一種綠色高效制備高質(zhì)量印制板的方法

劉春斌

摘 要：傳統(tǒng)的鍍金印制板在塞油的過程中采取的是預(yù)烘→絲印第一次油墨→預(yù)烘第一次→冷卻→絲印第二次油墨→預(yù)烘第二次的方式，但是傳統(tǒng)的塞油工藝會(huì)使得未干透的油墨滴入到底片中，降低底片的合格率。因此，我們對傳統(tǒng)的塞油工藝進(jìn)行了改進(jìn)：在第二次預(yù)烘后的塞油印制板上鋪上一層干膜顯影工序斯掉的透明干膜保護(hù)膜，，目的是將塞油印制板與底片隔開，隨后進(jìn)行底片對位、曝光，曝光后將鋪?zhàn)佑≈瓢迳系耐该鞅Ｗo(hù)膜直接去掉，隨后再進(jìn)行顯影工序。該膜為顯影工序的廢棄物，不僅提高了底片的質(zhì)量，更是對資源的再利用。

關(guān)鍵詞：鍍金;印制板;塞油;改進(jìn)

1. 引言

印制電路板[1]的發(fā)展已經(jīng)有100多年的歷史了，被稱為“電子產(chǎn)品之母”，在全世界都有較為廣泛的應(yīng)用。這是因?yàn)橛≈齐娐钒寰哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：它可以承載各種不同功能的電子元器件從而實(shí)現(xiàn)電氣互連，所以幾乎所有的電子設(shè)備都會(huì)用到印制電路板;它還可以簡化電子產(chǎn)品間的裝配與焊接難度，這使得印制電路板的使用更加廣泛。早期的印刷電路板所用為銅電路，但是銅電路板表面極易被氧化，可焊接性差。為了改善上述缺點(diǎn)，一般采用表面鍍某種不活潑金屬緩解銅電路的氧化。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)最穩(wěn)妥的方法是在印刷電路板上鍍金，但是金屬銅與金在同一個(gè)界面上，原子間容易相互滲透，而且金的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，一般不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與高濃度的硫酸都不能將其氧化。所以，一般是在銅電路上鍍一層鎳，再鍍上金。這樣一來，可以在鍍金層和銅基體之間提供一層基底，使得鍍金層的耐磨性提高，而且鎳的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢低于銅，易發(fā)生氧化反應(yīng)，從而起到保護(hù)銅基底的作用。

近年來，隨著鍍金印制板的小型化，模塊化，中心生產(chǎn)的鍍金印制板約有40%都要求塞油?，F(xiàn)中心生產(chǎn)塞油[2]的工藝流程為：預(yù)烘→絲印第一次油墨→預(yù)烘第一次→冷卻→絲印第二次油墨→預(yù)烘第二次→冷卻→底片對位→曝光→靜置→顯影。在絲印版面的同時(shí)將油墨壓入孔中，為了避免油墨進(jìn)入其他孔中導(dǎo)致顯影不干凈，在絲印的過程中要把菲林網(wǎng)擋住。由于兩次預(yù)烘板都只是將絲印油墨烘至表干，油墨沒有完全固化，底片對位時(shí)有部分未干透油墨附著在底片上，曝光后油墨便固化在底片上。固化在底片上的油墨為不規(guī)則具有一定硬度的不透明油墨團(tuán)，它會(huì)遮蔽底片上的曝光點(diǎn)，等到再次使用該底片對位時(shí)不僅會(huì)劃傷鍍金印制板，還會(huì)因曝光點(diǎn)被遮蔽，曝光、顯影后會(huì)造成塞油孔空洞、不飽滿等諸多的質(zhì)量問題，加工過程中一次性合格率較低，返修率高。為了解決上述缺點(diǎn)，我們對鍍金印制板塞油的流程進(jìn)行了改進(jìn)。

在改進(jìn)后的工藝上，取得了令人鼓舞的結(jié)果，這也為以后印制板塞油的綠色高效的制備提供理論參考。

2. 實(shí)驗(yàn)過程

探究不同溫度（低溫40℃、高溫80℃）下油墨溶劑的揮發(fā)度，以此探究油墨的烘干溫度;探究40℃條件下油墨溶劑的揮發(fā)量，1h取樣一次。

以預(yù)烘→絲印第一次油墨→預(yù)烘第一次→冷卻→絲印第二次油墨→預(yù)烘第二次→冷卻→底片對位→曝光→靜置→顯影的步驟進(jìn)行一組印制板塞油標(biāo)記為A，以預(yù)烘→絲印第一次油墨→預(yù)烘第一次→冷卻→絲印第二次油墨→預(yù)烘第二次→冷卻→插入保護(hù)膜→底片對位→曝光→靜置→顯影的步驟再進(jìn)行一組印制板塞油，標(biāo)記為B。

