防焊油墨技术交流会

Oct,20131技术交流主要內容1.油墨主要成分及其作用2.探討防焊油墨各個製程3.防焊油墨常見問題發生的成因Oct,20132防焊油墨主要成份：防焊油墨主體填充劑著色劑添加劑樹脂稀釋劑無機填充劑有機填充劑顏料染色物硬化劑黏度調整劑(有機溶劑)其他增黏劑，有機溶劑，稀釋劑重合感光起始劑，硬化加促劑功能光澤耐熱性及硬度Oct,20133防焊油墨之製造流程：原料計量/調配混合研磨黏度調整檢查/測試過濾包裝

Oct,20134感光防焊油墨標準工藝流程：酸處理，機械研磨(針轆，不織布刷輪，噴砂/火山灰磨板，超粗化)絲網印刷法，簾幕塗佈法，噴塗法，預烤(立式烤箱，隧道式烤箱)80oC，20~30分鐘圖形轉移(紫外線照射)100~700mJ/cm2

1.0wt%Na2CO330oC，60~90秒後固化(立式烤箱，隧道式烤箱)150oC，60~90分鐘前處理油墨塗佈預烤曝光顯影後固化Oct,20135前處理目的參數不良影響酸洗去除銅面油脂，氧化物5%H2SO41)過度：殘留在銅面/孔，降低油墨與銅面/孔邊附著力2)不足：不能去除銅面油脂及氧化物，

降低油墨與銅面附著力水洗清洗殘留在銅面上的化學葯品和氧化物壓力20psi不足：化學葯品和氧化物仍然殘留在銅面/孔內，降低油墨與銅面/

孔邊附著力Oct,20136前處理-研磨目的參數不良影響1.火山灰磨板粗化銅面15%,火山灰粒的粗幼可主要分為“4F”和“6F”。6F比較小，適合用於密集線路─3-4mil線闊、4-6mil線間軟磨刷的壓力太大:1)會容易做成磨轆痕跡。2)有機會造成砂粒藏於小孔內或線路之間。解決方法：在高壓水洗後再加上酸洗和水洗或超聲波，就可減少這情況發生，同時能加強油墨和銅面於ENIG後的附著力2.針碌/不織布刷輪粗化銅面1.前處理通常有二至三對不同目數的擦輪，目數越大代表針眼越幼細。第一對的目數為~500；第二對為~800；第三對約為~10002.磨痕寬度在10-20mm(最佳為15mm)之間。1)磨走表面的銅成了銅粉，銅粉會黏在板面上和線路間，使銅面容易氧化2)作高密度線路板時，不宜使用粗目的刷輪﹝如300-400目﹞，因為線路會被破壞而導致線間微短路Oct,20137喷涂油墨的混合方法次序目的注意事項1)用調油刀把硬化劑攪拌使硬化劑沈澱物分散1)把容器的邊緣和底部的硬化

劑刮出及攪拌2)避免硬化劑和PM溶劑直接混合,否則會有填充劑結晶大量沈澱,做成板面異物粘附問題.2)把硬化劑倒入主劑內,並

攪拌至完全混和混合主劑硬化劑未完全混和的油墨與溶劑混合,油墨的覆蓋性能會降低3)先加1公升(15公斤裝油

墨)的PM溶劑,並攪拌至

完全混和一次加入大量的PM溶劑,噴塗油墨的相容性會下降,混合不良會做成油墨表面不平衡或油墨化開的問題,油墨性能亦會改變混合後油墨需充分攪拌4)加入其餘的PM溶劑,並

攪拌至完全混和Oct,20138次序注意事項5)測量油墨黏度環境要穩定,因為黏度會受溫度影響6)加入少量PM溶劑,微調黏度至範圍內,

並攪拌至完全混和油墨充分攪拌噴塗油墨混合的方法Oct,20139油墨攪拌不足出現的問題油墨攪拌不足: 1)油墨塗佈性能不良

常見問題：油墨化開,表面油墨不均勻或不平整,針孔或異物

附著)

