絲網(wǎng)印刷在PCB制造中扮演什么角色

印制電路板(PCB)的出現(xiàn)與發(fā)展，給電子工業(yè)時(shí)代帶來了重大突破，它已經(jīng)成為各種電子設(shè)備和儀器中必不可少的部件。隨著網(wǎng)印技術(shù)的不斷發(fā)展，用于PCB行業(yè)的新型網(wǎng)印材料、網(wǎng)印工藝及檢測設(shè)備已日臻完善，使得當(dāng)前的網(wǎng)印工藝技術(shù)能夠適應(yīng)高密度的PCB生產(chǎn)。絲網(wǎng)印刷在PCB制造中的應(yīng)用主要有以下三個(gè)方面：

a. PCB表面阻焊層的應(yīng)用;

b. PCB表面標(biāo)記符號(hào)的應(yīng)用。

c. PCB圖形轉(zhuǎn)移過程和抗蝕抗電鍍層的應(yīng)用;

針對(duì)PCB工藝的絲網(wǎng)印刷材料作概要性介紹：

一、絲網(wǎng)印刷材料

1.PCB印制板絲網(wǎng)

絲網(wǎng)是網(wǎng)印制版中最重要的組成部分，這是因?yàn)樗强刂朴湍牧鲃?dòng)性和印刷厚度的關(guān)鍵，同時(shí)它決定了網(wǎng)版的耐用性和質(zhì)開關(guān)制造技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。除此之外，絲網(wǎng)與網(wǎng)版感光材料有極好的結(jié)合性也是制作高質(zhì)量、高精度網(wǎng)印版的一個(gè)重要因素。為了保證絲網(wǎng)與感光材料的良好結(jié)合，傳統(tǒng)的做法是對(duì)新的絲網(wǎng)進(jìn)行粗化及脫脂處理，這樣可以保證網(wǎng)版質(zhì)量及延長絲網(wǎng)使用壽命。

2.PCB印制板網(wǎng)框

網(wǎng)框的材質(zhì)和截面的形狀非常重要，相對(duì)于某種規(guī)格的網(wǎng)框，如果網(wǎng)框強(qiáng)度不夠，則不能保證張力的一致性。現(xiàn)在一般使用的是高張力鋁質(zhì)網(wǎng)框。

3.PCB印制板印版感光材料

印版感光材料常用的有重氮感光劑、感光膜片等。在絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版制作中普遍采用的是重氮型感光乳劑。感光膜片具有膜層厚度均勻可控、高解像力、高清晰度、耐磨、與絲網(wǎng)有強(qiáng)附著性等特點(diǎn)，在印制板的字符印刷中得到了廣泛的應(yīng)用。

4.PCB印制板網(wǎng)印油墨

下面主要介紹應(yīng)用于PCB行業(yè)的部分網(wǎng)印油墨，具體用途及特性見表l。

二、PCB表面阻焊層的應(yīng)用

印制電路板的阻焊膜是一個(gè)永久性的保護(hù)層，它不僅在功能上具有防焊、保護(hù)、提高絕緣電阻等作用，而且對(duì)電路板的外觀質(zhì)量也有很大影響。早期阻焊膜印刷是先使用阻焊底片制作網(wǎng)版圖形，再印刷UV光固化型阻焊油墨。每次印刷后，由于絲網(wǎng)變形、定位不準(zhǔn)等原因造成焊盤上殘留多余的阻焊膜，需要很長的時(shí)間來刮除，消耗大量的人力與時(shí)間。液態(tài)感光阻焊油墨不需要制作網(wǎng)版圖形，采用空網(wǎng)印刷，接觸式曝光。這種工藝對(duì)位精度高、阻焊膜附著力強(qiáng)、耐焊性好、生產(chǎn)效率高，現(xiàn)已逐漸代替光固型油墨。

1PCB印制板.工藝流程

制阻焊膜底片→沖底片定位孔→清洗印制板→配制油墨→雙面印刷→預(yù)烘→曝光→顯影→熱固

2.PCB印制板關(guān)鍵工藝過程分析

(1)PCB印制板 預(yù)烘

預(yù)烘的目的是為了蒸發(fā)油墨中所含的溶劑，使阻焊膜成為不粘的狀態(tài)。針對(duì)油墨的不同，其預(yù)烘的溫度、時(shí)間各不相同。預(yù)烘溫度過高，或干燥時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致顯影不良，降低解像度;預(yù)烘時(shí)間過短，或溫度過低，在曝光時(shí)會(huì)粘連底片，在顯影時(shí)，阻焊膜會(huì)受到碳酸鈉溶液的侵蝕，引起表面失去光澤或阻焊膜膨脹脫落。

(2)PCB印制板曝光

曝光是整個(gè)工藝過程的關(guān)鍵。對(duì)于陽圖片，曝光過度時(shí)，由于光的散射，圖形或線條邊緣的阻焊膜與光反應(yīng)(主要是阻焊膜中含有的感光性聚合物與光反應(yīng))，生成殘膜，而使解像度降低，造成顯影出的圖形變小，線條變細(xì);若曝光

不足時(shí)，結(jié)果與上述情況相反，顯影出的圖形變大，線條變粗。這種情況通過測試可以反映出：曝光時(shí)間長的，測出的線寬是負(fù)公差;曝光時(shí)間短的，測出的線寬是正公差。在實(shí)際工藝過程中，可選用“光能量積分儀”來測定最佳曝光時(shí)間。

