PCB的質(zhì)量如何提高

　　在現(xiàn)代電子世界中，印制板正朝著高精度、高密度和高可靠性等方向發(fā)展。但大家對印制板的外觀要求也越來越嚴。隨著印刷電路基板(PCB)的封裝密度高密度化，錫膏網(wǎng)版印刷制程作業(yè)質(zhì)量也要求提高。PCB電路板是電子產(chǎn)品的重要組成環(huán)節(jié)，PCB的質(zhì)量如何決定著電子產(chǎn)品能否長期正?？煽抗ぷ?。因此提高PCB的焊接質(zhì)量對電子產(chǎn)品非常重要。

一、提高網(wǎng)版印刷質(zhì)量

網(wǎng)版印刷質(zhì)量是指網(wǎng)版印刷的網(wǎng)孔堵塞造成錫膏未被印刷，或是印刷滲透至網(wǎng)版與印刷電路基板之間，與鄰近接地(Land)形成牽絲(Bridge)等致命性缺陷，無法達成均勻、無分布不均、長時間連續(xù)、穩(wěn)定的錫膏網(wǎng)版印刷質(zhì)量，因此作業(yè)上要求利用專用錫膏檢查設備，使錫膏印刷量作數(shù)量化的定量管理，而不是傳統(tǒng)外觀檢查、目視檢查等定性管理。利用專用錫膏檢查設備，使錫膏印刷量作數(shù)量化的管理手法。

錫膏印刷檢查設備大致上分成二次元檢查與三次元檢查兩種，二次元檢查設備只從表面觀察錫膏印刷形狀，它可以根據(jù)表面觀察結(jié)果取得面積數(shù)據(jù)，不過卻無法獲得立體性體積數(shù)據(jù)與錫膏高度數(shù)據(jù)。 相較之下三次元檢查設備可以同時獲得體積、面積、高度等數(shù)據(jù)，以往基于檢查方便性、處理速度、價格等理由，二次元檢查設備一直是市場主流，近幾年隨著高密度封裝后的組件小型化，單位銅箔面積的錫膏印刷減少，立體性形狀差異造成微細錫膏量的不同，可能會對封裝質(zhì)量造成致命性問題，因此改用三次元檢查設備的情況似乎有增加的趨勢。

二、提高PCB阻焊劑的外觀質(zhì)量

用戶對印制板的外觀要求也越來越嚴。阻焊劑就象是印制板的“外衣”，除要求其有一定的厚度和硬度、耐溶劑性試驗和附著力試驗符合標準外，還要求其表面顏色均勻、有光澤表面無垃圾、無多余印記。下面從阻焊劑絲印、曝光、顯影和后固化四個方面談談如何提高其外觀質(zhì)量。

1、絲印：

感光阻焊油墨的絲印過程中，刮刀的平整度、絲印間環(huán)境的凈化度、絲印時使用的封網(wǎng)膠帶以及油墨的配制絲印壓力、絲印前的刷板等都會對外觀質(zhì)量造成影響。

絲印阻焊油墨時，由于絲印表面凸凹不平，經(jīng)過一段時間的絲印后，刮刀表面會變得不平整，這樣在阻焊劑表面會留下刮刀印記。因此，操作者必須隨時注意觀察表面狀況，一旦發(fā)現(xiàn)刮刀印記，應立即對刮刀進行復磨，以保證其平整度。

針對阻焊劑表面膠粒的問題，實際生產(chǎn)中必須注意阻焊油墨與封網(wǎng)膠帶的兼容性，避免產(chǎn)生表面膠粒。

要想得到外觀質(zhì)量好的印制板，絲印間環(huán)境的凈化度起著很關鍵的作用。凡是與印制板接觸的地方（包括臺面、網(wǎng)框、吸墨紙、封網(wǎng)膠帶等）以及印制板本身都要用除塵輥進行除塵，周轉(zhuǎn)車必須清潔且是凈化間專用，操作者進入凈化間必須穿專用工作服、戴工作帽、并按規(guī)定進行風浴。同時，保護整個工廠周圍的空氣凈化也是必不可少的。如有條件，可定時在工廠周圍灑水進行除塵。

