油墨工藝技術概要(PPT 44頁).ppt

1、Nov, 2002,油墨工藝技術概要,Nov, 2002,PCB 印刷線路板之用途：,目前不少電器用品中(包括電視機，錄音機，個人電腦，手提電話等)，主要電子部份都采用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。,Nov, 2002,其他,絕緣介質油墨,UV紫外光固化 + 熱固化型,感光顯像法,文字油墨,UV紫外光固化型,油墨原料,防焊油墨,UV紫外光固化型,絲網印刷法,防蝕刻油墨,熱固化型,固化方法分類,圖形轉移方法分類,油墨用途分類,PCB 印刷線路板使用油墨分類

2、：,Nov, 2002,防焊油墨,感光顯像型,絲網印刷法 (BGA基板用，含有後UV固化型),噴墨涂布法,簾幕涂布法,熱固化型,紫外線固化型,紫外線 + 熱固化型,文字油墨,感光顯像型,熱固化型,紫外線固化型,油墨用途分類 (1)：,Nov, 2002,防蝕刻油墨,絲網印刷法,噴墨涂布法,簾幕涂布法,感光顯像型,熱固化型,紫外線固化型,防鍍金油墨,熱固化型,絕緣介質油墨,感光顯像型,熱固化型,油墨用途分類 (2)：,Nov, 2002,防焊油墨主要成份：,防焊油墨,主體(展色劑),填充劑,著色劑,添加劑,樹脂,稀釋劑,無機填充劑,有機填充劑,顏料,染色物,硬化劑,黏度調整劑 (有機溶劑),其他

3、,增粘劑，有機溶劑，稀釋劑,重合感光起始劑，硬化加促劑,樹脂,反應性稀釋劑， 有機溶劑,Nov, 2002,防焊油墨之制造流程：,原 料 計 量 / 調 配,混 合,研 磨,黏 度 調 整,檢 查 / 測 試,過 濾,包 裝,Nov, 2002,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（云母）,主要成份：,Barium Sulfate,:,BaSO4,Silica,:,SiO2(可使油墨表面粗化）,Talc,:,3MgO4SiO2H2O,Nov, 2002,感光防焊油墨標準工藝流程：,酸處理

4、，機械研磨 (針轆，不織布刷輪，噴砂/火山灰磨板),絲網印刷法，簾幕涂布法，噴涂法， 滾輪涂布法,預烤 (立式烤箱，隧道式烤箱) 75oC，4060分鐘,圖形轉移 (紫外線照射) 300700mJ/cm2,1.0wt% Na2CO3 30oC，6090秒,(立式烤箱，隧道式烤箱) 150oC，6090分鐘,前 處 理,油 墨 印 刷,預 烤,曝 光,顯 影,後 固 化,Nov, 2002,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凸狀，增加油墨與基板之密著性。,研磨方法： 一般機械性研磨采用針轆/尼龍擦輪 Nylon Br

5、ush，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。,Nov, 2002,前處理：(酸處理，研磨),機械刷磨 化學微蝕,Nov, 2002,前處理加工於研磨後，若水洗不足時板面上殘留物化學藥物時，油墨與銅板間之密著性便會降低；同時，油墨之耐熱性、耐酸堿性及耐鍍金性等也會因而降低。,【注意事項】,Nov, 2002,油墨涂布：,涂布方法方面，一般業(yè)界以絲網印刷及簾幕涂布為主，亦有以噴墨涂布方法涂布。目前噴涂方法涂布開始普遍。 絲網印刷法： 以3651T (即90

6、125 mesh) 的網紗，并以2025角度斜拉網，網漿厚度約25微米 (約需覆蓋35次)，刮刀角度1015，刮刀壓力6kg/cm2，刮刀行速10cm/sec。一般采用10mm厚刮刀，刮刀硬度為6575度,Nov, 2002,簾幕涂布法： 簾幕型造器夾縫寬0.5mm，進板速度90m/min，油墨黏度6090秒 (以Din Cup No.4 測量)，濕膜油墨重量約100120g/m2。 噴墨涂布法： 有壓縮空氣噴涂機及離心力靜電噴涂機兩種，因未有一定規(guī)格，需以每部機器實驗生產參數。,油墨涂布：,Nov, 2002,防焊油墨涂布方法分類及其特長：,絲網印刷,簾幕涂布,噴墨涂布,生 產 性,一般,優(yōu)

7、,良,涂 布 效 能,優(yōu),良,差,導通孔顯影性,一般,優(yōu),優(yōu),導通孔塞孔能力,良,差,差,線路間氣泡問題,一般,優(yōu),良,細線路上油墨厚度,一般,差,一般,Nov, 2002,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、耐酸堿性、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(fā)生長胖 (Halation) 及背光漬 (Back Side Exposure) 問題。,【注意事項】,Nov, 2002,【注意事項】,油墨厚度太厚 (25微米以上)： 側蝕擴大。

8、溶劑難以在預烘工序時揮發(fā)，容易出現黏曝光底片及曝光後出現菲林壓痕 耐熱性、耐酸堿性、耐鍍金性等降低,黏度稀釋： 如使用絲網印刷法，油墨加入溶劑稀釋后，線路邊角位油墨厚度將會偏薄，盡可能避免。 簾幕涂布法及噴墨涂布法，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。,Nov, 2002,靜置時間：,15 30 分鐘 目的： 不論使用何種方法涂布，多少總有氣泡留在線路之間，為免油墨涂層穿破或不平均，在預烘前需靜置15-30分鐘，讓氣泡穿破及油墨整平。,Nov, 2002,預烤：,目的： 把油墨內所含有的部份有機溶劑揮發(fā)，形成乾燥膜，從而進行曝光加工。,烤箱之

