PCB丝印工艺（三）

    6、制造过程。
    6.1原理和工作条件
    液态光成象阻焊油墨主成份包括：具有感光性能的环氧(EPOXY)，和丙稀酸(Acrylic)树脂，如丙二酸环氧树脂，酚醛环氧树脂，甲酚环氧树脂，胺基甲酸乙酪；光引发剂，如查酮，胺类有机金属化合物；填充剂，如硅石粉：硬化剂，如芳香族脂，酸酐，咪唑类；溶剂，如醚酯类；消泡剂，即介面活性剂，等等十余种成份。感光阻焊油墨固化后形成网状聚合物结构。
    工作原理：液态光成象阻焊油墨简称感光胶，亦有人叫湿膜。感光胶经丝印并预烘后，进行光成象曝光，紫外线照射使具有自由基的环氧树脂系统产生光聚合反应，未感光部分(焊盘被底片档住)，在稀碱液中显影喷洗而清除。印制板上已感光部分进行热固化，使树脂进一步支联成为永久性硬化层，这就是液态光致阻焊剂的成象原理。
    丙二酚环氧树脂的交联后结构：
    酚醛环氧树脂交联后：
    胺基甲酸乙脂树脂交联后：
    工作条件要求：环境，21±1℃，湿度55±8~5％，防尘；曝光和丝印感光胶区域，灯光为黄光；工作员工应换鞋戴帽穿工作服：刷板和显影接板放板应戴无毛白纱手套；取板放板时，用双手取板边，手指不触及图形和阻焊区域，轻取轻放，板角防碰伤；固后从烘箱中取板戴厚纱手套。更为重要的是：任何一个员工都要养成习惯，丝印工作前首先读工卡，按工卡的要求工作。
    6．2丝网准备。
    (1)找出所需要的丝网，对液态光成象阻焊油墨，通常用43T(特殊线路板用36T或55T，77T)；
    对字元油墨，使用丝网为100T。
    (2)备好所需的上网菲林膜。通常，对字元网，用25μm(微米)厚的菲林膜；对阻焊网，用35μm膜；对碳墨网，则用50或80μm的厚菲林膜。
    (3)检查网框。查网框的网是否完好，有无破洞，能否再使用；重要的是用张力计查网框中心和四周位置的网张力，对43~77T的丝网，张力为18~20牛顿／cm，100T丝网，14~16牛顿／cm。
    (4)绷网。
    A．自绷网框：这种绷框为铝制品，笨重，价贵，但调节很快，耐用，不需要用绷网机，但丝网要根据网框对预先在四周缝制能穿入金属压条的边，国内外都有印制板厂在使用。换网过程是：
    •将旧框架上的螺帽螺钉取出，除去网四周边沿的金属压条和旧网。压条是一根园形金属杆。
    •用洗网水和棉布将框架周围残余的阻焊污物洗净。
    •框架放在桌面上，选好丝网目数，压条穿入丝网边沿，螺帽穿入压条，拧上螺钉。
    •将螺钉卡入网框凹口处，从四边的每个边沿中心开始上紧螺钉，注意张力要平衡，否则会拉裂丝网。
    •按对角线顺序逐渐拉紧螺钉，上紧后，用张力计测四个角和中心的张力为18牛顿／cm以上，
    100T丝网张力至少14牛顿／cm，如不够可调节各颗螺钉的松紧度，直到满意为止。
    B．气动绷网：这种网框也是铝制品，简易轻巧，多数印制板厂采用。但需配备要用的气动绷网机作绷网用，见图一，其绷网过程如下：
    •若是新网框，绷网前以丙酮洗擦表面，即可使用；若是旧网框，一定要除去网布碎，封边胶带，作除油处理，方可使用。
    •调节网框上绷架，打开气流阀，使绷架的网布夹头紧靠网框，调节绷架的支撑螺钉，使网框保持水平并高于夹头约5mm，这样张力较均匀。
    •固定网纱。裁好所需尺寸网纱，按次序对边拉直，用夹具夹紧固定，注意应使网丝方向一致，经向纬向网丝互相垂直，且施力方向与网丝平行。
    •加压张网。慢慢地加大气压至6kg／cm2左右，张力计显示达到20牛顿／cm以上。分段分时多
    次张网可达到满意的效果。每次张网至少5分钟，时间稍长为好，以使张力均匀传导，张力稳定。
    •上胶。气压加压稳定半小时以后，用刮胶将强力胶水(配比5：1)均匀涂覆在网纱和网框上。
    •封保护胶带。上胶后，放置8小时以上，待粘合剂充分干燥后，松开夹具，将网框从绷架上取下，切除框外多余网纱，用牛皮胶将网框的四周边封住，以保护粘合剂不被溶剂溶解，延长网框寿命。
    •测张力。用张力计测量四个角和中心张力，要求达到18~20牛顿／cm，100T丝网张力达到14~16／cm牛顿．绷好的网框需停1天以上待用，张力计见图二。