2、曝光：

阻焊油墨曝光過程中，由于阻焊劑還沒有完全固化，阻焊底片與阻焊劑粘在一起時容易產(chǎn)生印記，這是影響阻焊劑外觀質(zhì)量的主要原因。

阻焊油墨曝光時如何解決粘底片的問題是提高印制板外觀質(zhì)量的關鍵。這主要得從設備上來進行考慮。首先要保證連續(xù)曝光后框架上玻板表面的溫度不能超過30℃，如果是風冷式小功率曝光機（低于7KW）其曝光時間較長，玻板表面溫度會上升很快，這時應采取降溫措施（如吹冷氣、隔熱等）以保證玻板表面溫度不超過30℃。其次要控制正確的真空度，過高的真空度會使底片粘在阻焊劑上，造成底片印記。通過對不同的真空度范圍進行了試驗，結(jié)果表明真空度控制在70~80%時效果好。
后值得一提的是曝光框架上的MYLAR膜必須是曝光機專用的，且好使用平版膜（而不是干膜曝光時的凸凹膜），以減小底片相對阻焊劑的影響。

3、顯影：

目前阻焊油墨顯影一般采用水平傳遞式顯影，由于阻焊劑還沒有完全固化，顯影機的傳動輪、壓輪等易對其表面造成傷害，產(chǎn)生輥輪印記，從而影響阻焊劑外觀質(zhì)量。另外，不正確的曝光能量也會影響阻焊劑的光澤度，但這一點可以通過光楔表加以控制。

阻焊劑在顯影時表面還沒有完全固化，很容易留下輥輪印記，因此應從設備上進行考慮。首先傳動輥必須選用軟的材料或在輥輪外套，軟質(zhì)PVC“O”形圈，壓輥、擠水輥選用軟質(zhì)橡膠輥；其次要保證整個傳動系統(tǒng)的平穩(wěn)性；后要定期對顯影段的壓輥和擠水輥進行清洗，將粘在輥輪上的污垢去掉，這樣可防輥輪印記的產(chǎn)生。

4、后固化：

阻焊劑后固化時溫度不均勻容易造成阻焊劑顏色不均勻，溫度過高時甚至造成局部變黃、變黑、影響阻焊劑外觀。

后固化過程主要是必須保證烘箱溫度的均勻性。應定期對烘箱的溫度均勻性進行測試，一般要在工作狀態(tài)下測量9個點（8個頂點和一個中心點）的溫度，其值差多不超過5℃。此外，對每個烘箱的裝板量以及板子的擺放方向要做出規(guī)定，避免因熱風循環(huán)不良而造成阻焊劑受熱淚盈眶不均，使阻焊劑顏色變黃而外觀不良。

三、通過在線機器視覺檢測提高PCB的質(zhì)量

為了有助于在電路板生產(chǎn)工藝實施的早期階段就能夠發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的缺陷，目前很多篩網(wǎng)印刷設備中綜合了在線機器視覺技術。內(nèi)置的視覺系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)三個主要目標：

1、 能夠在印刷操作實施以后直接發(fā)現(xiàn)所存在的缺陷情況，在主要的制造成本被添加上電路板以前，可以讓操作者能及時處理有關的問題。該步驟一般包含在電路板從印刷裝置上移下來的時候、在清洗劑中清冼好了以后、以及在返修好了返回生產(chǎn)線的時候。

2、因為在該階段發(fā)現(xiàn)了有關的缺陷，所以可以預防有缺陷的電路板送達生產(chǎn)線的后端。于是預防了返修現(xiàn)象或者在有些場合所形成的廢棄現(xiàn)象。

