微切片制作-PCB板面绿漆问题分析

      PCB板面绿漆问题分析

        网印PCB板面绿漆时为了加快印速增大产能之考量，硬化剂之外作业员还会加入调薄溶剂以稀释之。常用者有“防白水”（BCS；Buty Cellosolve）与其他溶剂（如太阳公司自配的各种Reducer或他种原装之PMA，PM等）。一般PCB板面绿漆供应商建议，一公斤油墨中只能加15ml或1-3%（重量比）。黏度降低后不但好推好印，而且处在冷气配合吹风的加工现场，其网布上的墨堆也较不易变干。

        开罐待使用的油墨在加入硬化剂与稀释剂后，为了整体黏度的均匀（以150PS为宜）起见，要利用螺旋桨式或L型划桨（墨罐自转）之搅拌器，或上下跳动之震荡器等，缓搅半小时以上。有时为了赶工不免缩短搅拌或加快刮刀速度，或过量加入溶剂，或剧烈搅拌又未静置消泡时，其网印硬化后的线路边缘经常会有气泡滞留。此种残存气泡非常明显。每每被QA或客户所拒收。

        PCB板子在实地网印中也会产生气泡，如刮印太快会产生气泡，与刮刀走向呈横置的密集平行线之“背风面”也容易藏气，严重时“迎风面”也会有气泡。通常背风面肩部的厚度很薄，该等间距之基材上甚至还会出现缺墨的Skip（跳印即漏印，可采去回多次刮印以解决之），一般与刮刀行程顺向的密线区则较少出现气泡。斜张网配合正贴挡墨点网版的方式，应可解决部分气泡问题。气泡常会发生在密线区的线边，较少发生在空旷的板面上。以下分别用明视切片与暗视切片的放大照片佐证上述说法。

皆为100X之明视摄影，PCB板面绿漆虽未呈绿色但与其他材料仍能清楚分辨。

        放大100X及200X之暗视摄影，其S/M层已清楚是绿色的画面了。

        一般网印法液态感光PCB板面绿漆（LPSM）的涂布，常在细密线路间出现气泡。早期此时LPSM之配方尚不成熟时，亦曾流行一种“干膜式”的感光防焊皮膜。为了在很厚的线路上不被落差所剪断起见，此种干膜之厚度在4mil左右。其施工法是以抽真空方式在板面上加温压贴，自然不会产生气泡。下图即为笔者13年前所做的切片，系碳酸钠解像之杜邦商品Vacrel 8040。此防焊皮膜之密贴性及表面平坦性非常好，但可惜由于附著力不佳、施工麻烦、成本太贵，早已从量产线上遭到淘汰了。

　　不过最近P-BGA薄载板兴起，要求PCB板面绿漆厚度在1mil以上且需塞孔平坦与杜绝气泡，以防死角藏湿而遭“爆米花”的下游灾难。此抽真空施工的“干膜PCB板面绿漆”似乎又有机会再现江湖。

　　200X之线路PCB板面绿漆，系采静电自动喷涂法施工，不仅绝少气泡且线肩厚度也在0.8mil以上远超过规范所需。但漆料消耗却颇大。

　  PCB板面绿漆厚度的重要

        PCB板面绿漆的两大任务是防焊与护线，后者正如具有绝缘皮膜所披覆的漆包线一般呈现护线功能。PCB板面绿漆因会随着PCB板子出货，其品质好坏除与下游组织有直接关系，且对最后产品也有深远的影响。尤其新式的BGA与CSP类，不但须杜绝气泡，更要求PCB板面绿漆的厚度。如此电路板在各种恶劣环境的用途中，可令导线不致被外界污染物所侵害，也才不致在可靠度(Reliability)方面出现危机。

        PCB板面绿漆厚度于IPC-SM-840B规范中曾有明文规定，对Class 3 高可靠级的板类要求起码厚度为0.7mil，对Class 2 的商用板类(如电脑与电脑周边产品)，其下限厚度定为0.4mil。但当840从B版修订成C版时(1996.6)，却反而将原来厚度规格取消了。笔者对此一取消的看法，应该是为了讯号传输速度增快的考量。根据Maxwell公式，电磁波的传播速度与光速(C)成正比，与波动传播时所处介质之介质常数的开方值成反比(Dieleatric constant；又称为相对介质透电率Relative Permitivity)。

　　而空气与真空的相对透电率εr最低，均定为1，故在空气中电波的速度等于光速。一般PCB板面绿漆的εr约在3.0(在1Mz频率下所测得的数据)，故PCB板面绿漆愈薄时(可接近空气)，方波讯号(也是电磁波的一种)的传输也愈快。因而高速电脑PCB板子对PCB板面绿漆的厚度也就不再强调了。

　　但当PCB板面绿漆厚度不足，尤其是针对较大电流而线宽又较粗的电源线时，则线路两肩处的厚度仍应要求到0.4mil，以免在不良环境与通电工作中的加速腐蚀。电源线经组装成品半年后透过厚度不足的PCB板面绿漆，被恶劣外界环境中的异物咬断所致。切片中看到线路上的PCB板面绿漆厚度。

　　PCB板面绿漆太薄造成铜线遭腐蚀之10X画面，板边厚线路之PCB板面绿漆涂布。PCB板面绿漆对线路由左向右之刮墨印刷，注意刮前比刮后较厚情形。

　　早期之熔锡板，经下游组装后原线顶熔锡层再次流动造成PCB板面绿漆起翘情形。右为PCB板面绿漆印于裸铜导线(SMOBC)上的密接与不受高热影响之情形。