绿油白字工序工艺技术概要

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绿油/白字工序技术概要
绿油/白字工序工藝技術概要
由流程工程编辑 2008年4月20日
绿油/白字工序技术概要
PCB 印刷線路板之用途:
目前不少電器用品中(包括電視機,錄影機,個人電腦,手 提電話等),主要電子部份都採用PCB印刷線路板。
Solder Mask 防焊油墨之用途:
防焊油墨使用於印刷線路板上,目的是永久性保護印刷線 路板上之線路,防止線路氧化、因不小心擦花導致開路或 短路問題。
噴墨塗佈法: 有壓縮空氣噴塗機及離心力靜電噴塗機兩種,因未有一定 規格,需以每部機器試驗生產參數。
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工藝參數範例
車間溫濕度:20±2oC / 55±5% 噴咀轉速:~36000r/min (控制均勻度) 噴塗量:270cc/min (控制油墨厚度) 溶劑:PM(CH3OCH2CHOCH3) 油墨Vs溶劑:15kg油墨 + 4.5-5kgPM 油墨黏度:75-90sec (漏斗型NK-2) 預焗:83oC/43min 注意:網影與噴塗油墨中所用的消泡劑和抗 垂流劑不同,故不能交叉使用。 9. 油墨型號:PSR-2000 SP200 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
绿油/白字工序技术概要
【注意事項】 預烤不足時,將有下列情況發生: 油墨表面乾燥不足,曝光時會黏曝光曝光底片,或油墨 面出現曝光壓痕。 顯影時油墨容易被顯影藥液侵蝕,側蝕因而擴大,容易 出現SMT Pad間油墨脫落問題,嚴重時更會使油墨表面 白化現象。
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【注意事項】 預烤過度時,將有下列情況發生: 熱硬化樹脂會開始化學交聯反應,做成顯影不淨、無法 顯影的問題;特別是以兩次單面印刷,並作兩面同時曝 光方式生產時,第一面印刷的油墨比較容易預烘過度, 必須遵守所使用的油墨技術資料冊上的預烘極限,作為 生產條件。
消防法: 屬第4類第3石油類,請跟據當地消防法作貯存 貯存環境:
貯存於5 - 20C陰暗房間
個人安全: 操作時,油墨會揮發部份溶劑,工作場地需做好抽氣排 風系統。 操作時,請配戴手套以防止表皮膚沾上油墨。如沾上油 墨後,可用肥皂清洗。 操作完畢後,請把手臉清洗乾淨。
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靜置時間:
10 – 30 分鐘
目的: 曝光完成後,光敏聚合反應仍繼續進行,因此靜置時間 的目的是讓光敏聚合反應完全。
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顯影:
目的: 顯影之主要目的是將因沒有受到UV紫外線照射而架橋之 油墨除去。 【標準流程】 顯影 (1wt%碳酸鈉,30C,60-90秒) 水洗 乾板 顯影加工時油墨化學結構反應:
绿油/白字工序技术概要
PCB 印刷線路板使用油墨分類:
油墨用途分類 防蝕刻油墨 防焊油墨 文字油墨 感光現像法
絕緣介質油墨
圖形轉移方 法分類 絲網印刷法
固化方法分類 熱固化型
UV紫外光固 化型
UV紫外光固 化型
UV紫外光固 化 + 熱固化型
油墨原料
其他
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油墨用途分類 (1):
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其他注意事項:
停放時間: 由印刷後至顯影完畢為止,盡可能在24小時內完成。 線路板之搬運: 顯影後,防銲油墨硬度較低,容易被碰傷擦花;在固 化完成前,線路板之間需要使用紙張或膠片分隔,並 小心搬運。 熱風整平 (噴錫) 後,錫層會高出油墨表面,疊板時容 易令防銲油墨被碰傷擦花;線路板之間需要使用紙張 或膠片分隔,並小心搬運。
其他
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填充劑使用之目的及種類:
目的:
主要是油墨上強化劑之使用,增加油墨之特性如耐熱性及 鉛筆硬度之測試。 種類: BaSO4, SiO2, Talc 主要成份:
Barium Sulfate Silica Talc
: BaSO4 : SiO2 : 3MgO〃4SiO2〃H2O
绿油/白字工序技术概要
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【注意事項】
