油墨工艺流程技术

1、2004/3/12 油墨油墨工艺技术工艺技术概要概要2004/3/12PCB 印刷印刷线线路板之用途：路板之用途： 目前不少电器用品中(包括电视机，录音机，个人电脑，手提电话等)，主要电子部份都采用PCB印刷线路板。 Solder Mask 防焊油墨之用途：防焊油墨之用途： 防焊油墨使用於印刷线路板上，目的是永久性保护印刷线路板上之线路，防止线路氧化、因不小心擦花导致开路或短路问题。 2004/3/12其他 绝缘介质油墨 UV紫外光固化 + 熱固化型 感光显像法 文字油墨 UV紫外光固化型 油墨原料 防焊油墨 UV紫外光固化型 丝网印刷法 防蚀刻油墨 热固化型 固化方法分固化方法分类类 图图形

2、转形转移方法分移方法分类类 油墨用途分油墨用途分类类PCB 印刷印刷线线路板使用油墨分路板使用油墨分类类：2004/3/12防焊油墨防焊油墨 感光显像型 丝网印刷法 (BGA基板用，含有後UV固化型) 喷墨涂布法 帘幕涂布法 熱固化型 紫外线固化型 紫外线 + 热固化型 文字油墨文字油墨 感光显像型 热固化型 紫外线固化型 油墨用途分油墨用途分类类 (1)(1)：2004/3/12防蚀防蚀刻油墨刻油墨 丝网印刷法 喷墨涂布法 帘幕涂布法 感光显像型 热固化型 紫外线固化型 防镀防镀金油墨金油墨 热固化型 绝缘绝缘介质介质油墨油墨 感光显像型 热固化型 油墨用途分油墨用途分类类 (2)(2)：2

3、004/3/12防焊油墨主要成份：防焊油墨主要成份： 防焊油墨防焊油墨 主体(展色剂) 填充剂 着色剂添加剂树脂 稀释剂无机填充剂 有机填充剂颜料 染色物 硬化剂黏度调整剂(有机溶剂) 其他 增粘剂，有机溶剂，稀释剂重合感光起始剂，硬化加促剂,树脂 反应性稀释剂，有机溶剂 2004/3/12防焊油墨之防焊油墨之制造制造流程：流程： 原 料 计 量 / 调 配 混 合 研 磨 黏 度 调 整 检 查 / 测 试 过 滤 包 装 2004/3/12填充填充剂剂使用之目的及使用之目的及种类种类： 目的：目的：主要是油墨上强化剂之使用，增加油墨之特性如耐热性及铅笔硬度之测试。 种类种类： BaSO4,

4、 SiO2, Talc（云母） 主要成份：主要成份： Barium Sulfate: BaSO4Silica: SiO2(可使油墨表面粗化）Talc:3MgO4SiO2H2O2004/3/12感光防焊油墨感光防焊油墨标准工艺标准工艺流程：流程： 酸处理，机械研磨 (针辘，不织布刷轮，喷砂/火山灰磨板) 丝网印刷法，帘幕涂布法，喷涂法，滚轮涂布法 预烤 (立式烤箱，隧道式烤箱)75oC，4060分钟 图形转移 (紫外线照射)300700mJ/cm2 1.0wt% Na2CO330oC，6090秒 (立式烤箱，隧道式烤箱)150oC，6090分钟 前前 处处 理理 油油 墨墨 印印 刷刷 预预 烤

5、烤 曝曝 光光 显显 影影 後後 固固 化化 2004/3/12前处前处理：理：( (酸酸处处理，研磨理，研磨) ) 目的：目的：通常是以酸处理将基板/铜板表面之氧化物及油污去除掉，及再加刷磨把板面加以粗化成凹凸狀，增加油墨与基板之密著性。 研磨方法：研磨方法：一般机械性研磨采用针辘/尼龙擦轮 Nylon Brush，不织布刷轮Buff，铝粉喷砂Jet Scrubbing /火山灰磨板Pumice Scrubbing等。另一方面，前处理方法也有化学研磨Chemical Treatment之方法。2004/3/12前处前处理：理：( (酸酸处处理，研磨理，研磨) ) 機械刷磨 化學微蝕 2004

