PCB網(wǎng)印過程中,會發(fā)生各樣的故障,它既影響生產(chǎn)又影響網(wǎng)印質(zhì)量。產(chǎn)生故障的原因很多,不但與操作人員的網(wǎng)印技術高低有關,而且也與印料、承印物的性能、網(wǎng)印方式、網(wǎng)版質(zhì)量、刮板等有關。如果網(wǎng)印操作人員的技術不熟練,工作質(zhì)量不高,則容易發(fā)生網(wǎng)印故障。同樣,如果印料、網(wǎng)版、刮板、網(wǎng)印機、網(wǎng)印環(huán)境等不好,也會產(chǎn)生網(wǎng)印故障。
1.關于由PCB印料方面的原因引起的故障
PCB網(wǎng)印圖象的質(zhì)量和網(wǎng)印料的成膜狀態(tài)受到印料自身性能的影響,PCB網(wǎng)印過程中,因印料產(chǎn)生的故障有(1)堵孔,(2)印制板的反面被印料沾污,(3)粘接不良,(4)粘網(wǎng),(5)針孔麻點,(6)印制導線成鋸齒狀,(7)網(wǎng)印圖形上有絲網(wǎng)紋,(8)斑點,(9)疊印不良,(10)滲色鋪墨,(11)網(wǎng)印的顏色不勻。以上這些問題不僅需在網(wǎng)印過程中進行不斷的體驗,而且還必須對網(wǎng)印成品進行各種物理、化學性能的檢驗,這是十分必要的。為了保證網(wǎng)印質(zhì)量,應盡可能想辦法避免網(wǎng)印不良現(xiàn)象的產(chǎn)生。為此,首先要加強網(wǎng)印工藝管理和控制,其次還必須對印料進行嚴格的質(zhì)量關,印料的耐蝕性、耐彎曲性、耐溶劑性、耐光性、耐候性、粘度、粒度、粘接強度等性能決定或直接影響印制板的性能。所以必須根據(jù)網(wǎng)印條件和產(chǎn)品性能要求,經(jīng)過預先試驗驗證,選擇合適的印料,確定印料供貨生產(chǎn)廠家并與之簽訂技術服務協(xié)議。
1.1堵孔
網(wǎng)版上的印料將網(wǎng)版部分網(wǎng)孔堵塞,致使該部分的印料透過量較少或根本不能透過,造成印刷圖形不良。
1.1.1網(wǎng)版目數(shù)與使用的印料不匹配
使用的網(wǎng)版目數(shù)高、其開孔孔徑小,而使用的印料粒度(細度)大在網(wǎng)印時印料中的大粒子顆粒將網(wǎng)孔堵塞造成故障而影響網(wǎng)印。印料中的大粒子主要是來自印料中的填料,如顏料,螢光劑等。使用金、銀導電印料、碳質(zhì)導電印料時,由于其粒度較大,應選用低網(wǎng)目的絲網(wǎng)制作網(wǎng)版。
1.1.2網(wǎng)版上的印料干涸
印料中的溶劑在網(wǎng)印過程中,由于受環(huán)境影響而揮發(fā)造成印料發(fā)干。對于這種情況,應根據(jù)作業(yè)環(huán)境的溫度,濕度條件,選擇合適的印料稀釋劑,以控制印料干燥速度。
1.1.3印料粘度大
印料粘度大,粘彈性強、流動性差、因而網(wǎng)印時印料透過性不好,易產(chǎn)生堵孔。一般來說,要降低粘度,向印料中添加助劑或稀釋劑,進行充分攪拌后即可用。
對策:
1)認真仔細地清洗網(wǎng)版;
2)對印料重新進行體驗,確認是否可以繼續(xù)使用。
1.2印制板反面被印料沾污
由于印制板上的印料涂膜尚未完全干燥,就把印制板堆疊放在一起,致使印料粘附在印制板的反面而造成沾污,例如:要使用氧化聚合型印料時,由于堆放在一起印制板的自身重,把印料涂層表面弄破,致使涂膜內(nèi)層未完全固化的印料粘在印制板的反面而造成污染。
1.3粘接不良
網(wǎng)印范圍很廣,可在各種材料上印刷。所以產(chǎn)生粘接不良的因素是很多的。
