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3D 噴墨打印PCB阻焊工藝簡介 王小隴 2023.3編 印制電路板PCB( printedcircuit board)是當(dāng)前電子產(chǎn)品不可或缺的一部分。傳統(tǒng)的 pcb生產(chǎn)制作流程在節(jié)能減排和制造精度上都存在著一些無法克服的問題。PCB噴墨打印技術(shù)在縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)精度、減少環(huán)境污染等方面具有諸多優(yōu)勢。
& I5 U8 o; J& i) S K' E0 l2 z目 錄 第一部分——阻焊制程概述 1.1 阻焊的用途 1.2 3D 噴墨打印阻焊油墨類型 1.3 3D 噴墨打印阻焊油墨監(jiān)測 1.4 3D 噴墨打印油墨的組成及反應(yīng)原理介紹 第二部分——工藝簡介 2.1 3D 噴墨打印阻焊工序流程圖 2.2 工藝流程介紹 2.3 制作中的工藝控制 第三部分——噴墨打印阻焊的品質(zhì) 第四部分——發(fā)展展望 第一部分——阻焊制程概述 1.1、阻焊的用途 將阻焊油墨轉(zhuǎn)移到線路板上,形成與底片一致的圖形,阻焊膜是一種保護(hù)膜，可防止焊接時橋接,提供長時間的絕緣環(huán)境和抗化學(xué)保護(hù)作用，形成PCB板漂亮的外衣。 a. 防焊：留出板上的通孔及PAD，將所有線路和銅面都覆蓋住，防止波峰焊時造成短路,并節(jié)省焊錫用量； b． 護(hù)板：防止?jié)駳�、酸堿性環(huán)境及各種電解質(zhì)的侵蝕使線路氧化而出現(xiàn)電氣性能問題，并防止外來的機械傷害以維護(hù)線路板的絕緣效果； c. 絕緣：由于板子越來越薄，線寬線距越來越細(xì)，故導(dǎo)體間的絕緣問題日益突出,也增加了防焊油墨絕緣性的重要性。 1.2、3D 噴墨打印阻焊油墨的類型 UV噴墨油墨以其節(jié)能、環(huán)保、高效等眾多優(yōu)勢成為目前受到最多關(guān)注的新型油墨,并擁有巨大的發(fā)展前景。它是一種反應(yīng)型油墨，在紫外光輻照下，數(shù)秒甚至一秒之內(nèi)就可以干燥固化,對絕大多數(shù)承印材料的附著力良好，且對化學(xué)、物理環(huán)境的耐受性較好。 1.3、3D 噴墨打印阻焊油墨使用與監(jiān)控 噴墨打印油墨為預(yù)制型油墨，在開啟時搖晃瓶身即可開啟添加，在使用過程中只需要監(jiān)控油墨粘度即可。 a.取樣：測量粘度時，用一次性針管,吸取待測的油墨10-20ml； b.監(jiān)控數(shù)據(jù)；將樣品放入粘度測量槽內(nèi), 等待測量結(jié)束。粘度數(shù)據(jù)要求＜15cP.s。 1.4、3D 噴墨打印油墨的組成及反應(yīng)原理介紹 a.油墨成分介紹： 噴墨打印油墨采用的是uv型固化油墨，可采用汞燈，LED等其它類型紫外燈進(jìn)行快速固化的噴墨打印阻焊油墨，具有出色的噴射性能，可以很好的適應(yīng)工業(yè)噴頭的連續(xù)性噴射。 b.工作原理： UV油墨固化過程主要有以下兩種原理： ①光化學(xué)反應(yīng)：UV油墨中所含的光聚合引發(fā)劑，在UVLED固化機的照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成自由基。 ②鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：通過光化學(xué)反應(yīng)生成有引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能力的自由基，使UV油墨中的不飽和多官能團(tuán)預(yù)聚物、多官能團(tuán)預(yù)聚物、多官能團(tuán)交聯(lián)劑、活性稀釋劑發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，互相交聯(lián)生成有三維結(jié)構(gòu)的光固化產(chǎn)物——干燥油墨膜。 第二部分——工藝簡介 2.1、3D 噴墨打印阻焊工序流程圖 2.2、工藝流程介紹 前處理——去除板面氧化物,油跡及雜質(zhì)，粗化銅面以增強綠油與板面的附著力; a.CAD資料制作——將PCB阻焊層資料轉(zhuǎn)換為可打印的位圖； b.