6、/3/12前处理加工於研磨後，若水洗不足时板面上残留物化学药物时，油墨与铜板间之密著性便会降低；同时，油墨之耐热性、耐酸碱性及耐镀金性等也会因而降低。【注意事注意事项项】2004/3/12油墨油墨涂布涂布： 涂布方法方面，一般业界以丝网印刷及帘幕涂布为主，亦有以喷墨涂布方法涂布。目前喷涂方法涂布开始普遍。丝网丝网印刷法：印刷法：以3651T (即90125 mesh) 的网纱，并以2025角度斜拉网，网浆厚度约25微米 (约需覆盖35次)，刮刀角度1015，刮刀压力6kg/cm2，刮刀行速10cm/sec。一般采用10mm厚刮刀，刮刀硬度为6575度2004/3/12帘帘幕涂布幕涂布法：法：帘

7、幕型造器夹缝宽0.5mm，进板速度90m/min，油墨黏度6090秒 (以Din Cup No.4 测量)，湿膜油墨重量约100120g/m2。喷喷墨涂布墨涂布法：法：有压缩空气喷涂机及离心力静电喷涂机两种，因未有一定规格，需以每部机器实验生产参数。油墨油墨涂布涂布： 2004/3/12防焊油墨防焊油墨涂布涂布方法分方法分类类及其特及其特长长： 丝网印刷帘幕涂布喷墨涂布生 产 性一般优良涂 布 效 能优良差导通孔显影性一般优优导通孔塞孔能力良差差线路间气泡问题一般优良细线路上油墨厚度一般差一般2004/3/12油墨厚度：油墨厚度： 标准油墨厚度：10 25 微米 (线路面油墨，固化後测量) 适

8、当油墨厚度：15 25 微米 (线路面油墨，固化後测量)油墨厚度太薄油墨厚度太薄 (10(10微米以下微米以下) )：v 耐热性、耐酸碱性、耐镀金性及铅笔硬度等降低，油墨容易出现剥落。v 基材上容易发生长胖 (Halation) 及背光渍 (Back Side Exposure) 问题。【注意注意事项事项】2004/3/12【注意注意事项事项】油墨厚度太厚油墨厚度太厚 (25(25微米以上微米以上) )：v 侧蚀扩大。v 溶剂难以在预烘工序时挥发，容易出现黏曝光底片及曝光後出现菲林压痕v 耐热性、耐酸碱性、耐镀金性等降低黏度黏度稀释稀释：v 如使用丝网印刷法，油墨加入溶剂稀释后，线路边角位油墨

9、厚度将会偏薄，尽可能避免。v 帘幕涂布法及喷墨涂布法，则因为操作方法，必须把油墨稀释，请根据每种油墨的技术资料册，使用该适当的溶剂种类及份量。 2004/3/12静静置时间置时间： 15 30 分钟目的：目的：不论使用何种方法涂布，多少总有气泡留在线路之间，为免油墨涂层穿破或不平均，在预烘前需静置15-30分钟，让气泡穿破及油墨整平。2004/3/12预预烤烤： 目的：目的：把油墨内所含有的部份有机溶剂挥发，形成乾燥膜，从而进行曝光加工。烤箱之烤箱之种类种类：隧道式热风循环烤箱及立式热风循环烤箱。2004/3/12v 两次单面印刷，并作两面同时曝光第一面: 75C / 15-25分钟 (热风循

