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丝印前处理对PCB外观的影响

  本文探讨了丝印前处理对印制板外观的影响,对前处理的参数进行了优化。对丝印前处理的一些常见问题应怎么预防进讨论。
  【关健词】丝印前处理   优化   预防   压力
  1、概述
  随着印制板制造技术的快速发展,用户现在不仅对印制板的内在质量(内在质量是指孔电阻、铜箔厚度、通断测试、可焊性等)要求愈来愈高,还对印制板的外观提出了更高的要求,比如:油墨颜色要均匀无杂质、铜层表面没有异物及氧化点等。下面讨论丝印前处理对外观质量的影响。
  丝印前处理对印制板外观的影响主要有:油墨下的铜有氧化现象,在前处理后有受硬伤(铜层或基材有明显的划痕)现象,在印阻焊后发现大面积铜箔上油墨颜色不均匀。前处理的好坏直接影响印制板的外观质量,轻微的造成返工,影响生产进度,推迟交货期,降低了企业的信誉度;严重的还有可能造成板子报废。最后使企业的“订单”减少,直接影响到企业的经济效益。
  为逐步减少因前处理造成的损失,提高企业的竞争力。对前处理的过程进行严格的控制是很有必要的。
  2、前处理的目的及方式
  前处理的最终目的要使铜表面无氧化物、油脂和杂质,并且还要有一定的粗糙度。前处理后的板子杂质一定的粗糙度。前处理后的板子用Zero-Ion 100A型离子浓度测试仪进行清洁度测试,看处理后的板子杂质粒子的浓度,离子浓度要低于1.5μg/cm2,并且铜层表面的状态如图一所示,图一是放大两百倍的铜层表面状态,具有相对均匀的凹凸结构,无氧化点,这样才能增强与油墨机械结合力,不至于有起泡和大面积脱落的现象发生,同时也不影响印制板的导电性能。
  前处理的方式多种多样,现在工业中常用的主要有以下几种:尼龙刷磨刷、化学清洗处理、氧化铝/浮石粉喷射、氧化铝/浮石粉加尼龙刷、化学清洗加尼龙刷。
  3、前处理的工艺流程和注意的事项
  根据企业自身条件,对前处理的工艺流程、参数和操作中应注意的事项进行了大量的实验,并对工艺流程和参数进行了优化,起到了很好的效果。
  3.1 前处理的工艺流程
  由于采用的是化学清洗加尼龙刷的处理方式,所以具体的工艺流程如下:
  水预浸→酸洗→水清洗→刷板→高压水洗→市水洗→挤水辊挤水→冷风吹干→热风烘干
  3.2 前处理的具体操作和注意事项
  (1)水预浸
  水预浸的目的是洗去铜表面上的杂质和使铜层面润湿,以便酸洗时的速度加快,才好控制整个机器的传递速度,因机器的传递速度太慢,会过分研磨铜表面。
  (2)酸洗
  酸洗是采用5~10%的硫酸溶液进行喷淋,时间控制在1分钟以内。酸洗主要除去板面上的化学杂质,并使铜表面轻微的微蚀。操作前要检查喷嘴是否堵塞,以免有的地方喷射不到,影响酸洗的效果。酸洗后用市水冲洗掉溶液。
  (3)刷板
  刷板机的目数分为300目和500目两种。使用300目的先进行粗刷,粗刷的刷辊压力要控制在2.2以下,才不至使基材和铜层表面受到不能接受的划痕,而影响印制板面的外观。再用500目的进行细刷,此时的刷辊压力要控制在2.4~2.5之间,细刷使板面的刷痕密度提高,这样使阻焊与板面间的机械作用增强。刷板的作用是机械的刮掉板面的污物并同时粗化铜表面。在操作前要打开水源喷水,还要定期的检查喷嘴,以保证喷水的压力,这样可减少尼龙对板面和孔内的污染,同时还能延长尼龙刷辊的寿命。
  (4)高压水洗