(3)PCB印制板油墨粘度調(diào)節(jié)

液態(tài)感光阻焊油墨的粘度主要是通過硬化劑與主劑的配比以及稀釋劑添加量來控制。如果硬化劑的加入量不夠，可能會(huì)產(chǎn)生油墨特性的不平衡。硬化劑混合后，在常溫下會(huì)進(jìn)行反應(yīng)，其粘度變化如下。

30min～10h：油墨主劑和硬化劑已充分融合，流動(dòng)性適當(dāng)。

30min以內(nèi)：油墨主劑和硬化劑還沒有充分融合，流動(dòng)性不夠，印刷時(shí)會(huì)堵塞絲網(wǎng)。

10h以后：油墨本身各材料間的反應(yīng)一直主動(dòng)進(jìn)行，結(jié)果造成流動(dòng)性變大，不好印刷，硬化劑混合后的時(shí)間越長，樹脂和硬化劑的反應(yīng)也越充分，隨之油墨光澤也變好。為使油墨光澤均勻、印刷性好，最好在硬化劑混合后放置30min開始印刷。

如果稀釋劑加入過多，會(huì)影響油墨的耐熱性及硬化性?？傊?，液態(tài)感光阻焊油墨的粘度調(diào)節(jié)十分重要：粘度過稠，網(wǎng)印困難。網(wǎng)版易粘網(wǎng);粘度過稀，油墨中的易揮發(fā)溶劑量較多，給預(yù)固化帶來困難。

油墨的粘度采用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測量。在生產(chǎn)中，還要根據(jù)不同的油墨及溶劑，具體調(diào)整粘度的最佳值。

三、PCB圖形轉(zhuǎn)移過程中抗蝕抗電鍍層的應(yīng)用

在印制板的制作工藝中，圖形轉(zhuǎn)移是關(guān)鍵工序，以前常用干膜工藝來進(jìn)行印制電路圖形的轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)在，濕膜主要用于多層印制板的內(nèi)層線路圖形的制作和雙面及多層板的外層線路圖形的制作。

1.PCB印制板工藝過程

前處理→網(wǎng)印→烘烤→曝光→顯影→抗電鍍或抗腐蝕→去膜→下道工序

2.PCB印制板關(guān)鍵工藝過程分析

(1) PCB印制板涂布方式的選擇

濕膜涂布的方式有網(wǎng)印型、滾涂型、簾涂型、浸涂型。

在這幾種方法中，滾涂型方法制作的濕膜表面膜層不均勻，不適合制作高精度印制板;簾涂型方法制作的濕膜表面膜層均勻一致，厚度可精確控制，但簾涂式涂布設(shè)備價(jià)格昂貴、適合大批量生產(chǎn);浸涂型方法制作的濕膜表面膜層厚度較薄，抗電鍍性差。根據(jù)現(xiàn)行PCB生產(chǎn)要求，一般采用網(wǎng)印型方法進(jìn)行涂布。

(2)PCB印制板前處理

濕膜和印制板的粘合是通過化學(xué)鍵合來完成，通常濕膜是一種以丙稀酸鹽為基本成分的聚合物，它是通過自由移動(dòng)的未聚合的丙稀酸鹽團(tuán)與銅結(jié)合。本工藝采用先化學(xué)清洗再機(jī)械清洗的方法來確保上述的鍵合作用，從而使表面無氧化、無油污、無水跡。

(3)PCB印制板粘度與厚度的控制

油墨粘度與稀釋劑的關(guān)系見圖l。

由圖中可以看出，在5%的點(diǎn)上，濕膜的枯度為150PS，低于此粘度印刷的厚度，達(dá)不到要求。濕膜印刷原則上不加稀釋劑，如要添加應(yīng)控制在5%以內(nèi)。

濕膜的厚度是通過下述公式來計(jì)算：

hw=[hs- (S + hs)]+P%

式中，hw為濕膜厚度;hs為絲網(wǎng)厚度;S為填充面積;P為油墨固體含量。

以100目的絲網(wǎng)為例：

絲網(wǎng)厚度：60 μm;開孔面積：30%;油墨的固體含量：50%。

濕膜的厚度=[60-(60×70%)]× 50%=9μm

當(dāng)濕膜用于抗腐蝕時(shí)，其膜厚一般要求為15～20μ m;當(dāng)用于抗電鍍時(shí)其膜厚一般要求為20～30μm。因此，濕膜用于抗腐蝕時(shí)，應(yīng)印刷2遍，此時(shí)厚度為18μm左右，符合抗腐蝕要求;用于抗電鍍時(shí)，應(yīng)印刷3遍，此時(shí)厚度為27μm左右，符合抗電鍍膜厚要求。濕膜過厚時(shí)易產(chǎn)生曝光不足、顯像不良、耐蝕刻差等缺點(diǎn)，抗電鍍時(shí)會(huì)被藥水浸蝕，造成脫膜現(xiàn)象，且感壓性高，在貼合底片時(shí)易產(chǎn)生粘底片情況;膜過薄時(shí)容易產(chǎn)生曝光過度、電鍍絕緣性差、脫膜和在膜層上出現(xiàn)電鍍金屬的現(xiàn)象等缺點(diǎn)，另外，曝光過度時(shí)，去膜速度也較慢。