3. 結(jié)果與討論

在印制板塞油的工藝流程中，塞油絲印是關(guān)鍵步驟。絲網(wǎng)、刀刮對塞油的成功率有很大的影響。油墨的選擇是一個(gè)至關(guān)重要的因素。合適的孔塞油墨應(yīng)該具有易印易干的特點(diǎn)。在印制板塞油的過程中在考慮到成本以及質(zhì)量問題，一般不外加添加劑。因此油墨的粘度不能過高，以免無法印制入孔。油墨的溶劑一般包括常溫溶劑和低溫?fù)]發(fā)溶劑，常溫溶劑在室溫下即可揮發(fā)，它可以使油墨保持一定的粘稠度，不至于在印刷板豎直放置時(shí)垂流;而低溫溶劑則需要在一定溫度下才會(huì)揮發(fā)，這樣就可以使印刷板可以放置較長時(shí)間。為了使油墨盡快固化，一般采用低溫烘干的方法。高溫下會(huì)使得油墨溶劑揮發(fā)膨脹造成孔邊油墨剝離。

由上圖可知，在20min之前不同溫度下的曲線并無很大區(qū)別。但是隨著時(shí)間的延長，兩條曲線逐漸拉開差距。這是因?yàn)槌叵氯軇┑牧恐饾u減少，在之后底層的油墨難以揮發(fā)出來導(dǎo)致在較低溫度下難以蒸出溶劑。但是，在高溫下會(huì)使得油墨溶劑揮發(fā)膨脹造成孔邊油墨剝離，影響油墨的入孔率。

一般油墨中的溶劑含量大約為20-25%。我們在40℃的低溫條件下烘干油墨，以此探究溶劑的揮發(fā)量。而通過實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)，讓溶劑在低溫下完全揮發(fā)時(shí)間要在8個(gè)取樣點(diǎn)以上，這就意味著將溶劑完全烘干需要8個(gè)小時(shí)以上。因此傳統(tǒng)工藝中采取烘干的手段并不能達(dá)到要求。

由圖2展示的結(jié)果可知，在采用傳統(tǒng)印制板塞油的工藝中，底片對位時(shí)有部分未干透油墨附著在底片上，曝光后油墨便固化在底片上形成墨團(tuán)，墨團(tuán)會(huì)遮蔽底片上的曝光點(diǎn)，待再次使用該底片對位時(shí)不僅會(huì)劃傷鍍金印制板，還會(huì)因曝光點(diǎn)被遮蔽，曝光、顯影后會(huì)造成塞油孔空洞、不飽滿等諸多的質(zhì)量問題，加工過程中一次性合格率較低，返修率高。

我們對整個(gè)塞油過程進(jìn)行逐步詳細(xì)分析后，經(jīng)過不斷的研究和試驗(yàn)，探究出了一種既綠色又高效的印刷板塞油的新型工藝來解決此問題。其方法是，在進(jìn)行對位曝光前，在第二次預(yù)烘后的塞油印制板上鋪上一層干膜顯影工序斯掉的透明干膜保護(hù)膜（該膜為顯影工序的廢棄物），目的是將塞油印制板與底片隔開，隨后進(jìn)行底片對位、曝光，曝光后將鋪?zhàn)佑≈瓢迳系耐该鞅Ｗo(hù)膜直接去掉，隨后再進(jìn)行顯影工序。

我們將顯影工序的廢棄物用作透明干膜保護(hù)膜，目的是將塞油印制板與底片隔開，這樣一來烘干未固化的油墨就不會(huì)滴到底片上。一方面提高了底片的合格率，另一方面是資源的合理利用。

由圖3展示的圖片可知，在工藝改進(jìn)后的底片沒有油墨滴上的痕跡，而且使用保護(hù)膜后并沒有對底片的對位、曝光效果產(chǎn)生影響。

4. 結(jié)論

傳統(tǒng)的印制板塞油使用的工藝為：預(yù)烘→絲印第一次油墨→預(yù)烘第一次→冷卻→絲印第二次油墨→預(yù)烘第二次→冷卻→底片對位→曝光→靜置→顯影。由于油墨溶劑的揮發(fā)在低溫下不能完全，且在高溫下油墨溶劑揮發(fā)膨脹造成孔邊油墨剝離。所以烘干不能達(dá)到要求。我們對此工藝進(jìn)行改進(jìn)，在塞油印制板與底片之間放置一層透明干膜保護(hù)膜，目的是將二者隔開。這不僅降低了油墨滲透到底片上的概率，也是對資源的合理再利用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邵疆. 提高電路板設(shè)計(jì)品質(zhì)的檢查方法[J]. 集成電路應(yīng)用. 2020（07）： 32-35.

[2] 導(dǎo)電油墨的那些事兒[J].網(wǎng)印工業(yè)，2020（07）：46-47.

[3] 湯文杰， 樊彬. 印制電路板用UV光固化材料分析[J]. 當(dāng)代化工研究. 2020（12）： 149-150.

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