，如coates X2302，Gin
　　Hwa LR6007等型号不断搅拌，导电油墨渐变稀，利用作好的网版印到线路板相应线路上，在140~150℃固化约40分钟，油墨固化。
　　(6)洗网水，用来洗涤丝网。
　　(7)丙酮，二甲苯，乙基溶液，为洗网溶液之一。
　　(8)纸胶带，PVC胶带，常用1．5英寸宽，用来封网。
　　(9)橡胶刮，65~75度。
　　(10)新闻纸，用来作丝网印刷过油。
　　(11)兰胶油墨，是一种可能剥性油墨，兰色，方便客户以不同方式焊接装配元器件用。
　　4．2模版
　　(1)丝网：18~36T丝网，蓝胶印刷；43T液态光成象阻焊油墨印刷(特殊情况视线路厚度会用到
　　36T和77T)；100T，字元印刷；43?7T碳油墨印刷。
　　(2)菲林膜：用来制作丝网模版；25μm厚度，作字元网版；35μm，阻焊点图或图形网版；50?0μm，碳油墨网版。
　　(3)磨网膏(Autoprep)：用于新旧丝网的轻磨，粗化丝网表面，加强菲林膜附着力。
　　(4)去网版粉(Auto Gel)；用来清除旧菲林网版。
　　(5)脱脂剂(Universal Mesh prep)；对丝网表面作脱脂除油处理。
　　(6)油墨去除剂(Autosolve)：用来清除旧网纱上顽固的陈旧污渍和鬼影。
　　(7)封网胶：用来封网。
　　(8)牛皮胶：用于拉网。
　　(9)强力胶：用作绷网的粘合剂。
　　4．3 显影和其他
　　(1)无水碳酸钠(或无水碳酸钾)：可使用工业或cp级，作液态光成象阻焊油墨显影液用。
　　(2)消泡剂：作显影液清泡用。
　　(3)硫酸：可用工业级，丝印油墨前刷板去氧化物用。
　　(4)片碱：工业级，即氢氧化钠，退阻焊膜用。
　　(5)酒精：cp级，清洁用品。
　　(6)透明胶带：曝光底片在其周边开窗固定胶带，曝光前使底片和印制板定位固定。
　　(7)光楔(尺)：17或21格(级)，测试曝光能量，Dupont，Danachem公司提供。
　　(8)3M胶带：测试阻焊膜和字元附着力用。
　　(9)曝光销钉：固定阻焊底片和印制板，曝光定位用。
　　5、工艺流程和工艺参数。
　　5．1液态光成象阻焊油墨流程
　　丝网准备→网版制造→ 油墨搅拌→ 磨刮板→来板检查→ 刷板→ 丝印A面→停留→预烘→ 停留→ 丝印B面→ 停留→ 预烘→ 停留→ 双面对位→ 曝光→ 停留→ 显影→ 检查→ 固化→ 检查……→送下道工序
　　5．2字元、碳油墨等流程
　　首先查工卡，是单面或双面字元，字元颜色，待印碳墨板，蓝胶板是双面或单面；导通孔是全部或局部堵孔板。
　　准备网，网版制造，搅拌油墨，准备刮板→来板检查→(待印字元，堵孔，蓝胶板) →丝网(待印碳墨板)酸洗→水洗→烘干 印刷→检查→烘干……→是否印第二面(是) →丝网印刷→烘干→检查……→送下道工序
　　5．3控制参数
　　(1)液态光成象阻焊油墨。
　　刷板：酸洗→水洗→刷板(二对刷辊或浮石粉) →水洗→吸干→烘干。传送或刷板机。酸洗段1~
　　3％H2So4，传送速度1．0±0．2m／min，压力2~2．5kg／cm2(或18~25Psl)。刷辊磨痕宽度10~20mm，
　　每周测试(1~2次)，酸洗槽定期换缸。
　　油墨混合：按供应商资料提供的比例把油墨和硬化剂混合，(通常是一大瓶油墨和一小瓶硬化剂)，
　　例如Tamura DsR?200C?BX是在油墨型号，CA?200C?是硬化剂型号，混合比例3：1。原则
　　上不得加稀释剂，非常特殊例如印的板基铜厚70μm，允许加用稀释剂10~15m1／k。测试混合油墨粘度，停留15分钟，以消除气泡。
　　．A面印刷：网目43T(特殊印制板网目36T，77T)，刮胶硬度70±5度，卯板角度、压力、速度以不跳印、不堵孔为限。
　　·停留：15分钟以上。使板上油墨流干，线密处的气泡消除。
　　·A面预烘：75±5℃，15±5分(根据不同油墨型号设定)。烘箱应有足量的抽风，均匀的温度分布，并定期检测。
