PCB网印中的故障与对策

    PCB 网印过程中,会发生各样的故障,它既影响生产又影响网印质量。产生故障的原因很多,不但与操作人员的网印技术高低有关,而且也与印料、承印物的性能、网印方式、网版质量、刮板等有关。如果网印操作人员的技术不熟练,工作质量不高,则容易发生网印故障。同样,如果印料、网版、刮板、网印机、网印环`境等不好,也会产生网印故障。
1.关于由PCB印料方面的原因引起的故障
PCB网印图象的质量和网印料的成膜状态受到印料自身性能的影响,PCB网印过程中,因印料产生的故障有(1)堵孔,(2)印制板的反面被印料沾污,(3)粘接不良,(4)粘网,(5)针孔麻点,(6)印制导线成锯齿状,(7)网印图形上有丝网纹,(8)斑点,(9)叠印不良,(10)渗色铺墨,(11)网印的颜色不匀。以上这些问题不仅需在网印过程中进行不断的体验,而且还必须对网印成品进行各种物理、化学性能的检验,这是十分必要的。为了保证网印质量,应尽可能想办法避免网印不良现象的产生。为此,首先要加强网印工艺管理和控制,其次还必须对印料进行严格的质量关,印料的耐蚀性、耐弯曲性、耐溶剂性、耐光性、耐候性、粘度、粒度、粘接强度等性能决定或直接影响印制板的性能。所以必须根据网印条件和产品性能要求,经过预先试验验证,选择合适的印料,确定印料供货生产厂家并与之签订技术服务协议。
1.1堵孔
网版上的印料将网版部分网孔堵塞,致使该部分的印料透过量较少或根本不能透过,造成印刷图形不良。
1.1.1网版目数与使用的印料不匹配
使用的网版目数高、其开孔孔径小,而使用的印料粒度(细度)大在网印时印料中的大粒子颗粒将网孔堵塞造成故障而影响网印。印料中的大粒子主要是来自印料中的填料,如颜料,萤光剂等。使用金、银导电印料、碳质导电印料时,由于其粒度较大,应选用低网目的丝网制作网版。
1.1.2网版上的印料干涸
印料中的溶剂在网印过程中,由于受环境影响而挥发造成印料发干。对于这种情况,应根据作业环境的温度,湿度条件,选择合适的印料稀释剂,以控制印料干燥速度锏椒乐挂蛴×细珊栽斐啥氯坠收稀?br> 1.1.3印料粘度大
印料粘度大,粘弹性强、流动性差、因而网印时印料透过性不好,易产生堵孔。一般来说,要降低粘度,向印料中添加助剂或稀释剂,进行充分搅拌后即可用。
对策:
1)认真仔细地清洗网版;
2)对印料重新进行体验,确认是否可以继续使用。
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,就把印制板堆叠放在一起,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时,由于堆放在一起印制板的自身重,把印料涂层表面弄破,致使涂膜内层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
网印范围很广,可在各种材料上印刷。所以产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
印制板的前处理对粘接强度影响很大,如果前处理不良将会导致粘接不良。前处理有多种方法、对于处理表面的好坏,往往不易用肉眼来检验,可用润湿法试验判定处理效果的好坏。
1.3.2选用的印料与承印物不匹配
应根据承印物材料的性能和网印要求选用合适的印料。在流水作业之前,应对承印物材料的质量及表面处理情况进行试验,以确定选用的印料。
1.4粘网
1.4.1由于印料受压力及温度的影响产生粘网
1.4.2由于网印条件的变化,印料印得过厚引起粘网。
1.4.3橡胶刮板因受溶剂影响而膨胀,强度降低,网印时发生弯曲致使刮板角度减少,引起网印印料涂层过厚。
1.4.4刮板长期使用造成磨损使其头部成圆弧状,使印料涂层过厚。
1.4.5热塑性树脂为主要成份的印料,如果网印后叠放因受其自身重力影响或受热都易导致印料涂层发粘而产生粘网。
1.5针孔和起泡
针孔现象是网印中最令人伤脑筋的问题。印制电路板在网印之后需进行下道工序加工,如蚀刻,这里绝对不允许有针孔的。产生针孔的原因有形形色色,针孔问题是质量管理中最重要的检验项目之一。
1.5.1网版上的灰尘及杂物造成针孔