油墨厚度: 標準油墨厚度:10 – 25 微米 (線路面油墨,固化後測量) 適當油墨厚度:15 – 25 微米 (線路面油墨,固化後測量)
油墨厚度太薄 (10微米以下): 耐熱性、耐酸鹼性、耐鍍金性及鉛筆硬度等降低,油 墨容易出現剝落。 基材上容易發生長胖 (Halation) 及背光漬 (Back Side Exposure) 問題。
熱硬化型文字油墨 防銲油墨固化 前印刷文字油 墨
l 印刷時,容易擦傷防銲 油墨 l 白色文字油墨容易變黃
紫外線硬化型文字油墨
l 印刷時,容易擦傷防銲油墨 l 白色文字油墨容易變黃 l 防銲油墨與銅面結合力下降
防銲油墨固化 後印刷文字油 墨
l 防銲油墨過度固化, l 文字油墨與防銲油墨結合力 做成耐酸及耐鍍金性下 下降 降
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【注意事項】 油墨厚度太厚 (25微米以上): 側蝕擴大。 溶劑難以在預烘工序時揮發,容易出現黏曝光底片題及 曝光後出現菲林壓痕 耐熱性、耐酸鹼性、耐鍍金性等降低 黏度稀釋: 如使用絲網印刷法,油墨加入溶劑稀釋後,線路邊角位 油墨厚度將會偏薄,盡可能避免。 簾幕塗佈法及噴墨塗佈法,則因為操作方法,必須把油 墨稀釋,請根據每種油墨的技術資料冊,使用該適當的 溶劑種類及份量。
絲網印刷法 噴墨塗佈法 簾幕塗佈法
防鍍金油墨 絕緣介質油墨
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防焊油墨主要成份:
主體(展色劑) 填充劑 防焊油墨 著色劑
樹脂 稀釋劑 無機填充劑 有機填充劑 顏料
反應性稀釋刻, 有機溶劑
染色物 硬化劑
重合感光起始劑,
硬化加促劑 增黏劑,有機溶劑, 稀釋劑
添加劑
黏度調整劑 (有機溶劑)
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室內環境管理:
室內溫度範圍: 18 – 22C
注意事項:
室內溫度過低時,感光度會下降。 室內溫度過高時,會發生黏曝光底片或曝光真空壓 痕。 濕度範圍: 50 – 60%
注意事項:
濕度過低時,會產生靜電 濕度過高時,會發生黏曝光底片或曝光真空壓痕
绿油/白字工序技术概要
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靜置冷卻:
10-20 分鐘
目的: 預烤後由烘烤風箱取出,必須冷卻至室溫才可進行曝光,速 冷風冷卻或自然冷卻皆可。否則,於曝光加工時,容易出現 快菲林壓痕問題。 【注意事項】 小心冷風機或空調系統滴水,油墨沾水後亦會慢慢開始化學 交聯反應,做成難以顯影問題。
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150C / 60-90分鐘 (循環熱風烤箱) 【注意事項】 固化不足時,防銲油墨的耐熱性、耐鹹性及電阻值將會 下降。 固化過度時,防銲油墨的耐酸性及耐鍍金性將會下降。
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文字油墨:
熱硬化型及紫外線硬化型文字油墨皆可使用;在防銲油墨固化 前或之後,亦可印刷文字油墨。 【注意事項】
Stouffer 21格曝光尺: 9-12格
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【注意事項】 曝光量需要隨油墨厚度而調整: 油墨厚 – 曝光量高 油墨薄 – 曝光量低
如曝光能量不足時: 側蝕擴大。 油墨剝落。 顯影後,油墨表面白化。
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【注意事項】 如曝光能量過高時: 基材表面出現背光漬 (鬼影)。 油墨邊緣出現長胖Halation增生現象。
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靜置時間(噴塗油墨除外):
15 – 30 分鐘
目的: 不論使用何種方法塗佈,多少總有氣泡留在線路之間,為 免油墨塗層穿破或不平均,在預烘前需平放靜置15-30分鐘, 讓氣泡穿破及油墨整平。
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預烤:
目的:
把油墨內所含有的部份有機溶劑揮發,形成乾燥膜,從而 進行曝光加工。
室內環境管理:
空氣塵埃量: 注意事項: 塵埃量過高時,會發生針孔問題或油墨黏上垃圾 照明光源: 每立方米100,000以下
以黃色螢光燈,為最理想。
靜置於白色螢光燈下30分鐘,已可令防銲油墨發生交 聯反應,需加裝紫外線過濾燈罩。
不可直接或間接受太陽光照射。