1.3.1印制板方面的因素引起粘接不良
印制板的前處理對粘接強度影響很大,如果前處理不良將會導致粘接不良。前處理有多種方法、對于處理表面的好壞,往往不易用肉眼來檢驗,可用潤濕法試驗判定處理效果的好壞。
1.3.2選用的印料與承印物不匹配
應根據(jù)承印物材料的性能和網(wǎng)印要求選用合適的印料。在流水作業(yè)之前,應對承印物材料的質(zhì)量及表面處理情況進行試驗,以確定選用的印料。
1.4粘網(wǎng)
1.4.1由于印料受壓力及溫度的影響產(chǎn)生粘網(wǎng)
1.4.2由于網(wǎng)印條件的變化,印料印得過厚引起粘網(wǎng)。
1.4.3橡膠刮板因受溶劑影響而膨脹,強度降低,網(wǎng)印時發(fā)生彎曲致使刮板角度減少,引起網(wǎng)印印料涂層過厚。
1.4.4刮板長期使用造成磨損使其頭部成圓弧狀,使印料涂層過厚。
1.4.5熱塑性樹脂為主要成份的印料,如果網(wǎng)印后疊放因受其自身重力影響或受熱都易導致印料涂層發(fā)粘而產(chǎn)生粘網(wǎng)。
1.5針孔和起泡
針孔現(xiàn)象是網(wǎng)印中最令人傷腦筋的問題。印制電路板在網(wǎng)印之后需進行下道工序加工,如蝕刻,這里絕對不允許有針孔的。產(chǎn)生針孔的原因有形形色色,針孔問題是質(zhì)量管理中最重要的檢驗項目之一。
1.5.1網(wǎng)版上的灰塵及雜物造成針孔
(1)在制網(wǎng)版涂布感光膠時,有灰塵混入而附著于網(wǎng)版上形成針孔。對網(wǎng)版進行認真檢查,發(fā)現(xiàn)針孔及時修補。
(2)網(wǎng)印過程中,有灰塵或雜物附在網(wǎng)版堵塞網(wǎng)孔,從而造成網(wǎng)印后有針孔。為此,要擦拭網(wǎng)版。
1.5.2印制板表面被污染
(1)印制板表面在進行清潔處理時,有清洗劑殘留在其表面形成薄薄的膜,而引起印料不浸潤,產(chǎn)生“迸墨”造成針孔。
(2)搬運印制板不戴手套,直接用手觸摸索搬運,手上的油脂、手汗污染印制板表面,產(chǎn)生“迸墨”引起針孔。
1.5.3印料中有氣泡
為了調(diào)整印料的粘度添加溶劑進行攪拌,印料產(chǎn)生氣泡,此時,可靜置一段時間,大部分氣泡會自然消失,但由于印料的粘彈性,有些氣泡不會自然消失,在網(wǎng)印時才會消失,但有些印料中的氣泡必須使用消泡劑才能消失。消泡劑有快速的和慢速的,二種添加量一般為0。1~1%,用量過多,不但起不到消泡作用反而會成為發(fā)泡劑。
1.6網(wǎng)印導線成鋸齒狀
網(wǎng)印的導線成鋸齒狀。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因在制作網(wǎng)版時,掩膜太薄,網(wǎng)版圖象本身有缺口。要避免這種現(xiàn)象、制版掩膜要有適當?shù)暮穸群蛷椥,尺寸要求高的圖象應選用高網(wǎng)目的聚酯絲,網(wǎng)印導線圖形的方向要盡可能與刮板刮動的方向一致,若導線成垂直刮板運動方向則十分容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。另外,繃網(wǎng)時,絲網(wǎng)的絲線方向與網(wǎng)框成一定的角度,最佳角度為22.5°。
對策:
A制作高質(zhì)量的網(wǎng)版圖象,網(wǎng)版導線的邊必須挺括。
B印制板對印料的吸附性要好。
C印料觸變性要好
D網(wǎng)版與印制板之間的距離及刮板刀口的角度要適當。
