一種綠色高效制備高質量印制板的方法

劉春斌

摘 要：傳統的鍍金印制板在塞油的過程中采取的是預烘→絲印第一次油墨→預烘第一次→冷卻→絲印第二次油墨→預烘第二次的方式，但是傳統的塞油工藝會使得未干透的油墨滴入到底片中，降低底片的合格率。因此，我們對傳統的塞油工藝進行了改進：在第二次預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膜，，目的是將塞油印制板與底片隔開，隨后進行底片對位、曝光，曝光后將鋪子印制板上的透明保護膜直接去掉，隨后再進行顯影工序。該膜為顯影工序的廢棄物，不僅提高了底片的質量，更是對資源的再利用。

關鍵詞：鍍金;印制板;塞油;改進

1. 引言

印制電路板[1]的發展已經有100多年的歷史了，被稱為“電子產品之母”，在全世界都有較為廣泛的應用。這是因為印制電路板具有以下優點：它可以承載各種不同功能的電子元器件從而實現電氣互連，所以幾乎所有的電子設備都會用到印制電路板;它還可以簡化電子產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，一般采用表面鍍某種不活潑金屬緩解銅電路的氧化。經過研究發現最穩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界面上，原子間容易相互滲透，而且金的化學性質很不活潑，一般不發生化學反應，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，而且鎳的標準電極電勢低于銅，易發生氧化反應，從而起到保護銅基底的作用。

近年來，隨著鍍金印制板的小型化，模塊化，中心生產的鍍金印制板約有40%都要求塞油。現中心生產塞油[2]的工藝流程為：預烘→絲印第一次油墨→預烘第一次→冷卻→絲印第二次油墨→預烘第二次→冷卻→底片對位→曝光→靜置→顯影。在絲印版面的同時將油墨壓入孔中，為了避免油墨進入其他孔中導致顯影不干凈，在絲印的過程中要把菲林網擋住。由于兩次預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則具有一定硬度的不透明油墨團，它會遮蔽底片上的曝光點，等到再次使用該底片對位時不僅會劃傷鍍金印制板，還會因曝光點被遮蔽，曝光、顯影后會造成塞油孔空洞、不飽滿等諸多的質量問題，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，我們對鍍金印制板塞油的流程進行了改進。

在改進后的工藝上，取得了令人鼓舞的結果，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. 實驗過程

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

以預烘→絲印第一次油墨→預烘第一次→冷卻→絲印第二次油墨→預烘第二次→冷卻→底片對位→曝光→靜置→顯影的步驟進行一組印制板塞油標記為A，以預烘→絲印第一次油墨→預烘第一次→冷卻→絲印第二次油墨→預烘第二次→冷卻→插入保護膜→底片對位→曝光→靜置→顯影的步驟再進行一組印制板塞油，標記為B。

3. 結果與討論

在印制板塞油的工藝流程中，塞油絲印是關鍵步驟。絲網、刀刮對塞油的成功率有很大的影響。油墨的選擇是一個至關重要的因素。合適的孔塞油墨應該具有易印易干的特點。在印制板塞油的過程中在考慮到成本以及質量問題，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揮發溶劑，常溫溶劑在室溫下即可揮發，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垂流;而低溫溶劑則需要在一定溫度下才會揮發，這樣就可以使印刷板可以放置較長時間。為了使油墨盡快固化，一般采用低溫烘干的方法。高溫下會使得油墨溶劑揮發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別。但是隨著時間的延長，兩條曲線逐漸拉開差距。這是因為常溫下溶劑的量逐漸減少，在之后底層的油墨難以揮發出來導致在較低溫度下難以蒸出溶劑。但是，在高溫下會使得油墨溶劑揮發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量。而通過實驗探究發現，讓溶劑在低溫下完全揮發時間要在8個取樣點以上，這就意味著將溶劑完全烘干需要8個小時以上。因此傳統工藝中采取烘干的手段并不能達到要求。

由圖2展示的結果可知，在采用傳統印制板塞油的工藝中，底片對位時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，墨團會遮蔽底片上的曝光點，待再次使用該底片對位時不僅會劃傷鍍金印制板，還會因曝光點被遮蔽，曝光、顯影后會造成塞油孔空洞、不飽滿等諸多的質量問題，加工過程中一次性合格率較低，返修率高。

我們對整個塞油過程進行逐步詳細分析后，經過不斷的研究和試驗，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，在進行對位曝光前，在第二次預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，隨后進行底片對位、曝光，曝光后將鋪子印制板上的透明保護膜直接去掉，隨后再進行顯影工序。

我們將顯影工序的廢棄物用作透明干膜保護膜，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，在工藝改進后的底片沒有油墨滴上的痕跡，而且使用保護膜后并沒有對底片的對位、曝光效果產生影響。

4. 結論

傳統的印制板塞油使用的工藝為：預烘→絲印第一次油墨→預烘第一次→冷卻→絲印第二次油墨→預烘第二次→冷卻→底片對位→曝光→靜置→顯影。由于油墨溶劑的揮發在低溫下不能完全，且在高溫下油墨溶劑揮發膨脹造成孔邊油墨剝離。所以烘干不能達到要求。我們對此工藝進行改進，在塞油印制板與底片之間放置一層透明干膜保護膜，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：

[1] 邵疆. 提高電路板設計品質的檢查方法[J]. 集成電路應用. 2020（07）： 32-35.

[2] 導電油墨的那些事兒[J].網印工業，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]. 當代化工研究. 2020（12）： 149-150.

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