DSR 2200NC阻焊油墨的工艺特性及控制

        1引言
　　阻焊膜是涂覆在印制板表面的永久性保护层，它有选择地保护印制板表面，防止焊接元器件时导线和焊盘间发生短路、桥接。此外，它还具有防潮、防霉、防盐雾的作用。因此，阻焊膜质量的好坏不仅影响印制板的外观，而且会影响印制板的使用寿命。
　　随着印制电路板的发展，幕帘涂布（或丝网印制）液态感光阻焊油墨（LiquidPhotoimageableInk，缩写为LPI）已成为印制板阻焊膜加工的主导方法。液态感光阻焊油墨，主要以光固化及热固化的树脂为主体，配合感光剂、热固化剂、填料、色料及各种助剂组成。它通过帘涂或丝印的方法涂覆到蚀刻后的基板上，经过预烘、曝光、显影、后固化等一系列工艺过程，最后在印制板表面形成1种交联固化的聚合物涂层。
　　阻焊膜加工完成后，必须达到附着力强、硬度高、耐溶剂、耐酸碱、耐热油等要求。由于工艺过程较为复杂，因此不仅选择阻焊油墨材料非常重要，而且在生产过程中严格工艺控制更是确保阻焊膜质量的关键所在。下面结合实际生产，谈谈日本DSR2200NC阻焊油墨的工艺特性及其工艺控制要求。
2 DSR-2200NC感光阻焊油墨的工艺特性
2.1阻焊膜的加工工艺过程
　　液态感光阻焊膜的加工工艺流程如图1所示。在每个过程中必须加强工艺控制，才能保证阻焊膜的加工质量。同是也要考虑到其它诸多因素。

2.2DSR-2200NC油墨的工艺特性
　　该油墨为双组份液态感光热固化型阻焊油墨，使用前应按质量比为3∶1的比例将主剂与硬化剂调制，充分搅拌，静置10min，待气泡消失后方可使用。加工成膜后，阻焊膜颜色为绿色，光亮度介于高光型和亚光型之间，物理性能良好。
2.2.1使用寿命
DSR-2200NC液态感光油墨的主剂与固化剂应在25℃以下避光保存，贮存期为6个月。在贮存期内使用，可获得良好的效果。从实际应用情况来看，稍微超出有效期，只要工艺控制严格，也不会对产品质量造成影响（但对产品质量要求严格的军用印制板，绝对不能使用过期油墨）。两组份混合后的油墨，其使用寿命仅为24小时。由于两组份混合油墨各成分之间存在化学反应，即使严格控制贮存条件，超过24小时的油墨也绝对不能使用。因此，为避免浪费，要求根据用量大小，在使用前的10分钟现配现用。
2.2.2操作条件
　　丝印操作间一般要求控制的环境条件如下：
　　（1）温度：18℃～25℃；
　　（2）相对湿度：50％～60％；
　　（3）净化等级：10000级以上；
　　（4）安全光：黄光。
　　环境温度主要对油墨粘度产生影响。温度低，油墨粘度大，丝印操作困难，阻焊膜厚度增加；温度高，油墨粘度低，流动性大，丝印阻焊膜过薄，达不到要求。DSR2200NC阻焊油墨粘度与温度的关系如图2所示。

        丝印前基板预干燥不充分或干燥后自然冷却，会因周围环境相对湿度较大，导致基板重新吸潮，将对丝印后涂层的结合力及铜面状况产生不良影响。导致阻焊膜下铜箔氧化，产生黑斑，影响印制板外观；或受热冲击时，阻焊膜起泡、脱落。因此，操作间环境湿度不能过高，一般应控制在50％～60％相对湿度。如果由于条件所限，无法保证，就应对丝印前预干燥严加控制。特别是基板的数量较多时，应分批烘板，分批丝印。另外，印B面时，也要对冷却时间加以控制，严防基板面重新吸潮。
　　阻焊油墨在未曝光固化之前，周围环境中存在的微尘、纸屑、棉纤维、头发等很容易吸附到油墨上，继而涂覆到基板面上，成为阻焊膜上的多余物。不仅影响产品外观，而且部分导电尘屑还会影响印制板的电性能，导致基板报废。因此，操作间的净化度应达到一定等级。实际操作中，如果条件不具备，搞好环境卫生就显得非常重要，要求至少能保持地面、设备台面干净，严禁把灰尘带入操作间内。
　　DSR-2200NC阻焊油墨系感光材料，光谱吸收区域波长为310nm～440nm。因此操作时必须在安全光谱波长范围内进行，一般在波长≥460nm的黄光区内操作。
3 阻焊油墨的工艺控制
3.1基板处理
基板处理的目的是去除印制线路铜箔面的氧化层，粗化铜面，清洁基板表面，以增强阻焊膜与基板的结合力。