9、種類： 隧道式熱風循環(huán)烤箱及立式熱風循環(huán)烤箱。,Nov, 2002,兩次單面印刷，并作兩面同時曝光 第一面: 75C / 15-25分鐘 (熱風循環(huán)烤箱) 第二面: 75C / 25-35分鐘 (熱風循環(huán)烤箱) 雙面印刷雙面曝光 或 單面曝光 75C / 40-60分鐘 (熱風循環(huán)烤箱),【標準條件】,Nov, 2002,【注意事項】,預烤不足時，將有下列情況發(fā)生： 油墨表面乾燥不足，曝光時會粘曝光底片，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。,Nov, 2002,【注意事項】,預烤過度時，將有下列

10、情況發(fā)生： 熱硬化樹脂會開始化學交聯反應，造成顯影不凈、無法顯影的問題；特別是以兩次單面印刷，并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。,Nov, 2002,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，造成難以顯影問題。,Nov, 2002,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U

11、V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),Nov, 2002,一般采用7仟瓦特曝光機，配合超高壓水銀燈或鹵素燈。 油墨感光波長： 365nm 可使用曝光量范圍： 150-500mJ/cm2 (可使用ORC UV351曝光表測量) Stouffer 21格曝光尺： 9-11格,【標準條件】,Nov, 2002,【曝光示意圖】,油墨層,銅箔及基板,UV-Radiation Energy Distribution in the Resist,Ideal Energy Distribution,Actual,U

12、V-Energy,Resist x-axis,玻璃或有機框體,曝光底片,底片保護膜,電介質,Nov, 2002,【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。,Nov, 2002,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。,【注意事項】,Nov, 2002,曝光加工時油墨化學結構反應 (1) 1. 感光起始： I I * I * R * I * I 2. 開始反應： R+ M RM 3. 成長反應： RM+ M RM2 RM+ M RMn+1

13、RMm+ RMn Pm+n 4. 停止反應： RMm+ RMn Pm +Pn I = 感光起始劑M = 反應性單份子P = 高份子聚合物,Nov, 2002,曝光加工時油墨化學結構反應 (2) 感光起始劑 R H R + CH2=CHCOOR RCH2C COOR H H H RCH2C + CH2=CHCOOR R-(CH2C)CH2C COOR COOR H H H H RCH2C + RCH2C RCH2C-CCH2R COOR COOR ROOC COOR RCH2 CH=CHR + ROOC COOR H RCH2C + T RCH2CH2COOR + T COOR,Nov, 200

14、2,靜置時間：,10 30 分鐘 目的： 曝光完成後，光敏聚合反應仍繼續(xù)進行，因此靜置時間的目的是讓光敏聚合反應完全。,Nov, 2002,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。,顯影加工時油墨化學結構反應：,【標準流程】 顯影 (1wt%碳酸鈉，30C，60-90秒) 水洗 乾板,反應式分解如下：,Nov, 2002,【顯影加工時油墨化學結構反應： 】,Nov, 2002,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 藥液噴壓低時： 顯影性

15、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。,【注意事項】,Nov, 2002,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】 150C / 60-90分鐘(循環(huán)熱風烤箱),【注意事項】 固化不足時，防焊油墨的耐熱性、耐堿性及電阻值將會下降。 固化過度時，防焊油墨的耐酸性及耐鍍金性將會下降。,Nov, 2002,後固化加工時油墨化學結構反應 (1)：,Nov, 2002,後固化加工時油墨化學結構反應(2)：,Nov, 2002,文字油墨

16、：,熱硬化型及紫外線硬化型文字油墨皆可使用；在防焊油墨固化前或之後，亦可印刷文字油墨。,【注意事項】,Nov, 2002,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12-24小時內完成。 線路板之搬運： 顯影後，防焊油墨硬度較低，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，并小心搬運。 熱風整平 (噴錫) 後，錫層會高出油墨表面，疊板時容易令防焊油墨被碰傷擦花；線路板之間需要使用紙張或膠片分隔，并小心搬運。,Nov, 2002,線路板重工： 印刷或預烘後，如需要把防焊油墨退洗，只須先預烘，再在顯影槽內噴洗2-3 分鐘，以確?？子湍煌耆逑?。如有退洗大量重

17、工板後，顯影藥液會嚴重老化，請更換新顯影藥液作正常生產。 曝光或顯影後，如需要把防焊油墨退洗，需先浸堿性藥液 (5% 氫氧化鈉 / 50C)，浸洗時間5-15分鐘，再以軟刷將半分解的油墨殘渣清除。剝除防焊油墨後，堿性藥液可能會殘留於板面上，需再進行前處理後，再重新涂布。,其他注意事項：,Nov, 2002,室內溫度范圍： 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(fā)生黏曝光底片或曝光真空壓痕。 濕度范圍： 50 60% 注意事項： 濕度過低時，會產生靜電 濕度過高時，會發(fā)生黏曝光底片或曝光真空壓痕,室內環(huán)境管理：,Nov, 2002,照明光源： 以黃色螢光燈，為最理想。 靜置