2)油墨特性會下降

主劑及硬化劑混合後,主劑容器的邊緣和底部的未攪拌的主劑,

會成塊狀或團狀,做成混合比率的差異。常見問題見下表:Oct,201310正常比例主劑/硬化劑減少/增加12kg/3kg增加/減少乾燥性能下降標準增加顯影性能下降增加結合力,耐熱性能增加下降油墨混合比例不正常出現的問題Oct,201311絲網印刷-開油1)使用調油刀將所有固化劑(白色)倒進主劑(綠色)內2)使用調油刀手攪油墨直至看不到白色固化劑為止。

注意：罐邊和罐底的油墨有否被攪勻。因為部份固化劑可以未能與主劑

完全混合而引致油墨硬化過度或不足。3)用震油機震動油墨10分鐘(機械攪油機~15min)。

油墨攪拌期間，油墨的溫度會上升，黏度會隨之而下降。4)停放30分鐘以上致使油墨回復正常溫度和黏度。Oct,201312油墨厚度-控制刮刀的設定條件與油墨厚度的關系：油墨厚油墨薄刮刀硬度低高刮刀攻角小大刮刀壓力小大刮刀速度快慢刮刀磨損多少刮刀刀刃鈍鋒利絲網目數低高乳槳厚度厚薄Oct,201313空白網與擋點網的比較空網印刷擋點絲網印刷優點1)制網簡便，花費時間少2)產量高3)同一網可用於不同型號的板4)可用於垂直雙面絲印機1)小孔不易積油墨2)操作精度較高缺點1)油墨易進孔，尤其是小孔，較

難顯影沖淨2)由於無網漿，油墨厚度會較低1)制網複雜，成本高2)印刷時需對位，費時3)不同型號板需要不同網版，且需要原

件面和焊接面各一張4)擋點邊緣的油墨薄膜易在預烘時固化

而殘留於焊盤上，容易出現顯影不淨Oct,201314油墨厚度-影響油墨太薄﹝10m以下﹞油墨太厚﹝25m以上﹞影響1)耐熱性、耐鍍金、沉金性下降，油墨容易剝落2)感光度下降(在相同的曝光能量下，薄油墨所做出來的21格曝光尺結果會較厚油墨小1-2格)3)基材上易發生長胖(Halation)及背光漬(Backsideeposure)溶劑難以在預烘工序時揮發，曝光時容易黏菲林Oct,201315預烘目的參數不良影響把油墨內所含有的溶劑揮發掉，形成乾膜，以便進行曝光。1)預烘房的濕度應控制於50-60%RH2)單面印刷，雙面曝光：﹝第一面﹞80°C/15-20分鐘+﹝第二面﹞80°C/25-30分鐘。3)釘床雙面印刷雙面曝光或單面曝光：80oC/30-40分鐘1)預烘不足時，油墨表面乾燥不足，油墨內存有大量溶劑，曝光時出現黏菲林的問題，油墨表面亦會出現菲林壓痕；2)預烘不足時，顯影時油墨容易被顯影藥水侵蝕，導致側蝕擴大和綠油失去光澤，或會出現白化問題。3)預烘過度時，容易出現顯影不淨問題。4)若預烘的烘箱抽風量不足、放板過密而導致箱內溫度不均勻，預烘時大量的溶劑會聚集在烤箱內揮發不出去，反而有部份積聚到孔內或板面上，顯影時很難沖乾淨Oct,201316預烘-參數調整預烘溫度每增加10度，預烘時間會可縮短一半。mins/temp90oC85oC80oC75oC70oC101576.3%(重量比)21

3076.9%42

6077.0%80Oct,201317預烘-注意事項注意事項原因1)預烘後必須把板由烘箱取出，而且必須冷卻至室溫後才可進行曝光。油墨剛烘出來，表面軟。此時曝光，會很容易造成菲林印。2)預烘後的板不可以黏水因為油墨仍未完全固化和溶劑仍未完全揮發，水份會作為催化劑以加快油墨的交聯化學反應，最後會導致顯影不清現象。3)具備耐塞孔空泡的防焊油墨會容易產生菲林印塞孔油墨特性較軟Oct,201318曝光目的參數不良影響油墨接受紫外光照射後，油墨內的光引發劑分解為自由基，從而引發樹脂形成自由基連鎖聚合，瞬間使聚合物分子增大。這個時候，經過曝光的綠油膜不溶於弱鹼﹝1%Na2CO3﹞，但可溶於強鹼中﹝5-10%NaOH﹞，從而達到既可顯影又可返工。1)曝光機應為5000W或7000W為宜。機內應有冷卻系統。曝光框架長期工作，其溫度應保持在13-17°C2)曝光機落在油墨上的能量波長範圍320nm-420nm，當中引發光聚合反應最有效的波長350nm-360nm3)用21格曝光尺﹝Stoufer/Hitachi/Kodak﹞作檢查，一般要求達到9-12格