        基板处理一般包括酸处理、水洗、刷板、高压水冲洗、烘干等步骤。酸处理一般采用2％～3％的稀硫酸溶液浸泡，若铜面氧化太严重，则延长浸泡时间，但酸的浓度一般不宜过高。浸酸后的基板，水洗必须充分，保证基板面上无残留的酸液。水洗后的基板应立即刷板、烘干，防止铜面再次氧化。刷板、高压水冲洗和烘干等过程，最好在研磨清洗线（或浮石磨刷线）1次完成。研磨清洗后的基板还必须放进80℃热风循环式烘箱干燥10min～15min，彻底去除基板面和印制线侧面的水汽。对于印制线镀层较厚的基板来说，这一过程尤为重要。干燥后的基板冷却至室温就可转入丝印（或帘涂）阻焊剂。
3.2阻焊膜加工
3.2.1油墨配制
　　使用前10min，应将DSR2200NC油墨主剂与硬化剂按质量比为3∶1的比例，根据用量多少进行配制。两组份混合前应分别充分搅拌，以使各成分均匀分布，然后按配比混合，充分搅拌，静置10min，使用前再次搅拌。所有接触油墨的工具应干净清洁，不得带有灰尘、毛屑等污物。
3.2.2网版制作
　　丝印阻焊膜所用丝网，一般选择表面光滑、印料透过性好、弹性大、拉伸强度好、耐酸碱、耐有机溶剂的尼龙丝网。
　　首先应根据所需阻焊膜厚度，选择合适的丝网目数，阻焊膜厚度一般要求在15μm～35μm，故通常选用100目的丝网。经过绷网、洗网、封网、烘网等过程，制作空白网版。也可通过晒版方式，制作挡墨点网版。
3.2.3刮板选择
　　丝印阻焊所用刮板材料为聚氨脂橡胶，一般应考虑其硬度和长度两个参数。刮板硬度一般选择在肖氏60°～75°，多数选择肖氏硬度70°。刮板长度应根据所需空网版大小来决定，必须保证刮版的长度左右各比空网版大20mm，这样在丝印时不会出现边缘比中间厚的现象。
3.2.4丝印阻焊剂
　　丝网印刷阻焊剂可通过手工、自动、半自动丝印机完成。网版可采用空网版，也可采用挡墨点网版。采用空网版丝印的方式，对定位要求不是十分精确，只要保证印制线路覆形完整即可，解决油墨进孔的问题，可通过调整刮板角度来控制，另外可采取换向丝印的方法。但换向丝印有时会在板面留下前一块基板丝印时的孔点痕迹，从而影响印制板涂层外观。因此，只能在外观要求不是十分严格时使用。
　　彻底解决油墨进孔的办法就是利用阻焊底片，制作挡墨点网版，然后在丝印时严格定位印刷。1种挡墨点网版只能用于1种印制板的丝印，不仅增加了丝印成本，而且制作网版也延长了加工周期。因此，小批量、多品种、外观要求不是十分严格的军品印制板，通常不采取这种丝印阻焊剂的方法，而多采用空网版丝印。
　　线网印刷时不仅要求阻焊剂厚度基本一致，而且要注意印制线侧向涂覆情况。绝对不允许出现“跳印”及“飞白”现象，并且印制线两肩部的涂层要求有适当的厚度。丝网印刷通常1人操作，1个揭板，并随时检查丝印质量，如果发现“跳印”、“飞白”及涂覆不匀现象，应及时重印予以补救。
3.2.5预烘