E絲網(wǎng)張力、網(wǎng)距印壓要適當。
1.7網(wǎng)印圖形上有絲網(wǎng)布紋
網(wǎng)印圖形上有絲網(wǎng)布紋,主要是選用的絲網(wǎng)目過低,印料觸變性不好及印料干燥固化速度過快。為此,可選用高網(wǎng)目的絲網(wǎng)制作網(wǎng)版,使用觸變性能良好,干燥慢印料。
1.8斑點
網(wǎng)印圖形出現(xiàn)斑點狀現(xiàn)象而影響順利網(wǎng)印。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有:
1.8.1網(wǎng)印速度和印料的干燥過慢
1.8.2印料固體含量過低
1.8.3印料的觸變性過大
1.8.4靜電的影響
1.8.5印料中的顏料分散不均勻,顏料粒子之間相互吸引凝聚而引起彩色斑點。
對策:
(1)改進印料的流動性,(2)使用揮發(fā)速度快溶劑,(3)選用高粘度印料,(4)盡可能減小靜電影響,可采用除靜電裝置。
1.9網(wǎng)印圖形的顏色不均勻
造成網(wǎng)印顏色不均勻的原因是多種多樣的,僅就印料方面而言,印料中的著色劑分散不均勻,印料細度大,網(wǎng)印滲墨等。要防止這類故障,網(wǎng)印前過濾印料,并對印料要進行充分的攪拌。
2.網(wǎng)版方面的故障
網(wǎng)版方面的故障,有制網(wǎng)版時產(chǎn)生的問題,也有網(wǎng)印過程中網(wǎng)版產(chǎn)生的問題,本文僅就網(wǎng)印過程中網(wǎng)版出現(xiàn)的故障原因及對策加以敘述。
2.1堵孔
初次使用的新網(wǎng)版時印料過不良,主要是制版質(zhì)量問題,可能由于網(wǎng)版圖形上有掩膜余膠,可用溶劑擦洗網(wǎng)版去除余膠,如果仍不能使用,只有重新做網(wǎng)版。若開始網(wǎng)印時網(wǎng)版透過印料性能良好,而網(wǎng)印過程中逐漸出現(xiàn)印料涂層變薄,麻點,完全網(wǎng)印不出印料。產(chǎn)生這種情況的原因可能有:印料干燥過快,在網(wǎng)版干涸堵孔,印速過快,刮板硬度過高等。對此,應選用揮發(fā)性慢的溶劑調(diào)印料,用柔軟的布蘸上溶劑輕輕擦洗網(wǎng)版,網(wǎng)印完畢后,必須用溶劑把網(wǎng)版清洗干凈,否則殘留印料干涸會堵塞網(wǎng)孔。
2.2網(wǎng)版漏墨
網(wǎng)印時,網(wǎng)版上的印料滴漏到印制板上。產(chǎn)生這種故障的原因有:印制板表面或印料中有塵埃、雜物、網(wǎng)印時因刮板壓力、塵;螂s物使網(wǎng)版破損;另外還可能由于制版時,網(wǎng)版掩膜膠曝光不足,造成網(wǎng)版掩膜固化不完全,網(wǎng)印時脫落形成小孔,導致漏墨。對此,可用膠紙或膠帶貼在網(wǎng)版小孔上,也可用制網(wǎng)版膠修補。
2.3網(wǎng)版的破損和精度下降
網(wǎng)版經(jīng)長時間的使用,因受到板刮的磨損和印壓影響,即使是質(zhì)量十分良好的網(wǎng)版,其精度也會逐漸降低或破損。這是網(wǎng)版的壽命所決定的。網(wǎng)版的耐印次數(shù)(或壽命的長短)與制版掩膜方式有密切關系,直接法制網(wǎng)版的壽命要比間接法制網(wǎng)版壽命長些。正常條件下,直接法網(wǎng)版可耐印2~3萬次。一般來說大批量生產(chǎn)采用直接法制網(wǎng)版。直接法制版采用固化后耐水耐溶劑性良好的水溶性感光樹脂乳劑。雨季由于空氣潮濕,容易影響直接法制版質(zhì)量及使用壽命。間接法網(wǎng)版的破損不是一下使掩膜與絲網(wǎng)剝離,而是一點一點的因受侵蝕從絲網(wǎng)上剝離下來。采用直接間接法制網(wǎng)版,掩鈴膜厚度均勻且厚度可以設定,因而圖象邊緣清晰,但在加熱過程中菲林膜與絲網(wǎng)邊緣收縮不一致,對策是在四周涂上直接法制版用感光膠;覆貼菲林膜時如果有灰塵夾在絲網(wǎng)與感光膜中間,會造成局部感光膜與絲網(wǎng)粘附不良,影響網(wǎng)印質(zhì)量和壽命,對策是在貼菲林膜之前,用防靜電布擦拭膜片。