1)曝光溫度太高，容易粘底片。2)曝光能量高，易產生光的散射，焊盤上的綠油會發生交聯反應。也會有背光漬(鬼影)和長胖等問題；3)曝光不足，綠油會受到侵蝕而失去光澤或產生側蝕，顯影後會出現白化問題，嚴重時油墨起泡及剝落問題，水份容易滲入油墨使其電阻值下降。Oct,201319曝光-注意事項注意事項原因1)曝光抽真的程度，並非越大越好的，不一定要求95%以上。待抽氣完成後，真空要求60-65mmHg。1)抽真空時間太長，會容易產生壓痕2)抽真空不足，會出現走光、白化和會令綠油失去光澤。2)曝光框架內應有導氣條，待抽真空穩定後才推架進行曝光避免會出現走光及白化問題。Oct,201320曝光-注意事項注意事項原因3.底片的使用次數應在200-300次左右底片會因長時間曝光而變形和使透光率下降。4.底片葯膜面需要加貼保護膜防止底片擦花和避免曝光後板上產生底片印。5.整個曝光房都應在黃光燈下操作，恒溫恒濕和防塵。曝光後的板應停留約15分鐘後顯影使綠油充分交聯，加強油墨之光澤度。Oct,201321曝光-化學反應式PhotoinitiatorII

2II+CH2=CHCOORICH2CHCOOR

ICH2CHCOOR+CH2=CHCOORICH2CHCOOR

Oct,201322顯影目的參數不良影響顯影噴洗錐形沖洗板面沒有曝光的油墨1.5-3.5kg/cm2壓力不足：板面顯影不淨壓力過度：白化及側蝕大顯影噴洗扇形沖洗孔內沒有曝光的油墨1.5-3.5kg/cm2壓力不足：板面及孔內油墨顯影不淨壓力過度：白化及側蝕大藥水沖洗板面及孔內沒有曝光的油墨溫度：30°CpH：11溫度過低：顯影性下降，導致顯影不淨溫度過高：易侵蝕油墨，增加側蝕Oct,201323顯影-化學反應式Na2CO3+HOOC—Resin—COOHNaHCO3+Na+COO-─Resin─COO-Na+ResinwithoutcrosslinkageOct,201324顯影-注意事項注意事項原因解決方法使用EPDM膠滾輪，較容易做成滾輪印問題在顯影缸內使用的除泡劑含有之礦物油，能使EPDM慢慢溶解而造成滾輪印1)改用硬膠滾輪2)加強曝光能量，使油墨的硬度提高，以減少被擦傷的機會3)加強預烘亦有助減輕滾輪印問題2顯影機內的滾輪不應黏有綠油﹝通常是由於綠油在絲印過程後並沒有加以預烘便被拿去顯影機返洗，導致未乾的綠油很容易黏在滾輪上﹞會引致綠油上pad或掉油問題﹝從外觀上看，綠油點並不屬於線路或圖形的一部份，而且有不規則的輪廓，做Tape-test後會出現掉油現象。﹞。預烘後才去顯影機返洗Oct,201325後固化目的參數不良影響後烤低溫段讓孔內油墨之溶劑在低溫的環境下慢慢揮發，而油墨亦可在較穩定的環境下收縮和開紿固化80°C/60分鐘容易出現“空泡”、“裂痕”等不良現象後烤高溫段使綠油在150°C烘箱60-90分鐘中完全交聯和硬化150°C/60-90分鐘1)後烤不足：所有油墨特性都不能達到2)後烤過度：銅面氧化呈紫色。氧化後銅面很容易受酸性藥水所侵蝕而出現油墨剝離。Oct,201326UV固化目的參數不良影響UV固化提高綠油膜的硬度，可使後工序板子刮傷的機會減少，同時可減少高密度線路間，綠油起泡的可能性UV固化需於後固化完成後進行