10、环烤箱)第二面: 75C / 25-35分钟 (热风循环烤箱)v 双面印刷双面曝光 或 单面曝光75C / 40-60分钟 (热风循环烤箱)【标准条件标准条件】2004/3/12【注意注意事项事项】预预烤不足烤不足时，将时，将有下列有下列情况发生情况发生：v 油墨表面乾燥不足，曝光时会粘曝光底片，或油墨面出现曝光压痕。v 显影时油墨容易被显影药液侵蚀，侧蚀因而扩大，容易出现SMT Pad间油墨脱落问题，严重时更会使油墨表面白化现象。2004/3/12【注意注意事项事项】预烤过度时，将预烤过度时，将有下列情有下列情况发况发生：生：v 热硬化树脂会开始化学交联反应，造成显影不净、无法显影的问题；特

11、别是以两次单面印刷，并作两面同时曝光方式生产时，第一面印刷的油墨比较容易预烘过度，必须遵守所使用的油墨技术资料册上的预烘极限，作为生产条件。2004/3/12静静置冷置冷却却： 10-20 分钟目的：目的：预烤後由烘烤风箱取出，必须冷却至室温才可进行曝光，速冷风冷却或自然冷却皆可。否则，於曝光加工时，容易出现菲林压痕问题。【注意注意事项事项】小心冷风机或空调系统滴水，油墨沾水後亦会慢慢开始化学交联反应，造成难以显影问题。 2004/3/12曝光：曝光： 目的：目的：曝光加工主要利用UV紫外线照射把图形转移至油墨上。油墨内之感光起始剂受到UV紫外线照射後，帮助油墨内光敏聚合反应开始，形成高分子聚

12、合物。 (基於不同油墨之种类及印刷之厚度，曝光量之调校必须参考油墨技术资料)2004/3/12一般采用7仟瓦特曝光机，配合超高压水银灯或卤素灯。油墨感光波长： 365nm可使用曝光量范围： 150-500mJ/cm2 (可使用ORC UV351曝光表测量)Stouffer 21格曝光尺： 9-11格【标准条件标准条件】2004/3/12【】油墨層銅箔及基板UV-Radiation Energy Distribution in the ResistIdeal Energy DistributionActualUV-EnergyResist x-axis玻璃或有機框體曝光底片底片保護膜電介質200

13、4/3/12【注意注意事项事项】曝光量需要曝光量需要随随油墨厚度而油墨厚度而调整调整：v油墨厚 曝光量高v油墨薄 曝光量低如曝光能量不足如曝光能量不足时时：v侧蚀扩大。v油墨剥落。v显影後，油墨表面白化。2004/3/12如曝光能量如曝光能量过高时过高时：v 基材表面出现背光渍 (鬼影)。v 油墨边缘出现长胖Halation增生现象。【注意注意事项事项】2004/3/12曝光加工曝光加工时时油墨化油墨化学结构学结构反应反应 (1)(1) 1. 感光起始：I I *I * R *I * I2. 开始反应：R + M RM3. 成长反应：RM + M RM2RM + M RMn+1RMm + RM

14、n Pm+n4. 停止反应：RMm + RMn Pm +Pn I = 感光起始剂M = 反应性单份子P = 高份子聚合物2004/3/12曝光加工曝光加工时时油墨化油墨化学结构学结构反应反应 (2)(2) 感光起始剂 R H R + CH2=CHCOOR RCH2C COOR H H H RCH2C + CH2=CHCOOR R-(CH2C)CH2C COOR COOR H H H H RCH2C + RCH2C RCH2C-CCH2R COOR COOR ROOC COORRCH2 CH=CHR + ROOC COOR H RCH2C + T RCH2CH2COOR + T COOR2004

15、/3/12静静置时间置时间： 10 30 分钟目的：目的：曝光完成後，光敏聚合反应仍继续进行，因此静置时间的目的是让光敏聚合反应完全。 2004/3/12显显影：影： 目的：目的：显影之主要目的是将因没有受到UV紫外线照射而架桥之油墨除去。 显显影加工影加工时时油墨化油墨化学结构学结构反应反应： 树 脂 COOHCOOH COOHCOOH + NaNa2 2COCO3 3 树 脂 COOCOO- -NaNa+ + COOCOO- -NaNa+ + + NaHCONaHCO3 3 【标准标准流程流程】显影 (1wt%碳酸钠，30C，60-90秒) 水洗 乾板反應式分解如下：2004/3/12【显