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貯存及個人全注意事項:
絲網印刷法: 以36~51T (即90~125 mesh) 的網紗,並以20~25角度斜 拉網,網漿厚度約25微米 (約需覆蓋3~5次),刮刀角度 10~15,刮刀壓力6kg/cm2,刮刀行速10cm/sec。一般採 用9mm厚刮刀,刮刀硬度為65~75度
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油墨塗佈:
簾幕塗佈法: 簾幕型造器夾縫寬0.5mm,進板速度90m/min,油墨黏度 60~90秒 (以Din Cup No.4 測量),濕膜油墨重量約 100~120g/m2。
烤箱之種類: 隧道式熱風循環烤箱及立式熱風循環烤箱。
绿油/白字工序技术概要
【標準條件】 兩次單面印刷,並作兩面同時曝光 第一面: 70~72C / 15-20分鐘 (熱風循環烤箱) 第二面: 70~72C / 25-30分鐘 (熱風循環烤箱)
雙面印刷雙面曝光 或 單面曝光
70~72C / 20-30分鐘 (熱風循環烤箱)
曝光:
目的: 曝光加工主要利用UV紫外線照射把圖形轉移至油墨上。油 墨內之感光起始劑受到UV紫外線照射後,幫助油墨內光敏 聚合反應開始,形成高分子聚合物。
(基於不同油墨之種類及印刷之厚度,曝光量之調校必須參 考油墨技術資料)
绿油/白字工序技术概要
【標準條件】 一般採用7~8仟瓦特曝光機,配合超高壓水銀燈或鹵素燈。 油墨感光波長: 365nm 可使用曝光量範圍: 150-500mJ/cm2 (可使用曝光能量測量)
藥液噴壓低時: 顯影性下降 藥液噴壓高時: 油墨表面白化 、 側蝕擴大 空網柯式印刷時,小孔容易被油墨填塞;如果需要把孔 內油墨沖走,顯影操作條件將需適量改變。
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後固化 (最終固化):
目的: 於顯影加工後必須經過高溫烤板,目的是使油墨內熱固化之 化學結構反應架橋。
【標準條件】
(立式烤箱,隧道式烤箱) 145~150oC,45~90分鐘
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前處理:(酸處理,研磨)
目的:
通常是以酸處理將基板/銅板表面之氧化物及油污去除掉, 及再加刷磨把板面加以粗化成凹击狀,增加油墨與基板之 密著性。 研磨方法:
一般機械性研磨採用針轆/尼龍擦輪 Nylon Brush,不織布 刷輪Buff,鋁粉噴砂Jet Scrubbing /火山灰磨板Pumice Scrubbing等。另一方面,前處理方法也有化學研磨 Chemical Treatment之方法。
感光防焊油墨標準工藝流程:
前處理
油墨印刷 預 烤 曝 光 顯 影 後固化
酸處理,機械研磨 (針轆,不織布刷輪,噴砂/火山灰磨板) 絲網印刷法,簾幕塗佈法,噴塗法, 滾輪塗佈法 預烤 (立式烤箱,隧道式烤箱) 70~72oC,30~45分鐘 圖形轉移 (紫外線照射) 100~700mJ/cm2
1.0wt% Na2CO3 30oC,60~90秒
防焊油墨 感光現像型 熱固化型 紫外線固化型 紫外線 + 熱固化型 文字油墨 感光現像型 熱固化型 紫外線固化型 絲網印刷法 (BGA基
板用,含有後UV固化型)
噴墨塗佈法 簾幕塗佈法
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油墨用途分類 (2):
防蝕刻油墨
感光現像型 熱固化型 紫外線固化型
熱固化型 感光現像型 熱固化型
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【注意事項】 前處理加工於研磨後,若水洗不足時板面上殘留物化學葯 物時,油墨與銅板間之密著性便會降低;同時,油墨之耐 熱性、耐酸鹼性及耐鍍金性等也會因而降低。
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油墨塗佈:
塗佈方法方面,一般業界以絲網印刷及簾幕塗佈為主,亦 有以噴墨塗佈方法塗佈。目前噴塗方法塗佈開始普遍。
COOH Na2CO3 COO Na NaHCO 3
+
+
樹 脂
COOH
+
樹 脂
COO Na
+
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【注意事項】 顯影藥液濃度低時: 顯影性下降 顯影藥液濃度高時: 顯影性下降 、 油墨表面白化 、 側蝕擴大
藥液溫度低時: 顯影性下降 藥液溫度高時: 油墨表面白化 、 側蝕擴大
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