  高压水洗的压力要保持在12.5bar以上,压力可以通过压力表看出,在实际的操作中这样是不够的,喷嘴的畅通与否直接影响到与板面作用的实际压力。还有高压水洗的水不是循环水,循环水的效果不好。高压水洗是要冲掉刷板后的铜粉,以免造成板面的绝缘电阻不够,影响板面的导电性能,操编辑在接板时要检查板面是否有铜粉,才好尽快解决。
  (5)挤水辊挤水
  刷板机一般采用三组挤水辊,挤水辊的作用是把经过高压水洗后的印刷板板面的水吸干,经过挤水后的印制板应无水痕,不然在烘干段形成肉眼看不到的氧化,在印上阻焊后就有一层淡淡的黑色,严重的还能造成阻焊脱落。挤水辊应一直保持在半干状态(用手摸有湿气,但又挤不出水),这样才能有很好的挤水效果,同时也能延长挤水辊的寿命。
  (6)冷风吹干
  冷风吹干主要作用是把孔内的水吹出,以免在热风烘干段使板面形成新的氧化点。板子在经过冷风吹干时应上风刀的风先吹到板子上,这样既能避免孔内水滴在板面上形成氧化点,同时也能防止卡板,才不至影响生产进度。
  (7)热风烘干
  烘干段的温度控制在75~85℃之间,热风烘干使要烘干板面和孔内的水气,以免在丝印阻焊后,油墨的附着力不够。
  4、前处理中的常见问题的分析及探讨
  (1)铜面上有点状的氧化
  铜表面有氧化点,严重的会在热风整平时使阻焊脱落,一般的在印制板交付使用以后,有氧化点的线条易断线。这种氧化点在接板时能看到,在发现问题后,应对挤水辊和冷风吹干段进行检查。
  (2)在印阻碍后,大面积铜发暗
  印阻碍后,大面积铜发暗,板面油墨看起来颜色不一致,同时也影响到油墨和铜层的附着力,应马上返工。返工前,应对刷板机的挤水辊和热风烘干段的温度进行检查,看挤水效果好不好,烘干段的显示温度与实际温度是否一致。
  (3)有的地方没有刷到
  有的地方没有刷到又分为两种:同一块印制板左边有明显的刷痕,而右边没有刷到;在同一块印制板中间部位有没有刷到的。
  第一种是由于刷辊间不平行造成的,这主要是平时放小板子时经常放得靠右,时间久了,刷辊就由圆柱形成了圆台形,遇见大板子时就出现了。第二种是操编辑放板子不均匀造成的。在平时应经常检查刷辊,检查方法为:放一块基板在刷辊的正下(上)方,不开传动,开动刷辊,在基板上会留下磨痕。当出现图二的磨痕时,在刷板的过程中就会出现第一种现象;而当出现图三的磨痕时,就会出现的二种现象。在正常情况下,要求磨痕的边缘线是两条基本上平行的平行线(图四)。
  5、设备的维护
  为了减小前处理返工增加的生产成本,应定期的对前处理设备进行维护。设备的维护不是擦下机器的外表面就万是的,维护的作用是要让机器经常处在正常的工作状态。
  经常检查刷辊是否处在图四的工作状态,不是就应该使用与刷滚同样长的沙板进行整修。平时还应检查喷嘴是否堵塞,以免影响前处理效果。对挤水辊的维护很重要,挤水辊在干硬的状态下工作,起不到前处理的效果不说,还使挤水辊的使用寿命缩短,这也是要保护水挤水辊半干状态的原因。
  参考文献
  [1]林金堵、龚永林主编     现代印电路基础     中国印制电路行业协会教材编定组
  [2]李龙娥  阻焊外观质量控制    第二届全国青年印制电路学术年会论文汇编
  [3]樊  钊  印制电路板细线加工中铜表面的清洁处理    印制电路信息 1998(5)
  [4]赵其平  浅谈研磨刷辊的使用     印制电路资历讯    2002(6)
  刘兴文(Liu Xingwen),男,助理工程师,2001年毕业于哈尔滨工业大学,毕业后就从事PCB的制造到如今,已有多篇文章发表。主要从事技术开发工作,兼管理部分生产任务。

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