2.4印壓過大造成的故障
網(wǎng)印時,加于刮板的力產(chǎn)生印壓,其目的是使網(wǎng)版與印制板成線接觸,刮板刮動印料透過絲網(wǎng)形成圖象。印壓大小,取決于網(wǎng)版張力、刮板長短、網(wǎng)版與印制板之間的距離(網(wǎng)距)。刮板壓力大,不僅會使印料透過量大,印壓過大,引起刮板彎曲變形,反而會使印料透過量減少,甚至使網(wǎng)版與印制板不是線接觸而成為面接觸,不僅不能網(wǎng)印出清晰圖象,而且還會引起刮板磨損及網(wǎng)版掩膜脫落、絲網(wǎng)拉長、圖象變形。
3.印制板方面引起的有關故障
3.1粘接不良
粘接不良不僅有印料方面的因素,也有印制板方面引起的因素。印制板表面處理不良,是引起粘接不良的重要原因,必須根據(jù)各種材料的特性,采取不同處理方法。
3.2圖象印刷位置不精確
即使網(wǎng)版尺寸、網(wǎng)印機等方面都不存在什么問題,但印制板材料形狀不一致,材料收縮過大且不一致等都會造成故障。當承印材料是撓性材料,如塑料薄膜時,網(wǎng)印場所溫度、的變化都能引起其尺寸的變化,影響網(wǎng)印精度,網(wǎng)印時都必須考慮,盡可能預先計算給予補正。采取相應措施。
3.3精密圖形的印刷
網(wǎng)印中,印制電路板,厚膜IC,電阻等的印刷,要求網(wǎng)印精度很高,因而對網(wǎng)框結(jié)構(gòu),繃網(wǎng)、制網(wǎng)版、印料、網(wǎng)印機、網(wǎng)印環(huán)境的溫濕度、潔凈度以及承印材料自身的性能、表面處理都有十分嚴格的要求。
4.手工網(wǎng)印一般故障與對策
1)網(wǎng)印前應首先對印制板材料的性質(zhì)作進一步了解并加以確認。
2)網(wǎng)印前對網(wǎng)版進行認真地檢查。
3)網(wǎng)印結(jié)束后必須把網(wǎng)版用溶劑清洗干凈,不能留有一點印料,否則將會引起堵孔。
4)不是在萬不得已的情況下,不要用樹脂膠帶貼網(wǎng)版,因為用樹脂膠帶貼網(wǎng)會引起網(wǎng)版收縮,從而導致圖形尺寸產(chǎn)生誤差。
5)如果不得已貼膠帶,盡量不要把膠帶貼在圖形附近,如果膠帶貼得離圖形太近的話,網(wǎng)印時易產(chǎn)生斑點。
6)在網(wǎng)印過程中,要經(jīng)常注意觀察印料狀態(tài)的變化,如果有異物混入印料,應將異物去除后再印刷。
7)刮板受溶劑影響容易發(fā)生變化形,所以網(wǎng)印束之后,必須把刮板清洗干凈,另下最好有幾塊刮板能輪換使用,這樣不僅可以延長其使用壽命,還可以有較好的網(wǎng)印性。
8)網(wǎng)印時,對刮板進行仔細檢查,如果刮板有磨損或缺口,應對刮板進行研磨。
5.機械網(wǎng)印常見故障及原因?qū)Σ?/p>
5.1原因和對策:
1)刮板刀口有缺口——磨刮板。
2)刮板壓力太小——加大刮板壓力。
3)網(wǎng)版與印制板之間的間距太大——調(diào)整網(wǎng)距。