    6.3网版制作
    A.丝网网版
    (1)查原图纸底片(网点图，字元图，阻焊图)。看有否污迹，划伤，制造日期，公司商标，uL标记，工卡号码等是否应加到底片上，制造日期周年是否符合要求。
    (2)选择上网菲林。剪一块与原图大小相仿的菲林膜(Autotype)下来。选择的菲林膜厚度，阻焊通
    常用35μm，字元25μm，碳油墨50 0μm，蓝胶80μm。
    (3)网前处理。新丝网，弄湿网的两面，刷子粘磨网膏(Autoprep)来回刷洗几分钟，流水彻底冲洗两面，然后用脱脂剂(Unirersal Mesh prep)刷磨几分钟，流水冲洗两面。旧丝网，先用去网版粉(Auto
    Gel)涂网版两面，停留三五分钟用毛刷在网版背面将已软化的明胶刷除，流水彻底冲洗，然后用油墨去除剂(Auto solve)均匀涂在丝网两面，停留二三分钟使污渍溶解，彻底流水洗，高压水枪喷洗干净，接着按新丝网处理那样，先用磨网膏(Auto prep)，后用脱脂剂(Univrsal Mesh prep)洗净丝网两面，注意操作者应戴上保护胶手套。
    (4)菲林膜上网。以水湿润丝网，多余水滴干。干菲林药面对着丝网的底面贴上去，使干膜完全贴到丝网上。
    (5)烘干。将网框放到烘箱中烘干，40℃，10~15分钟，把菲林保护膜去掉。
    (6)贴底片。网框冷却后，在干膜上贴上底片，底片乳胶面对丝网干膜，以透明胶带固定底片4个角。
    (7)曝光。整个网框放在真空架上，底片对着玻璃，抽真空绳放在框架上，启动真空泵。框架抽真空完成，将框架置于垂直位置上。碘钨灯距框架上1．2米处，打开曝光灯，进行曝光。4kw功率的光源，供参考的曝光时间：25μm膜，120~150秒；35μm膜，250~350秒；80μm膜，150~200秒。自动计时器控制曝光，曝光后，关光源和真空泵。
    (8)显影。从曝光框架上取下网框，去掉底片，先用小流水轻冲洗丝网，去除丝网干膜未曝光不需要的部分。若自来水温低，应用温水作显影。图形显示出来后，用高压水彻底冲洗，滴干多余水份。将网框放进烘箱完全烘干取出(40℃)。
    (9)封网。丝网冷却后，用毛笔和封网胶修版，补针孔，凹坑等。用胶板将封网胶均匀涂在图形以外的地方，进行封网。封网后，将网框放入烘箱烘干。
    (10)作标记。在网框上贴上工卡号，版本号，制作日期，丝网目数，制作人等标记，待用。
    B．铝箔网版(适用于导通孔堵孔工艺)
    (1)选一块0．2~0．3厚的铝箔。此铝箔表面应平整，无折痕，并裁成网框尺寸一样大小。
    (2)在数控钻床上钻出所需堵塞的孔，钻头直径和印制板上的孔一样，钻孔点尽量分布在铝箔中央。
    (3)裁边去毛刺，将钻孔铝箔多余的边裁去，每边边框比堵孔图形大约25mm。去除钻孔毛刺，以细砂纸打磨一下。
    (4)固定铝箔。用牛皮胶将铝箔固定在36~43T空白网网框的背面，即堵孔时采用丝网加铝箔的方
    法堵孔，避免渗油。特别注意：对于堵孔后印制板两面的导通孔焊环都要求热风整平(喷锡)，或两面焊环都要以阻焊盖住不要求上铅锡的板，一般选择导通孔附近焊盘和SMT焊盘不密集及线路较稀疏的一面作为堵孔印刷面；对于堵孔后的导通孔，其元件面的导通孔焊环允许盖阻焊，而焊接面的堵孔焊环要求上铅锡的板，应选择元件面作为堵孔印刷面进行网版固定。在整个网版制作过程中，务必保证铝箔表面平整，无折痕，否则会引起钻孔和丝印对位的不准确性，图三是客户要求在印制板上的BGA(球栅陈列)导通孔堵孔的图形
    6．4油墨搅拌
    •读工卡，根据工卡的技术规格，正确选择油墨的颜色，类型，型号。
    •确定已选择的油墨主剂和硬化剂的比例关系。
    •把硬化剂搅拌至流水状。
    •主剂和硬化剂按比例称出。供应商把主剂油墨和硬化剂一大一小罐配合，则不必称了。
    •把硬化剂倒入主剂油墨中搅拌约5分钟，直至硬化剂完全扩散到主剂中去。然后放到油墨搅拌
    机中搅拌(或油墨振荡机中震荡)约15分钟，保证油墨充分混合均匀。
    •使用前，搅拌过的油墨需停留15分钟，以使气泡逸出。