(1)在制网版涂布感光胶时,有灰尘混入而附着于网版上形成针孔。对网版进行认真检查,发现针孔及时修补。
(2)网印过程中,有灰尘或杂物附在网版堵塞网孔,从而造成网印后有针孔。为此,要擦拭网版。
1.5.2印制板表面被污染
(1)印制板表面在进行清洁处理时,有清洗剂残留在其表面形成薄薄的膜,而引起印料不浸润,产生“迸墨”造成针孔。
(2)搬运印制板不戴手套,直接用手触摸索搬运,手上的油脂、手汗污染印制板表面,产生“迸墨”引起针孔。
1.5.3印料中有气泡
为了调整印料的粘度添加溶剂进行搅拌,印料产生气泡,此时,可静置一段时间,大部分气泡会自然消失,但由于印料的粘弹性,有些气泡不会自然消失,在网印时才会消失,但有些印料中的气泡必须使用消泡剂才能消失。消泡剂有快速的和慢速的,二种添加量一般为0。1 ~1% ,用量过多,不但起不到消泡作用反而会成为发泡剂。
1.6网印导线成锯齿状
网印的导线成锯齿状。产生这种现象的原因在制作网版时,掩膜太薄,网版图象本身有缺口。要避免这种现象、制版掩膜要有适当的厚度和弹性,尺寸要求高的图象应选用高网目的聚酯丝,网印导线图形的方向要尽可能与刮板刮动的方向一致,若导线成垂直刮板运动方向则十分容易产生这种现象。另外,绷网时,丝网的丝线方向与网框成一定的角度,最佳角度为22.5°。
对策:
A制作高质量的网版图象,网版导线的边必须挺括。
B印制板对印料的吸附性要好。
C印料触变性要好
D网版与印制板之间的距离及刮板刀口的角度要适当。
E丝网张力、网距印压要适当。
1.7网印图形上有丝网布纹
网印图形上有丝网布纹,主要是选用的丝网目过低,印料触变性不好及印料干燥固化速度过快。为此,可选用高网目的丝网制作网版,使用触变性能良好,干燥慢印料。
1.8斑点
网印图形出现斑点状现象而影响顺利网印。产生这种现象的原因有:
1.8.1网印速度和印料的干燥过慢
1.8.2印料固体含量过低
1.8.3印料的触变性过大
1.8.4静电的影响
1.8.5印料中的颜料分散不均匀,颜料粒子之间相互吸引凝聚而引起彩色斑点。
对策:
(1)改进印料的流动性,(2)使用挥发速度快溶剂,(3)选用高粘度印料,(4)尽可能减小静电影响,可采用除静电装置。
1.9网印图形的颜色不均匀
造成网印颜色不均匀的原因是多种多样的,仅就印料方面而言,印料中的着色剂 分散不均匀,印料细度大,网印渗墨等。要防止这类故障,网印前过滤印料,并对印料要进行充分的搅拌。
2.网版方面的故障
网版方面的故障,有制网版时产生的问题,也有网印过程中网版产生的问题,本文仅就网印过程中网版出现的故障原因及对策加以叙述。
2.1堵孔
初次使用的新网版时印料过不良,主要是制版质量问题,可能由于网版图形上有掩膜余胶,可用溶剂擦洗网版去除余胶,如果仍不能使用,只有重新做网版。若开始网印时网版透过印料性能良好,而网印过程中逐渐出现印料涂层变薄,麻点,完全网印不出印料。产生这种情况的原因可能有:印料干燥过快,在网版干涸堵孔,印速过快,刮板硬度过高等。对此,应选用挥发性慢的溶剂调印料,用柔软的布蘸上溶剂轻轻擦洗网版,网印完毕后,必须用溶剂把网版清洗干净,否则残留印料干涸会堵塞网孔。
2.2网版漏墨
网印时,网版上的印料滴漏到印制板上。产生这种故障的原因有:印制板表面或印料中有尘埃、杂物、网印时因刮板压力、尘埃或杂物使网版破损;另外还可能由于制版时,网版掩膜胶曝光不足,造成网版掩膜固化不完全,网印时脱落形成小孔,导致漏墨。对此,可用胶纸或胶带贴在网版小孔上,也可用制网版胶修补。
2.3网版的破损和精度下降
网版经长时间的使用,因受到板刮的磨损和印压影响,即使是质量十分良好的网版,其精度也会逐渐降低或破损。这是网版的寿命所决定的。网版的耐印次数(或寿命的长短)与制版掩膜方式有密切关系,直接法制网版的寿命要比间接法制网版寿命长些。正常条件下,直接法网版可耐印2~3万次。一般来说大批量生产采用直接法制网版。直接法制版采用固化后耐水耐溶剂性良好的水溶性感光树脂乳剂。雨季由于空气潮湿,容易影响直接法制版质量及使用寿命。间接法网版的破损不是一下使掩膜与丝网剥离,而是一点一点的因受侵蚀从丝网上剥离下来。采用直接间接法制网版,掩铃膜厚度均匀且厚度可以设定,因而图象边缘清晰,但在加热过程中菲林膜与丝网边缘收缩不一致,对策是在四周涂上直接法制版用感光胶;覆贴菲林膜时如果有灰尘夹在丝网与感光膜中间,会造成局部感光膜与丝网粘附不良,影响网印质量和寿命,对策是在贴菲林膜之前,用防静电布擦拭膜片。