4)網(wǎng)框翹曲造成刮板壓力不均勻——調(diào)換網(wǎng)框,重新繃網(wǎng)、制網(wǎng)版。
5)印料粘度過大——調(diào)配印料并在調(diào)配后穩(wěn)定一段時間之后再用。
6)制網(wǎng)版掩膜太厚,透過印料量少,網(wǎng)印導線太細——制網(wǎng)版時要控制掩膜厚度(直接法)。
7)網(wǎng)印速度太快——適當調(diào)慢網(wǎng)印速度。
8)選用印料不當、絲網(wǎng)目數(shù)過高——更換印料,選用目數(shù)稍低的絲網(wǎng)制網(wǎng)版。
9)推回印料不均勻——調(diào)整刮墨刀。
5.2滲墨
1)刮板刀口變圓——磨銳刮板刀口。
2)刮板網(wǎng)印角度太小——適當調(diào)大刮板網(wǎng)印角度。
3)印料粘度太低——換用粘度大的印料。
4)溶劑與印料混合不良——對印料進行充分攪拌之后再進行網(wǎng)印。
5)用溶劑擦拭網(wǎng)版,溶劑未完全揮發(fā)就進行網(wǎng)印——擦洗網(wǎng)版后,待溶劑揮發(fā)后再進行網(wǎng)印。
6)絲網(wǎng)目數(shù)太低——選用高網(wǎng)目的絲網(wǎng)制網(wǎng)版。
5.3網(wǎng)印圖形不良,出現(xiàn)斑點,印料涂層不均勻
1)印料的的觸變性不好——按資料調(diào)配印料或換用新印料。
2)印后網(wǎng)版起網(wǎng)慢——調(diào)整印料粘度,增大繃網(wǎng)張力,增強起風的彈力。
3)網(wǎng)版圖形距離網(wǎng)框邊緣太近——換用大的網(wǎng)框制網(wǎng)版,把較小的圖形制作于網(wǎng)版中心。
4)靜電引起的印料成象不良——消除靜電。
5)刮板角度過小——調(diào)整刮板角度。
6)網(wǎng)印速度不均勻——調(diào)整刮板速度或修理網(wǎng)印機。
5.4網(wǎng)印圖形有針孔
1)制網(wǎng)版時,網(wǎng)版掩膜涂布不均勻,網(wǎng)版圖形有針孔——用絲網(wǎng)膠修補網(wǎng)版。
2)印料內(nèi)混入雜質(zhì)堵塞網(wǎng)孔——擦洗網(wǎng)版。
3)空氣中的灰塵附著于網(wǎng)版圖形上——擦洗網(wǎng)版去除灰塵。
4)印制板的表面未洗干凈,有灰塵附著于網(wǎng)版——清洗網(wǎng)版,印制板表面充分清洗。
擦試網(wǎng)版時,不小心將網(wǎng)版擦傷成小針孔——修補網(wǎng)版,擦網(wǎng)要用柔軟的布輕輕擦拭。
5.5網(wǎng)版壽命短
1)印制板表面凸凹不平或有毛刺,在網(wǎng)印過程中,網(wǎng)版與之接觸,使網(wǎng)版圖形變形或產(chǎn)生小孔——進行表面處理。
2)網(wǎng)版張力大小不適當——調(diào)整張力(自張式),固定式繃網(wǎng)必須重新繃網(wǎng)制版。
3)制網(wǎng)版乳劑選擇不當)——根據(jù)網(wǎng)印條件,選用合適的制網(wǎng)版乳劑。
5.6網(wǎng)印機操作注意事項
1)不論滴在網(wǎng)印機任何部位的印料都必須立即擦拭干凈。
2)網(wǎng)印機的活動部位必須每天加油潤滑。
3)調(diào)機后,螺絲必須擰緊。
4)網(wǎng)印機安裝必須保持水平
5)吸盤在網(wǎng)印中十分重要,務必不要碰傷。
6)不允許把溶劑搞到吸盤上。
7)必須每月對真空泵除塵器進行一次清理,以保證吸力及延長泵的使用壽命。
8)操作工必須掌握網(wǎng)印機的使用規(guī)則。
6.靜電在網(wǎng)印中引起的故障
6.1故障