16、显影加工影加工时时油墨化油墨化学结构学结构反反应应： 】Na2CO3+H2ONaOH+NaHCO3(1)(CH2CH)O=C-O-H+NaOH(CH2CH)(2)O=C-O-Na+H2OResistbinderscarboxylicacidgroupSolublesodiumcarboxylatesalt2004/3/12v 显影药液浓度低时：显影性下降v 显影药液浓度高时：显影性下降 、 油墨表面白化 、 侧蚀扩大v 药液温度低时： 显影性下降v 药液温度高时： 油墨表面白化 、侧蚀扩大v 药液喷压低时： 显影性下降v 药液喷压高时： 油墨表面白化 、侧蚀扩大v 空网柯式印刷时，小孔容易被油

17、墨填塞；如果需要把孔内油墨冲走，显影操作条件将需适量改变。 【注意注意事项事项】2004/3/12後固化後固化 ( (最終固化最終固化) )： 目的：目的：於显影加工後必须经过高温烤板，目的是使油墨内热固化之化学结构反应架桥。 【标准条件标准条件】150C / 60-90分钟(循环热风烤箱)【注意注意事项事项】v 固化不足时，防焊油墨的耐热性、耐碱性及电阻值将会下降。v 固化过度时，防焊油墨的耐酸性及耐镀金性将会下降。2004/3/12後固化加工後固化加工时时油墨化油墨化学结构学结构反应反应 (1)(1)： 树 脂 COOHCOOH COOHCOOH 树 脂 COOCOO C C H H2 2

18、- -CHCH - -R R COOCHCOOCH2 2- -CHCH - -R R OHOH CHCH2 2- -CHCH - -R R O O + 2004/3/12後固化加工後固化加工时时油墨化油墨化学结构学结构反应反应(2)(2)： HOCH2-(OCH-CH2)-OCHCH2NR3 l l l R R R CH2-CH-R O + R3N CH2-CH-R-CH-CH2 O O + H2N-RNH2 -NH-CH2-CH-R-CH-CH2-NH-R l l OH OH OH OH OH OH l l l l -N-CH2-CH-R-CH-CH2 CH2-CH-R-CH-CH2- N-

19、R-N -N-CH2-CH-R-CH-CH2 CH2-CH-R-CH-CH2- l l l l OH OH OH OH 2004/3/12文字油墨：文字油墨： 热硬化型及紫外线硬化型文字油墨皆可使用；在防焊油墨固化前或之後，亦可印刷文字油墨。 【注意注意事项事项】热硬化型文字油墨紫外线硬化型文字油墨防焊油墨固化前印刷文字油墨 印刷时，容易擦伤防焊油墨白色文字油墨容易变黄 印刷时，容易擦伤防焊油墨;白色文字油墨容易变黄; 防焊油墨与铜面结合力下降防焊油墨固化後印刷文字油墨 防焊油墨过度固 化，造成耐酸及耐镀金性下降. 文字油墨与防焊油墨结合力下降2004/3/12其他注意其他注意事项事项： 停放停放时间时间：v由印刷後至显影完毕为止，尽可能在12-24小时内完成。线线路板之搬路板之搬运运：v显影後，防焊油墨硬度较低，容易被碰伤擦花；在固化完成前，线路板之间需要使用纸张或胶片分隔，并小心搬运。v热风整平 (喷锡) 後，锡层会高出油墨表面，叠板时容易令防焊油墨被碰伤擦花；线路板之间需要使用纸张或胶片分隔，并小心搬运。2004/3/12线线路板重工：路板重工：v印刷或预烘後，如需要把防焊油墨退洗，只须先预烘，再在显影槽内喷洗2-3 分钟，以