如先通過UV後進行烤板，由於UV光固化之交聯反應會影響熱固化之交聯反應而產生不良結構。曝光顯影後先固化後做固化先過UV後過UVOct,201327問題對策Oct,201328顯影不淨問題現象原因解決對策A. 只發生在線路预烘烤過度由於烘烤爐種類的不同，熱效率及基板厚薄/種類的不同，油墨的預烘烤時間極限亦隨之改變。需要試驗前烘烤之時間極限，並在該範圍內設定前烘烤條件。(請注意：單面印刷、兩面同時曝光，容易造成第一面的烘烤過度)油墨塗佈/印刷後，停放時間過長試驗停放時間的可能極限，並在該範圍內生產。(放置場所的室溫及濕度，對油墨的停放界限影響很大，溫度及濕度最好能控制在20-22C/50-60%RH為宜)Oct,201329顯影不淨問題現象原因解決對策只發生在基材上

單面曝光的時候基材上油墨厚度太薄，造成曝光過度而發生長胖(Halation)現象配合曝光量，把油墨印厚油墨厚度適當而曝光量太高，造成長胖(Halation)現象配合油墨厚度，把曝光量降低

兩面同時曝光的時候基材上油墨厚度太薄，造成曝光過度而發生穿透現象（鬼影）配合曝光量，把油墨印厚油墨厚度適當而曝光量太高，造成曝光穿透現象（鬼影）配合油墨厚度，把曝光量降低Oct,201330顯影不淨問題現象原因解決對策C. 線路上及基材上全面發生時顯影藥水濃度過低或過高確定並把顯影藥水濃度控制在適當濃度(0.8-1.2%)範圍內顯影藥水溫度過低確定並把顯影藥水溫度控制在適當溫度(30-33C)範圍內顯影時間過短確定線路板通過顯影槽的有效時間在60秒以上噴壓過弱

確定噴壓最低在1.8kg/cm2以上

檢查噴嘴是否暢通，並加以清理受太陽光或日光燈的紫外線所照射，做成油墨硬化

瞬間的太陽光線或60分鐘以上的日光燈照射，都能造成油墨硬化，必須使用黃色燈光照明

使用重氮底片(DiazoleFilm)曝光時，必須確定所用的底片是否可阻擋紫外線，並測量棕色位置的擋光值Oct,201331油墨剝離問題現象原因解決對策發生在基材或大铜面上基材上的油墨厚度過厚，造成內部曝光不足配合油墨厚度提高曝光量，或配合曝光量減少油墨厚度油墨厚度適當，而曝光能量不足

兩面同時曝光時，玻璃面的透光率會有偏低現象，需要把玻璃面的曝光能量比Mylar面提高50-100mj/cm2。

室溫低於20C時，油墨的感光度會降低，將室溫控制在20-22C為宜因前烘烤不足夠，溶劑未完全揮發，造成顯影過度

在預烘烤的極限範圍內，儘可能將預烘時間加長。(兩面同時曝光時，第二面的預烘時間有必要比第一面加長)

檢查烘烤箱內部運風、溫度均勻及廢氣排放情況顯影過度檢查顯影藥水濃度、溫度、壓力及時間是否在適當範圍內Oct,201332油墨剝離問題現象原因解決對策B. 只發生在線路上線路上油墨厚度過薄，做成耐熱性降低確保適當的油墨厚度後烘烤不足，做成耐熱性降低檢查烘烤箱內的溫度分佈是否均勻，確定烘烤時間是否足夠前處理不充分，線路上仍殘留污物檢查刷磨工序效果，以及是否因水洗不足而有前處理藥液殘留於線路板上顯影後立刻印刷文字油墨，但文字油墨的厚度又過厚，烘烤時因文字油墨的收縮作用，加大防焊油墨的應力

把文字油墨的厚度減低顯影後，先以150C/10-15分鐘烘烤後再印文字油墨Oct,201333問題現象原因解決對策曝光压痕油墨厚度過厚，