雙面板非金屬孔內(nèi)滲油研究

陳仁炎

(汕頭超聲印制板公司，廣東 汕頭 515061)

非金屬孔內(nèi)滲油是PCB 雙面板在感光阻焊制程的一個(gè)主要品質(zhì)問(wèn)題，表現(xiàn)出發(fā)生率高，缺點(diǎn)比例高的情況。非金屬孔內(nèi)滲油可能導(dǎo)致板件相應(yīng)孔位孔徑變小，影響元器件裝配，目前多數(shù)工廠采用數(shù)孔機(jī)對(duì)板件100%進(jìn)行孔徑測(cè)量來(lái)評(píng)估確認(rèn)板件質(zhì)量情況，孔徑不合格的產(chǎn)品需通過(guò)機(jī)械鉆孔補(bǔ)鉆返工來(lái)確保孔徑滿足元器件的裝配要求，對(duì)工廠生產(chǎn)效率及品質(zhì)管控造成很大影響。

1 缺陷分析

雙面板非金屬孔內(nèi)滲油表現(xiàn)出的外觀狀態(tài)為孔內(nèi)壁形成一圈油墨殘留，且油墨殘留的位置往往處于孔中心位置。見圖1。

1）外觀分析。雙面板非金屬孔滲油的位置基本集中在孔中心位置，從原理上懷疑絲印過(guò)程油墨入孔量大，板件顯影過(guò)程由于顯影藥水難以進(jìn)入孔內(nèi)。此時(shí)孔中心區(qū)域的顯影效果最差，油墨無(wú)法有效顯影去除，造成殘留

2）板件結(jié)構(gòu)分析。雙面板無(wú)內(nèi)層結(jié)構(gòu)，板件的透光率更高，曝光過(guò)程中光源透過(guò)板材對(duì)非金屬孔內(nèi)壁油墨產(chǎn)生作用，導(dǎo)致孔內(nèi)壁油墨受光固化，顯影時(shí)無(wú)法有效去除。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)板件結(jié)構(gòu)及現(xiàn)象分析，設(shè)計(jì)4 組試驗(yàn)?zāi)M驗(yàn)證缺陷形成的原因。

1） 試驗(yàn)一

模擬絲印后孔內(nèi)入油量大的情況，正常放置4h 及放置超時(shí)至48h 后進(jìn)行顯影并檢查非金屬孔孔內(nèi)滲油情況。

圖1 雙面柜非金屬孔內(nèi)滲油示意

絲印預(yù)烘后正常放置4h，跳過(guò)曝光制程，直接正常顯影，檢查未有孔內(nèi)滲油。見圖2。

絲印預(yù)烘后正常放置48h，跳過(guò)曝光制程，直接正常顯影，檢查未有孔內(nèi)滲油。見圖3。

試驗(yàn)小結(jié)：按正常絲印后跳過(guò)曝光流程直接顯影的板件未出現(xiàn)非金屬孔內(nèi)滲油，且絲印后超時(shí)放置48h 后直接顯影亦未有孔內(nèi)滲油，由此可判斷雙面板非金屬孔內(nèi)滲油需經(jīng)曝光流程后才會(huì)產(chǎn)生。

2） 試驗(yàn)二

圖2 絲印預(yù)烘后放置4h 時(shí)的情況

圖2 絲印預(yù)燒后放置48h 時(shí)的情況

模擬正常絲印后，采用特殊菲林生產(chǎn)，非金屬孔開窗在正常曝光資料整體再加大4mil，增加孔遮擋面積，曝光后正常顯影并檢查孔內(nèi)滲油情況。

檢查仍有孔內(nèi)滲油，非金屬孔孔徑949.65μm，滲 油 后 孔 徑 924.93um，滲 油 量24.72μm。

試驗(yàn)小結(jié)：非金屬孔孔位菲林開窗整體加大4mil，既加大孔位擋光面積，仍未能改善孔內(nèi)滲油的缺陷，由此判斷發(fā)生原因非曝光時(shí)曝光腔內(nèi)真空導(dǎo)致菲林局部彎曲，在孔口位置菲林擋光區(qū)域漏光，致使孔內(nèi)油墨受到光源照射。

3） 試驗(yàn)三

模擬正常絲印曝光后，進(jìn)行降速顯影及多次顯影并檢查孔內(nèi)滲油情況。

顯影降速至1.0m/min 生產(chǎn)（正常生產(chǎn)顯影速度1.5m/min），檢查仍有孔內(nèi)滲油，非金屬孔孔徑952.00μm，滲油后孔徑929.17μm，滲油量22.83μm。

顯影正常生產(chǎn)兩次，即顯影速度1.5m/min 生產(chǎn)兩次。檢查仍有孔內(nèi)滲油，非金屬孔孔徑952.01um，滲 油 后 孔 徑 918.91μm，滲 油 量33.10μm。

試驗(yàn)小結(jié)：降速顯影及兩次顯影，既是延長(zhǎng)顯影時(shí)間未能解決該類孔內(nèi)滲油的問(wèn)題，排除顯影對(duì)孔內(nèi)噴淋效果不佳的因素，由此可判斷非金屬孔內(nèi)壁油墨已固化。

4） 試驗(yàn)四

模擬正常絲印后，采用不同曝光能量進(jìn)行曝光生產(chǎn)，觀察曝光后孔內(nèi)滲油量及油墨分布情況。

采用不同曝光能量生產(chǎn)均出現(xiàn)孔內(nèi)滲油，但孔內(nèi)滲油量不同，切片觀察孔內(nèi)滲油情況，可見孔內(nèi)油墨沿基材纖維處分布，且同種條件下生產(chǎn)的金屬孔孔內(nèi)正常，未見有滲油。

表1 曝光能量對(duì)滲油時(shí)的影響

圖4 雙面板孔內(nèi)滲油對(duì)比

試驗(yàn)小結(jié)：隨曝光能量提高，雙面板非金屬孔內(nèi)滲油量逐漸增加，曝光時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)加劇該類缺陷的形成。由此進(jìn)一步驗(yàn)證曝光過(guò)程中光源會(huì)透過(guò)板材折射對(duì)非金屬孔內(nèi)壁油墨產(chǎn)生作用。

3 切片分析對(duì)比

同一生產(chǎn)環(huán)境及條件的情況下，對(duì)比雙面板金屬孔與非金屬孔的差異性。見圖4。

4 結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)及切片分析結(jié)果，導(dǎo)致雙面板非金屬孔內(nèi)滲油的根本原因在于板件無(wú)內(nèi)層結(jié)構(gòu)，板件整體透光率高，曝光過(guò)程光源通過(guò)基材進(jìn)行折射使非金屬孔孔內(nèi)油墨受光固化，而金屬孔因有孔銅阻擋折射的光源，未受到影響。

雙面板非金屬孔內(nèi)滲油的品質(zhì)缺陷是影響感光阻焊制程品質(zhì)及效率的一個(gè)重要缺陷，改善該類缺陷需從提高板材抗UV 性能以及減少油墨入孔量方面進(jìn)行能力提升。