1)靜電吸附灰塵、影響印料的正常使用性能,引起堵網(wǎng)孔,造成網(wǎng)印圖形有針孔、麻點。
2)靜電放電產(chǎn)生火花,容易引起火災,特別是易燃溶劑場合中,對此要特別注意。
3)一般情況下,靜電對人體不會產(chǎn)生電擊危害,但經(jīng)常受到靜電電擊會對操作不員的心理、情緒產(chǎn)生不良影響。
6.2對策
1)控制網(wǎng)印場地的空氣濕度,一般可控在溫度20℃左右,相對濕度60%。
2)向擦拭承印物表面的酒精中加入少量靜電防止劑。
3)降低刮板對絲網(wǎng)的摩擦壓力或者降低網(wǎng)印速度。
4)盡量減小對承印物的磨擦、壓力、沖擊。
5)利用紅外線、紫外線等的離子作用防止靜電。
6)利用高壓電流的電暈放電離子作用防止靜電。
7)網(wǎng)印機機裝置接地線、或安裝防靜電裝置。
7.PCB印料與網(wǎng)印的關系
7.1.影響網(wǎng)印品質(zhì)的因素
7.1.1印料的性質(zhì):粘度、細度及流動性
7.1.2網(wǎng)版狀態(tài):網(wǎng)目、張力及感光膠
7.1.3網(wǎng)印條件:印壓、刮刀硬度、角度、網(wǎng)印速度
7.1.4網(wǎng)印環(huán)境:室內(nèi)的溫度、濕度、潔凈度,如果采用液態(tài)感光型印料,(還應在黃光區(qū)內(nèi)操作)。
7.2.印料的粘度與網(wǎng)印性
印料由合成樹脂、顏料、填料、溶劑等配合而成,其粘度會受溫度的影響,溫度升時粘度下降。
如果網(wǎng)印室的溫度、濕度晝夜保持恒定(一般為21±1℃、55±%RH),且網(wǎng)版及網(wǎng)印條件保持規(guī)格化則印出的質(zhì)量一定穩(wěn)定。當室溫低時,粘度較高,為了降低粘度而加入稀釋劑,結(jié)果雖然粘度降低了,但涂層性能也受影響,若必須加入稀釋劑時,應充分混合攪拌后,靜置短時間后,再開始網(wǎng)印較佳。
理想的印料,為溫度上升時粘度適度下降。在室溫度保持下,印料的粘度調(diào)整到多少最適宜呢?這個數(shù)很難定出,因為它與網(wǎng)版的網(wǎng)目、印壓、網(wǎng)距等設定有關。
7.3.印料的流動性及網(wǎng)印性
印料中固體物的粒徑及結(jié)塊的大小決定所選網(wǎng)布的網(wǎng)目數(shù),使印料有良好的流動性。為了良好的網(wǎng)印性,絲網(wǎng)的開度大小應為印料中粒子平均大小的3~5倍,就聚酯網(wǎng)布而言,若用305目網(wǎng)布印刷,其網(wǎng)目的開度為48.3µm,則印料的平均粒徑應在10µm以下,印料的粒徑可以使用細度計進行檢驗。
7.4.印料流動性及網(wǎng)印性
印料生產(chǎn)后貯存一段時間,會產(chǎn)生顏料粒子結(jié)塊,或是整平劑等助劑浮到表面上來,因此印料使用前,必先加以充分攪拌,但大部分印料皆為觸變性流體,當攪拌之后觸變流體的分子引力被切斷,必須經(jīng)過一段時間才能回復,所以印料攪拌后,最好靜置30min才開始使用。
所謂觸變性是非牛頓流體的一項特性,其物理意義為在一定的剪切速率下,粘度隨著時間的增加而減少。
粘度的定義代表了印料的流動性,通?捎谜扯扔嫓y定,觸變指數(shù)可用TI表示,其意義為低轉(zhuǎn)速的粘度值對高轉(zhuǎn)速的粘度值的比值。
TI值愈大表示印料的觸變性愈大,TI值愈小則觸變性愈小。
印料的TI值大印壓輕而導線分辨率好,但表面整平性差,易有網(wǎng)目的痕跡留在上面;TI值小則導線分辨率差,但整平性好,由此應選擇合適的TI范圍。