3、也許是重要的：能夠給操作者以及時的反饋，使之明了正在操作中的印刷工藝操作是否良好，進而可以有效地防止缺陷的產(chǎn)生。

為了能夠在這一層面的工藝操作過程中提供有效的控制，配置在線視覺系統(tǒng)能夠檢測焊膏涂覆好了以后的PCB上焊盤的情況，以及相應的印刷模板縫隙是否存在堵塞或者拖尾現(xiàn)象。當消除了所可能產(chǎn)生的問題的時候，在檢測方面所化費的這點時間還是值得的。

四、通過攝像機定位和檢測提高PCB的質(zhì)量

在一般常規(guī)的在線視覺檢測應用中，攝像機被安置在電路板的上方，用以獲取印刷位置的圖像，并且能夠?qū)⒂嘘P的圖像發(fā)送到視覺檢測設備的處理系統(tǒng)中去。在那里，圖像分析軟件將對所獲取的圖像與存貯于設備存儲器中相同位置的參考圖像進行對比。這樣，系統(tǒng)可以確認所施加的焊膏是多了還是少了，也可以揭示出在焊盤上的焊膏位置是否對準了，可以發(fā)現(xiàn)在兩個焊盤之間是否有多余的焊膏形成“橋接”現(xiàn)象。

先進的在線視覺系統(tǒng)的一個關鍵功能是能夠?qū)哂懈叻瓷湫缘腜CB電路板和焊盤表面實施檢測，以及在不均勻的光環(huán)境下或者在干燥的焊膏結(jié)構造成差異的條件下進行檢測。要獲取高質(zhì)量的圖像，合適的照明也扮演著一個非常重要的角色。光線必須能夠“瞄準”電路板的基準和焊盤，轉(zhuǎn)而使其它的不易察覺的特征變?yōu)榍宄勺R別的形狀。這樣下一步可以使用視覺軟件規(guī)則系統(tǒng)，以充分發(fā)揮出它們的潛在能力。
在一些特定的場合，視覺系統(tǒng)能夠用來檢測焊盤上焊膏的高度或者體積的大小，有時可能僅采用離線的檢測系統(tǒng)來做這些事情。采用該程序意味著在給定的印刷模板中形成一個相應的堆積度，以確認在相同的焊盤上焊膏的體積是否缺失。

五、通過焊膏的檢測提高PCB的質(zhì)量

主要檢測印刷區(qū)域、印刷偏移和橋接現(xiàn)象。對印刷區(qū)域的檢測是指在每個焊盤上面的焊膏面積。過量的焊膏可能會引發(fā)橋接現(xiàn)象的發(fā)生，而過小的焊膏也會引發(fā)焊接點不牢固的現(xiàn)象產(chǎn)生。對印刷偏移的檢測是針對位于焊盤上的焊膏數(shù)量與規(guī)定的位置是否有不同。對橋接現(xiàn)象的檢測是針對在相鄰兩個焊盤之間所施加的焊膏是否超過了規(guī)定的數(shù)量。這些多余的焊膏可能會引發(fā)電氣短路現(xiàn)象。

對印刷模板的檢測主要為針對阻塞和拖尾現(xiàn)象的檢測。對阻塞的檢測是指檢測在印刷模板上的孔中是否堆積了焊膏。如果孔被堵塞住了的話，那么在下一個印刷點上可能所施加的焊膏會顯得太少。對拖尾的檢測是指是否有過量的焊膏堆積在印刷模板的表面上。這些過量的焊膏可能會施加在電路板上不應導通的位置上面，從而引發(fā)電氣連接問題。

六、結(jié)束語

要提高PCB板的質(zhì)量，需從網(wǎng)版印刷質(zhì)量、PCB阻焊劑的外觀質(zhì)量、在線機器視覺檢測、攝像機定位和檢測、焊膏的檢測等各項嚴加監(jiān)控。才能從總體上提高PCB板的質(zhì)量。