　　·停留：冷却至室温。
　　·B面印刷：(同A面)
　　·停留：15分钟以上。
　　·B面预烘：75±5℃，40±5分(根据不同油墨型号设定，印制板特别厚如3．Omm，尺寸特大如710
　　×460mm(28″×18″)需加长一点时间)。
　　·停留：冷却至室温。
　　·曝光：21级光楔(尺)7~12级(9±1级露铜每班8小时查二次。曝光能量300~500mj／cm2。抽
　　真空60cmHg以上(真空度约80％)。曝光机连续工作，曝光框架温度低于25℃。
　　·停留：15分钟，使感光油墨聚合反应完全。
　　·显影：显影液浓度1±0．2％Na2CO3，PH≥10．5，分析2次／天。显影温度28~35℃，通常设定30℃，显影速度100~150cm／min，显影压力20pSi(2．5kg／Cm2)。显影能力，根据分析资料决定，如连续工作，每班换一次显影液。
　　·固化：140~150℃，40~60分钟，足够的抽风。
　　·曝光底片控制：红片(重氮片)Do≤0．07，Dk≥1．4；黑片(银盐片)Do≤0．06，Dk≥4．0。片基厚度0．18mm，底片应在药膜面贴保护膜。
　　(2)字元。
　　丝网100T。热固字元油墨印刷后150℃，40±5分固化：UV油墨固化：80w，高压水银灯3支，速度5~6米／min。热固字元油墨主剂和硬化剂混合比例参照供应商提供的资料，例如高氏(coates)甘油KsP4黄油KsP4主剂和硬化剂混合比例是19：1，精化(Gin Hwa)热固白油ML411型主剂：硬化剂＝
　　100：8。光固油墨属单组份，不必加硬化剂。
　　(3)碳油墨，堵孔工艺。
　　碳油墨：丝网43~77T，固化150℃，40~60分。型号如CoatesXZ302，Gin Hwa LR6007，ASahi TV
　　?0sk桳P。
　　导通孔堵孔：18~43T空白网加铝箔网版，用堵孔专用油墨，亦可用液态成象阻焊油墨，140~150℃。固化10~40分。
　　6、制造过程。
　　6.1原理和工作条件
　　液态光成象阻焊油墨主成份包括：具有感光性能的环氧(EPOXY)，和丙稀酸(Acrylic)树脂，如丙
　　二酸环氧树脂，酚醛环氧树脂，甲酚环氧树脂，胺基甲酸乙酪；光引发剂，如查酮，胺类有机金属化合物；填充剂，如硅石粉：硬化剂，如芳香族脂，酸酐，咪唑类；溶剂，如醚酯类；消泡剂，即介面活性剂，等等十余种成份。感光阻焊油墨固化后形成网状聚合物结构。
　　工作原理：液态光成象阻焊油墨简称感光胶，亦有人叫湿膜。感光胶经丝印并预烘后，进行光成象曝光，紫外线照射使具有自由基的环氧树脂系统产生光聚合反应，未感光部分(焊盘被底片档住)，在稀碱液中显影喷洗而清除。印制板上已感光部分进行热固化，使树脂进一步支联成为永久性硬化层，这就是液态光致阻焊剂的成象原理。
　　丙二酚环氧树脂的交联后结构：
　　酚醛环氧树脂交联后：
　　胺基甲酸乙脂树脂交联后：
　　工作条件要求：环境，21±1℃，湿度55±8~5％，防尘；曝光和丝印感光胶区域，灯光为黄光；工作员工应换鞋戴帽穿工作服：刷板和显影接板放板应戴无毛白纱手套；取板放板时，用双手取板边，手指不触及图形和阻焊区域，轻取轻放，板角防碰伤；固后从烘箱中取板戴厚纱手套。更为重要的是：任何一个员工都要养成习惯，丝印工作前首先读工卡，按工卡的要求工作。
　　6．2丝网准备。
　　(1)找出所需要的丝网，对液态光成象阻焊油墨，通常用43T(特殊线路板用36T或55T，77T)；
　　对字元油墨，使用丝网为100T。
　　(2)备好所需的上网菲林膜。通常，对字元网，用25μm(微米)厚的菲林膜；对阻焊网，用35μm膜；对碳墨网，则用50或80μm的厚菲林膜。
　　(3)检查网框。查网框的网是否完好，有无破洞，能否再使用；重要的是用张力计查网框中心和四周位置的网张力，对43~77T的丝网，张力为18~20牛顿／cm，100T丝网，14~16牛顿／cm。