PCB实际生产中隔焊条脱落的成因及对策

    【集萃网观察】1.　前言

　　近年来电子产品趋向微小化，表面贴装已经是必须之工艺，采用之PCB随之越来越精细，在阻焊制作方面SMT PAD之间的隔焊条解析度越来越细，通常要求为4mil， 部分精密板要求达到2mil，实际生产中隔焊条脱落是经常碰到的问题，本文较为详细地分析了造成隔焊条脱落的原因及提出其解决方法，供同行们参考。

　　2.问题的描述

　　隔焊条俗称绿油桥，在PCB下游插件或贴装时起防止SMT PAD间的锡短路，隔焊条脱落出现在显影后、化学镍金后，以及在最后检查时被检出，表现形式为SMT PAD间的隔焊条脱落数条，严重者全部脱落，轻微者表现为隔焊条两侧发白严重，做3M胶纸测试隔焊条被扯掉，造成隔焊条脱落的原因很多，以下就各工序可能出现的各种原因分析如下：

　　2.1丝印工序

　　丝印油墨太厚，曝光时底层的油墨光聚合反应未完全，显影时底层油墨受Na2CO3或K2CO3溶液的浸蚀，造成如图所示的状态，油墨厚度越大，则侧蚀越大，当侧蚀超过一定范围时隔焊条将脱落，故丝印时应根据实际需要调节油墨厚度，一般丝印在基材上的油墨厚度（湿膜）控制在35～45um，可用湿膜厚度规进行测量，后烘之后基材上的油墨厚度控制在20～30um，可打切片测量。

　　2.2预烘

　　预烘工序是将油墨里面的溶剂初步蒸发掉，使后序曝光时不粘底片，预烘时间太短、温度太低都将造成undercut过大，因为时间太短及温度太低使底层油墨预固化程度不够，显影时造成隔焊条白化，undercut过大。

　　液态感光阻焊油墨（LPI）预烘参数范围大多一致，即预烘温度为75～80℃，时间为40～45分钟（双面钉床丝印），生产过程中应根据油墨特性通过试验找出预烘的最佳参数，值得注意的是预烘箱的温度均匀性及温差也对undercut 有一定的影响，因此至少一周需对烘箱进行一次测量，要求烘箱内部温度差异在±3℃以内，否则需进行调整。

　　2.3曝光工序

　　曝光工序是油墨经过预烘后在紫外光照射下发生聚合交联反应，以至显影时不被冲掉，此过程中反应时间短，过程控制尤为重要，其造成阻焊条脱落的原因如下：

　　（1） 曝光能量太低

　　曝光能量太低造成油墨光聚合反应不完全，显影时底层油墨受Na2CO3或K2CO3溶液的攻击，造成阻焊脱落，一般液态感光阻焊油墨的曝光尺要求为9～14格（21格曝光尺），实际生产中应根据各种油墨特性，严格按供应商提供的参数进行作业，实际经验是在没有显影不净的情况下尽量提高曝光能量至上限，有利于精细阻焊条的制作。

　　（2） 底片透光量太低

　　底片（Dazio Film）即棕片是容易被忽视的一个环节，如果透光量太低，紫外光穿透能力降低，油墨吸收的紫外光能量随之降低，这也是造成阻焊条脱落的一个原因，通过光密度计可对底片的透光度严格进行监控，要求透光度Dmin<0。15，遮光度Dmax>4。0，每套底片曝光100次需测Dmin与Dmax，曝光次数达到300～500次后需停用。（也有部分厂家使用600～800次才废弃的）

　　（3） 曝光灯管过期

　　一般情况下，7KW曝光机使用之曝光灯管可使用时间达1000小时，但如果继续使用，将造成紫外线的发光强度受阻，故当曝光灯使用时间到期后应立即更换。

　　（4） 曝光灯及冷却石英管太脏

　　同样曝光灯及冷却石英管污损也将造成紫外线的发光强度受阻，故必须保持两者的清洁，更换时切勿用手直接触摸，如不慎触摸时需用无尘纸沾酒精擦拭，有严重污渍时需立即更换。

　　（5） 曝光后停留时间太短

　　油墨在曝光后需停留至少15分钟才能显影， 因为曝光后油墨的聚合交联反应尚未完全，故停留15分钟以上是必须的，反应完全后有利于油墨的附着力，使隔焊条与基材结合牢固。

　　2.4 显影工序

　　显影是将未反应的（底片遮光部分）油墨用显影液（Na2CO3或K2CO3）冲洗掉，而留下已感光聚合部分（底片透光部分）， 此过程的各参数的控制将影响显影质量的好坏。

　　（1） 显影温度太高

　　显影温度一般控制在28℃～32℃之间， 太高时使细小隔焊条被溶胀，显影后出现发白，甚至脱落，生产过程中定期检查显影机的冷却系统是必须的，检查冷却水的流量及温度是否正常， 另每班需用温度计测量显影液的实际温度，如与显示温度有较大差别需作调整。

　　（2） 显影液浓度太高

　　显影液浓度一般控制在0。8%～1.2%之间，浓度太高同样会产生隔焊条发白及脱落， 生产时每班需定时化验其浓度， 否则不得生产。

　　（3） 显影压力太大

　　显影压力需根据供应商提供的资料及曝光状况进行调整，一般控制在1.0～3。0kg/cm2 ，但做细小的隔焊条时压力尽量不要超过2.0 kg/cm2太大的压力可直接将隔焊条掀起，或被冲掉，或飞溅搭在SMT PAD上造成不良。

　　（4） 显影时间太长

　　显影时间通常是由供应商提供的， 实际生产中根据显影机推算出显影速度，通过显影速度来调整显影时间， 一般显影时间控制在60～90秒，时间太长隔焊条也会出现发白及脱落，生产中应明确规定各种不同类型的油墨的速度范围，以免因操作失误造成不良。

　　2.5 后烘工序

　　后烘是使油墨中的树脂彻底聚合交联，使阻焊层达到一定的硬度，后烘不足将降低油墨与基材的结合力，在后序的3M胶纸试验中产生掉油问题，但对化学镍金板（ENIG）需注意，后烘过度会使油墨变脆，于化学镍金加工后出现掉油问题，如板子设计有隔焊条将造成隔焊条脱落，并会污染化学镍金之镍缸药水，一般后烘参数温度控制在150℃～155℃，时间为50～70分钟，值得一提的是化学镍金板的字符印刷需在化学镍金后进行，可避免产生后烘时间过长及字符变色问题。

　　2.6 其他方面

　　（1） 油墨

　　各种液态感光阻焊油墨的性能均会有一些差异，故在生产时需通过试验确定每种油墨隔焊条的制作能力，根据生产板工艺特点来选择不同的油墨，此外对油墨的特性，如：耐化学镍金的能力，也需作详细的评估，使各油墨的适用性明确化。

　　油墨的感光度不足也会造成隔焊条脱落， 如哑光型油墨比光亮型油墨制作隔焊条能力差，黑色油墨比其他颜色油墨制作隔焊条能力差。

　　（2） 后续工序

　　后续工序的失控将造成隔焊条脱落，如化学镍金、电镀厚金、化学沉锡等，药水温度过高，时间过长将加大对隔焊条的攻击，严重时造成脱落，故后续工序的控制也相当重要。

　　2.7　总结

　　综上所述，造成隔焊条脱落的原因是多方面的，生产中需根据实际情况严格控制各工艺制程，制作精细的隔焊条是不难达到的。

　　来源：宏力捷