　　基板丝印后，应水平静置10min（在条件不具备的情况下，多采取上架立式静置），待气泡完全消失后，再放入热风循环式烘箱进行预干燥。DSR2200NS阻焊油墨推荐的预烘工艺参数是：在80℃下A面预烘15min，B面预烘20min。实际操作中，可根据阻焊膜印制厚度不同，设定合适的预烘参数。特别是在手工丝印的情况下，阻焊膜厚度通常要超过标准值，如果预烘不够，曝光时底片与阻焊膜会发生粘连，导致阻焊膜表面出现难看的“云雾”状，严重影响印制板的外观质量。A面预烘是为了印B面时阻焊膜不粘连台面，只要达到这个目的，预烘时间越短越好，这样加工的阻焊膜两面不会有太大差别。80℃预烘15min，通常可以达到要求。B面印完之后方可正式预烘，可根据实验，观察下道步骤显影的质量，然后设定合适的预烘时间。通常情况下，在80℃下预烘，B面可达35min，A面预烘的总时间50min，尚未超出DSR2200NC阻焊油墨预烘最长时间为60min的极限，不会降低该油墨的解像度。
3.2.6曝光
　　预烘后的基板，静置冷却至室温，就可进行曝光。曝光应在预烘后24h内完成，否则会导致显影困难。曝光分为接触曝光型和非接触曝光型。目前市场上以接触曝光型居多，它代表了阻焊膜加工技术的发展方向。
　　曝光以银盐底片或重氮片作掩膜，在带冷却系统的真空曝光机上进行。曝光机的功率不能过小，一般在5kW～8kW。曝光光源可用发射光波长在310nm～420nm的卤素灯管，以利于感光油墨的吸收。DSR-2200NC阻焊油墨的曝光吸收能量要求在400mj/cm2～600mj/cm2，若印膜较厚，同样应适当延长曝光时间，以使曝光充分。
　　曝光是阻焊膜加工的关键步骤，很大程度上决定阻焊膜的加工质量。曝光能量不足，最直接的反映是，在显影时，阻焊膜受到浸蚀而表面失去光泽，严重时阻焊膜表面甚至出现“龟裂纹”，导致报废。间接的反映是导致阻焊膜耐溶剂、耐酸碱、耐热冲击等物理特性下降，无法保证使用寿命。此外，曝光时曝光夹应达到一定的真空度，使掩膜紧贴板面，但真空度又不能过大，否则会导致底片与板面粘连。这也是阻焊膜表面起“云雾”的1个原因。曝光夹温度应控制在40℃以下。如果冷却系统达不到要求，则连续曝光时间不能太长。1段时间后应间歇半小时，等曝光夹温度自然降低至室温后再曝光。这样虽然延长了加工周期，却能够保证加工质量。曝光后的基板至少静置10min以上，以使交联固化完全。但曝光后的基板在12h以内必须完成显影，否则会导致显影困难。
3.2.7显影
　　显影应在显影机上进行。显影时应控制好显影液的浓度、温度、显影速度和喷淋压力等几个参数。通常选择显影液的浓度为1.0％～1.2％的Na2CO3溶液；温度控制在25℃～35℃；显影速度在1m/min左右，时间控制在90s以内；喷淋压力为2kg/cm2。显影液应根据显影基板的数量经常更换，以保证显影液的活性。显影后用水充分冲洗，以去除板面和金属化孔内残留的显影液和胶膜。否则会导致下1道工序热风整平时，焊盘和孔吹不上锡铅。
3.2.8固化
　　固化是阻焊膜加工的最后1个步骤，工艺方法也比较简单。只需将显影好的基板放入150℃±5℃热风循环烘箱中烧烤35min～60min即可。但要很好地控制固化温度和固化时间，否则会降低其物理性能。
4结束语
　　液态感光热固型阻焊油墨的加工工艺在印制电路行业得到广泛应用，与其工艺特性是分不开的。本文结合实际生产，对该工艺（丝网印刷型）的每一步骤进行了详细探讨，介绍了每一步骤的质量控制方法。除严格控制上述关键步骤外，还要在热风整平、外形加工、包装运输等多个环节注意加强阻焊膜的保护，才能保证成品印制板阻焊膜的质量。

信息来源：汕头印刷网