2.4印压过大造成的故障
网印时,加于刮板的力产生印压,其目的是使网版与印制板成线接触,刮板刮动印料透过丝网形成图象。印压大小,取决于网版张力、刮板长短、网版与印制板之间的距离(网距)。刮板压力大,不仅会使印料透过量大,印压过大,引起刮板弯曲变形,反而会使印料透过量减少,甚至使网版与印制板不是线接触而成为面接触,不仅不能网印出清晰图象,而且还会引起刮板磨损及网版掩膜脱落、丝网拉长、图象变形。
3.印制板方面引起的有关故障
3.1粘接不良
粘接不良不仅有印料方面的因素,也有印制板方面引起的因素。印制板表面处理不良,是引起粘接不良的重要原因,必须根据各种材料的特性,采取不同处理方法。
3.2图象印刷位置不精确
即使网版尺寸、网印机等方面都不存在什么问题,但印制板材料形状不一致,材料收缩过大且不一致等都会造成故障。当承印材料是挠性材料,如塑料薄膜时,网印场所温度、的变化都能引起其尺寸的变化,影响网印精度,网印时都必须考虑,尽可能预先计算给予补正。采取相应措施。
3.3精密图形的印刷
网印中,印制电路板,厚膜IC,电阻等的印刷,要求网印精度很高,因而对网框结构,绷网、制网版、印料、网印机、网印环境的温湿度、洁净度以及承印材料自身的性能、表面处理都有十分严格的要求。
4.手工网印一般故障与对策
1)网印前应首先对印制板材料的性质作进一步了解并加以确认。
2)网印前对网版进行认真地检查。
3)网印结束后必须把网版用溶剂清洗干净,不能留有一点印料,否则将会引起堵孔。
4)不是在万不得已的情况下,不要用树脂胶带贴网版,因为用树脂胶带贴网会引起网版收缩,从而导致图形尺寸产生误差。
5)如果不得已贴胶带,尽量不要把胶带贴在图形附近,如果胶带贴得离图形太近的话,网印时易产生斑点。
6)在网印过程中,要经常注意观察印料状态的变化,如果有异物混入印料,应将异物去除后再印刷。
7)刮板受溶剂影响容易发生变化形,所以网印束之后,必须把刮板清洗干净,另下最好有几块刮板能轮换使用,这样不仅可以延长其使用寿命,还可以有较好的网印性。
8)网印时,对刮板进行仔细检查,如果刮板有磨损或缺口,应对刮板进行研磨。
5.机械网印常见故障及原因对策
5.1原因和对策:
1)刮板刀口有缺口——磨刮板。
2)刮板压力太小——加大刮板压力。
3)网版与印制板之间的间距太大——调整网距。
4)网框翘曲造成刮板压力不均匀——调换网框,重新绷网、制网版。
5)印料粘度过大——调配印料并在调配后稳定一段时间之后再用。
6)制网版掩膜太厚,透过印料量少,网印导线太细——制网版时要控制掩膜厚度(直接法)。
7)网印速度太快——适当调慢网印速度。
8)选用印料不当、丝网目数过高——更换印料,选用目数稍低的丝网制网版。
9)推回印料不均匀——调整刮墨刀。
5.2渗墨
1)刮板刀口变圆——磨锐刮板刀口。
2)刮板网印角度太小——适当调大刮板网印角度。
3)印料粘度太低——换用粘度大的印料。
4)溶剂与印料混合不良——对印料进行充分搅拌之后再进行网印。
5)用溶剂擦拭网版,溶剂未完全挥发就进行网印——擦洗网版后,待溶剂挥发后再进行网印。
6)丝网目数太低——选用高网目的丝网制网版。
5.3网印图形不良,出现斑点,印料涂层不均匀
1)印料的的触变性不好——按资料调配印料或换用新印料。
2)印后网版起网慢——调整印料粘度,增大绷网张力,增强起风的弹力。
3)网版图形距离网框边缘太近——换用大的网框制网版,把较小的图形制作于网版中心。
4)静电引起的印料成象不良——消除静电。
5)刮板角度过小——调整刮板角度。
6)网印速度不均匀——调整刮板速度或修理网印机。
5.4网印图形有针孔
1)制网版时,网版掩膜涂布不均匀,网版图形有针孔——用丝网胶修补网版。
2)印料内混入杂质堵塞网孔——擦洗网版。
3)空气中的灰尘附着于网版图形上——擦洗网版去除灰尘。
4)印制板的表面未洗干净,有灰尘附着于网版——清洗网版,印制板表面充分清洗。