    •用搅拌刀带起少量搅拌匀的油墨，观察粘度是否合适。必要性用粘度计测量此时的油墨粘度，用温度计测一下油墨内的温度。通常搅拌后的双组份油墨应在24小时内用完。
    •特别注意：液态光成象阻焊油墨通常严格加稀释剂，以保证阻焊颜色均匀一致，并提高阻焊膜的耐镀金和耐热冲击性能。十分特殊情况下，如印刷基铜70μm的印制板，在印刷困难时可允许约1Oml/
    kg的稀释剂。而字元油墨印刷困难时可允许加少量稀释剂。
    6．5刮板使用
    (1)刮板的选择。
    要求耐磨，耐溶剂，通常使用聚氨脂橡胶，刮板角度70±5°。硬度70±10°，刮板装上刮板架上一般外露约2mm。深圳三和公司，丝维雅，新东邦，天津橡胶制品厂，上海橡胶研究所都有丝印刮板出出售。
    (2)刮板的使用。
    •刮板长度选择。根据所印刷的图形大小用合适的橡胶刮板，一般要求刮板长度比图形两边各长
    15毫米以上。
    •刮板的安装。选择刮板橡胶平直边缘锋利的一面安装在刮板柄上靠外面，以利于使用，拧紧螺丝固定好刮板。
    •磨刮板。若刮板边缘有伤痕，缺口，刃口不锐利，应在磨刮板机上进行研磨，使刮板端面保持良好状态。
    6．6丝印定位方式
    丝印定位的目的，是保证每一次印刷时，待印的印制板和网版之间不发生错位，从而保证丝印重复精度一致。印板数量不大，显影机显影压力足够大，丝印技巧运用得当时，印刷液态感光阻焊油墨常用空白网，这时丝印定位要求不严格，但丝印字元油墨，或需用网点图档住双面多层板的孔，以避免油墨漏入孔内显影冲不干净，这时就应充分考虑定位问题了。阻焊塞导通孔，印碳油墨，印兰胶都涉及一个丝印定位问题。
    在双面和多层板工厂里，目前最流行的是贴片式的定位方式，每一台丝印机或手工丝印台上，使用二片丝印贴片式定位片就完全解决了丝印的定位问题了。这种定位片由一片0．3~0．5mm厚的不锈钢片，在其上面焊上一颗定位铆钉而制成，不锈钢片外形尺寸约23×46mm，铆钉直径多用Φ3．00mm，(也有用Φ0．8~2．9的)铆钉高度O．8或1．4mm。当印制板厚度小于1．Omm，铆钉高0．8mm；当印制板厚度为普通常用的1. 5~1．6mm时，铆钉高度为1．4mm。总之，铆钉不能高于印制板厚度，否则会顶破丝网。如图四。
    首先在挤板的长边方向的中间部位钻出二个丝印定位孔，通常在印制板钻孔编程时就把这二个孔编过去了。丝印前，把线路板放到丝印台上和丝印网版对好位，套进这二片定位片到丝印定位孔中，以胶纸将定位片贴住，定位就完成了，随后丝印过程中，把线路板不断套到一前一后的这两片定位片中，可获得满意的重复精度。当定位片上铆钉直径为Φ3．0mm时，线路板上的丝印定位孔钻孔直径应是Φ3．10mm，非金属化孔。参见图五，这种定位方式，灵活自由，定位速度也快，在丝印台任意摆布，使用方便，定位片价钱便宜(约20余元一对)从而获得越来越普遍的应用。
    图五 印制板拚板外边缘的二个丝印定位孔丝印定位还有多种方式。直角定位法是用一片覆铜板作成直角定位块，当线路板丝印台上同网版对好位后，套上并固位这个直角定位块，就可重复作丝印了。方法简单，操作方便。但要求下料时必须整齐，尺寸统一，周边成直角，否则影响定位误差，对单面板丝印图形尚可使用，而对双面和多层板阻焊和字元丝印，则不适用。如图六。
    图六 直角尺定位块方式。
    销钉导向法也是丝印定位的一种方式，在全自动或半自动丝印机的工作台上，开有一条或多条直槽，在槽内装有可移动的滑块，定位销钉则装在滑块上，通过滑块移动调节孔距，线路板选择二孔套到滑块销钉上，同网版对好位，锁住滑块，定位就完成了，这种方式作微调不方便，定位销钉不能自由调整，使用上不够灵活，如图七。
    图七 直槽销钉导向法。
    制造双面和多层印制板，丝印阻焊和字元，碳油墨，蓝胶等的多种定位方式中，实用方便和值得推荐的是丝印贴片式定位片法。
    6．7来板检查
    接收由上工序来板时，核对板工号，版本号，数量是否与工卡相符；由半成品(蚀刻并退完铅锡)来板应抽查铅锡是否退干净，孔内有无黑点，板面有无严重氧化物，污渍；完成热风整平后待印字元的板要抽查板边是否有铅锡块附挂，焊盘和元件孔内是否未上铅锡等，如不合格退回上工序处理，抽查合格在工卡上签名验收。