發(fā)光二極管光源引起的阻焊膜波紋改善

廖根望

（技研新陽電子有限公司，江西 贛州 341600）

0 引言

印制電路板（printed circuit board，PCB）是電子產(chǎn)品的關(guān)鍵互連件，其主要功能是導(dǎo)通和傳輸，使各種電子元器組件通過電路進(jìn)行連接。印制電路板產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平在一定程度體現(xiàn)了國家或地區(qū)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度與技術(shù)水準(zhǔn)。隨著近年來新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，汽車發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）燈板領(lǐng)域中對板面外觀顏色、阻焊膜厚度及反射率要求越來越高，對阻焊工藝以及與阻焊相關(guān)的設(shè)備如曝光機(jī)提出了更高的要求。如阻焊發(fā)生問題，輕則外觀不良，重則產(chǎn)品阻焊膜波紋，阻焊膜剝離脫落導(dǎo)致電路板存在嚴(yán)重的信賴性缺陷造成報廢，將給企業(yè)造成巨大的損失。

1 原因分析

阻焊缺陷類型含阻焊膜波紋，對其外觀、切片進(jìn)行研磨分析如下：① 存在于產(chǎn)品基材位置；② 主要呈現(xiàn)為油墨不均，如圖1所示；③ 2 個面次均有發(fā)生；④ 切片不良位置，存在嚴(yán)重的阻焊膜厚度差異，如圖2所示；⑤ 集中出現(xiàn)在白色油墨產(chǎn)品。根據(jù)以上信息，分析圖形轉(zhuǎn)移中的光固化不足，造成高溫固化后阻焊膜波紋，通過生產(chǎn)型號查出所用設(shè)備為LED曝光機(jī)。

圖1 阻焊膜波紋外觀

圖2 阻焊膜波紋切片

由圖1和圖2可知，造成阻焊膜波紋的原因為油墨光固化不足，繼續(xù)對LED 曝光機(jī)進(jìn)行曝光21 格能量尺測試，排除曝光能量不足，但無法精確判斷具體原因。因此采用魚骨圖方法，從人、機(jī)、料、法、環(huán)5 個方面，將生產(chǎn)中可能造成阻焊膜波紋的原因全部列出，如圖3所示。經(jīng)過初步信息收集和魚骨圖分析，造成此次阻焊膜波紋的原因可能有后固化條件低溫烘烤不足、曝光固化不完全等。

圖3 阻焊膜波紋魚骨示意

2 實驗部分

針對阻焊劑曝光和固化條件做相關(guān)實驗，尋找引起阻焊膜波紋的主要原因。測試方案、條件及結(jié)果見表1。

表1 實驗測試

在曝光能量達(dá)上限值（曝光尺能量11 格）和延長低溫烘烤時間的條件下，均同樣出現(xiàn)阻焊膜波紋問題，因此確認(rèn)此2 項對阻焊膜波紋無改善，非主要原因。

顯影后再次進(jìn)行光固化，對阻焊膜波紋有明顯改善，確認(rèn)問題可能為光固化不足導(dǎo)致。對曝光機(jī)光源進(jìn)行排查，目前使用的為LED 光源，相比傳統(tǒng)鹵素?zé)艄庾V存在差異。對現(xiàn)有LED 曝光機(jī)光譜與油墨的匹配性進(jìn)行確認(rèn)，目前使用的LED曝光機(jī)光譜單一，僅385、395 nm 2個波段，如圖4 和表2所示。傳統(tǒng)鹵素曝光機(jī)光譜為區(qū)間波段，光譜涵蓋全，如圖5和表3所示。

圖4 LED曝光機(jī)光譜

表2 LED曝光機(jī)光譜參數(shù)

圖5 傳統(tǒng)鹵素?zé)羝毓鈾C(jī)光譜

表3 傳統(tǒng)鹵素?zé)羝毓鈾C(jī)光譜參數(shù)

阻焊膜（solder mask）UV 光聚合譜如圖6所示。由圖可知，白色油墨因其顏色特性（白色反光），對UV 光譜波段要求更高，需要特定光譜才能對油墨底層進(jìn)行光固化。

圖6 白色油墨固化與光譜關(guān)系示意

使用單一光波段LED 曝光機(jī)進(jìn)行白油曝光作業(yè)時，曝光能量尺顯示曝光能量足夠，但曝光過程不能對底層油墨進(jìn)行有效光固化，其在高溫固化過程中表面和底層油墨應(yīng)力不一，導(dǎo)致波紋現(xiàn)象產(chǎn)生。因其在顯影后不顯現(xiàn)，無法及時發(fā)現(xiàn)，因此過程中如發(fā)生該類問題，就會批量產(chǎn)生。

3 改善措施

對LED 曝光機(jī)燈源光譜進(jìn)行逐一測試，確認(rèn)需具備400～425 nm 光譜才可保證白油底層固化完全，指定對應(yīng)機(jī)臺生產(chǎn)，并定期對曝光機(jī)光譜進(jìn)行測試保證品質(zhì)，如圖7和表4所示。阻焊在LED曝光機(jī)選擇上需要事先規(guī)劃明確，區(qū)別處理，如需生產(chǎn)白色阻焊膜，需選擇對應(yīng)LED 光源，避免異常發(fā)生。

表4 傳統(tǒng)鹵素?zé)羝毓鈾C(jī)光譜參數(shù)

圖7 改善后LED曝光機(jī)光譜

4 結(jié)語

隨著電子產(chǎn)品升級和技術(shù)的不斷發(fā)展，使得PCB 生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)升級和能耗改善領(lǐng)域競爭越來越激烈。LED 曝光機(jī)憑借著降低能耗和減少燈源使用成本的優(yōu)點，逐漸在PCB 行業(yè)得到廣泛運(yùn)用。曝光機(jī)LED 光源由不同波段燈珠組成，曝光方式分為掃描式燈源和直接全覆蓋照射燈盤。因其燈源波段種類較多，在LED 曝光機(jī)光源選擇上，需要根據(jù)自身產(chǎn)品需求選擇，通過有效管理，控制不良情況的發(fā)生。