將打印資料上傳到工作站，噴墨打印設(shè)備可直接調(diào)取打印；阻焊打印——將需要的圖像按需直接打印于板面;光學(xué)掃描——掃描打印完成的板子，檢查缺陷并將缺陷圖上傳至工作站； c.油墨上焊盤、開窗不規(guī)則等不合格板采用激光修理，激光機調(diào)取光學(xué)掃描生成的資料用于修理缺陷； d.修理完成后檢查修理結(jié)果； 打印字符——掃描合格與修理合格的板子可直接打印字符；QC檢查——QC檢查字符與阻焊外觀； 熱固化——高溫最終固化形成永久性保護(hù)層； 百柔提供的噴墨打印技術(shù)解決方案示意圖； 2.3 制作中的工藝控制 2.3.1、前處理 ——廣泛采用火山灰/氧化鋁（金剛砂）磨板機； a.火山灰濃度；10-20%測試方法； 開機攪拌火山灰&氧化鋁粉槽20分鐘左右，用燒杯取100ml，靜置，待火山灰&氧化鋁粉完全靜置下來，檢查火山灰&氧化鋁粉所在刻度：10-20間為正常。 b.磨痕寬度10-15mm； 磨痕寬度的大小代表著板面的粗糙程度,而磨痕寬度的均勻性則代表著板面粗糙度是否均勻。 測試方法： ① 使用手動檔開動磨板機(關(guān)磨轆)運輸,放入一塊長度18inch或以上的板； ② 板行置磨轆下后停止運輸,開動磨轆運轉(zhuǎn)約10S,停止磨轆； ③ 僅開動運輸將板退出,觀察板面磨痕寬度是否均勻,測量全部磨痕的寬度,應(yīng)全部10-15mm范圍內(nèi),否則應(yīng)調(diào)整磨轆深度手輪。 c.熱風(fēng)吹干溫度85-90℃； 熱風(fēng)溫度設(shè)置太低,板面水分不能完全吹干,打印前板面氧化, 將導(dǎo)致阻焊油墨最終從板面脫落，熱風(fēng)溫度設(shè)置太高,板面溫度太高,進(jìn)入無塵室后對周圍環(huán)境造成影響,另外亦會造成板面氧化； d.磨板效果：20-30S（水膜破碎時間） 經(jīng)過磨板處理后銅面呈完全親水性，取一塊光銅板，在DI水中浸泡后銅面形成均勻的水膜，傾斜45°放置，水膜保持20-30S不破裂 注意：前處理后的板子在4小時內(nèi)完成雙面打印，防止銅面氧化 2.3.3、噴墨打印阻焊控制要點 a.打印設(shè)備精度； 打印設(shè)備精度直接影響PCB的品質(zhì)，如果精度不夠或誤差較大會出現(xiàn)圖形偏位，要定期檢查設(shè)備精度，可使用專用的標(biāo)定板，測試設(shè)備精度，精度要控制在±2.5mil； b.噴頭狀態(tài)； 噴頭狀態(tài)是否良好影響打印品質(zhì)，要每天打印測試條檢查噴頭狀態(tài)，如果出現(xiàn)堵孔、斜噴要及時處理； C.油墨粘度； 噴墨打印粘度的計量單位為cP.s，油墨的粘度會影響噴頭狀態(tài)對打印效果造成影響，粘度過高還會造成堵噴頭等情況，所以在設(shè)備停止一周沒有打印時需要更換新油墨，油墨粘度需要控制在＜15cP.s； 第三部分 ——噴墨打印阻焊的品質(zhì) 3.1 噴墨打印阻焊的品質(zhì)檢測項目 | 檢測項目 | | | | 附著力 | | | | 硬度 | | | | 回流焊 | | | | 耐電壓 | | | | 耐溶劑性 | | | | 耐酸堿 | | | | 耐焊性 | | | | 耐熱性 | | | | 耐燃性 | | | | 綠油厚度 | | | | 耐沉金/銀 | | |
3.2 噴墨打印的常見異常及處理方法 | 缺陷 | | | | 偏位 | | 校準(zhǔn)設(shè)備精度，計算PCB漲縮 | | 油墨上焊盤 | | | | 拉絲 | | | | 露銅 | | | | 油墨剝離 | | | | |
第四部分——發(fā)展展望 從PCB噴墨打印機的研究現(xiàn)狀來看，目前已經(jīng)開發(fā)出成熟的PCB噴墨打印機系統(tǒng)和PCB噴墨打印材料，在減少材料消耗、縮短生產(chǎn)周期、降低成本和環(huán)境保護(hù)方面都有很大的優(yōu)勢，并且打印精度大為提高，打印線條均勻，避免了傳統(tǒng)方法中落差位置有圖形殘缺不全的情況。綜合來看，噴墨打印技術(shù)在改善圖形噴印質(zhì)量縮短生產(chǎn)流程和節(jié)能減排方面都極具優(yōu)勢。 0 J( g/ M) I3 f. m- h
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) c! u, M, L0 L$ u3 R 編輯；王小隴
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