擦试网版时,不小心将网版擦伤成小针孔——修补网版,擦网要用柔软的布轻轻擦拭。
5.5网版寿命短
1)印制板表面凸凹不平或有毛刺,在网印过程中,网版与之接触,使网版图形变形或产生小孔——进行表面处理。
2)网版张力大小不适当——调整张力(自张式),固定式绷网必须重新绷网制版。
3)制网版乳剂选择不当)——根据网印条件,选用合适的制网版乳剂。
5.6网印机操作注意事项
1)不论滴在网印机任何部位的印料都必须立即擦拭干净。
2)网印机的活动部位必须每天加油润滑。
3)调机后,螺丝必须拧紧。
4)网印机安装必须保持水平
5)吸盘在网印中十分重要,务必不要碰伤。
6)不允许把溶剂搞到吸盘上。
7)必须每月对真空泵除尘器进行一次清理,以保证吸力及延长泵的使用寿命。
8)操作工必须掌握网印机的使用规则。
6.静电在网印中引起的故障
6.1故障
1)静电吸附灰尘、影响印料的正常使用性能,引起堵网孔,造成网印图形有针孔、麻点。
2)静电放电产生火花,容易引起火灾,特别是易燃溶剂场合中,对此要特别注意。
3)一般情况下,静电对人体不会产生电击危害,但经常受到静电电击会对操作不员的心理、情绪产生不良影响。
6.2对策
1)控制网印场地的空气湿度,一般可控在温度20℃左右,相对湿度60% 。
2)向擦拭承印物表面的酒精中加入少量静电防止剂。
3)降低刮板对丝网的摩擦压力或者降低网印速度。
4)尽量减小对承印物的磨擦、压力、冲击。
5)利用红外线、紫外线等的离子作用防止静电。
6)利用高压电流的电晕放电离子作用防止静电。
7)网印机机装置接地线、或安装防静电装置。
7.PCB印料与网印的关系
7.1.影响网印品质的因素
7.1.1印料的性质:粘度、细度及流动性
7.1.2网版状态:网目、张力及感光胶
7.1.3网印条件:印压、刮刀硬度、角度、网印速度
7.1.4网印环境:室内的温度、湿度、洁净度,如果采用液态感光型印料,(还应在黄光区内操作)。
7.2.印料的粘度与网印性
印料由合成树脂、颜料、填料、溶剂等配合而成,其粘度会受温度的影响,温度升时粘度下降。
如果网印室的温度、湿度昼夜保持恒定(一般为21±1℃、55±%RH),且网版及网印条件保持规格化则印出的质量一定稳定。当室温低时,粘度较高,为了降低粘度而加入稀释剂,结果虽然粘度降低了,但涂层性能也受影响,若必须加入稀释剂时,应充分混合搅拌后,静置短时间后,再开始网印较佳。
理想的印料,为温度上升时粘度适度下降。在室温度保持下,印料的粘度调整到多少最适宜呢?这个数很难定出,因为它与网版的网目、印压、网距等设定有关。
7.3.印料的流动性及网印性
印料中固体物的粒径及结块的大小决定所选网布的网目数,使印料有良好的流动性。为了良好的网印性,丝网的开度大小应为印料中粒子平均大小的3~5倍,就聚酯网布而言,若用305目网布印刷,其网目的开度为48.3µm,则印料的平均粒径应在10µm以下,印料的粒径可以使用细度计进行检验。
7.4.印料流动性及网印性
印料生产后贮存一段时间,会产生颜料粒子结块,或是整平剂等助剂浮到表面上来,因此印料使用前,必先加以充分搅拌,但大部分印料皆为触变性流体,当搅拌之后触变流体的分子引力被切断,必须经过一段时间才能回复,所以印料搅拌后,最好静置30min才开始使用。
所谓触变性是非牛顿流体的一项特性,其物理意义为在一定的剪切速率下,粘度随着时间的增加而减少。
粘度的定义代表了印料的流动性,通常可用粘度计测定,触变指数可用TI表示,其意义为低转速的粘度值对高转速的粘度值的比值。
TI值愈大表示印料的触变性愈大,TI值愈小则触变性愈小。
印料的TI值大印压轻而导线分辨率好,但表面整平性差,易有网目的痕迹留在上面;TI值小则导线分辨率差,但整平性好,由此应选择合适的TI范围。
实际上工业的TI值指的只是粘度指数,并未显示出触变性的精华,也就未将时间因素考虑进去,事实上网印时触变性大的印料在网印后因粘度未回复,会慢慢流动,到达平衡稳定时,其所印导线的边缘,会比触变小的印料更能保持垂度,但是触变性太大时,因回复原有粘度所需时间太长反而降低了分辨率,甚至造成渗展现象。

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