不同阻焊层厚度的无铅喷锡制程能力测试方法及管控方法与流程

1.本发明涉及线路板生产技术领域，尤其是涉及一种不同阻焊层厚度的无铅喷锡制程能力测试方法及管控方法。


背景技术：

2.线路板(pcb)是指在绝缘基材上，按预定设计制成印刷电路，提供元器件之间连接导电图形的板。一般线路板的制作流程包括：开料、钻孔、沉铜、全板电镀、外层干膜、图形电镀、蚀刻、阻焊、字符、表面处理(如喷锡等)、成型等。其中，喷锡又称热风整平，是将印完防焊油的印刷板热固化后，通过表面处理浸入熔融的焊料中，再通过热风将印刷板的表面及金属化孔内多余的焊料吹掉，从而得到一个平滑、均匀又光亮的焊料涂覆层(锡)的过程。
3.赵志平等人在《无铅喷锡上锡不良问题探究与改善》中指出，影响上锡不良的主要原因有：焊料铜焊料过高、热风焊料整平前处理不彻底、防焊显影不净。常成祥等人在《无铅喷锡(hasl)润湿不良问题及对策》中指出，造成不良的主要原因与pcb焊盘无铅喷锡表面不平整以及焊盘已发生合金化降低其可焊性有关。但是二者均未发现阻焊层厚度对喷锡制程能力的影响。
4.我司无铅喷锡板频繁的出现上锡不良的问题，经过发明人现场跟进发现上锡不良的位置主要集中在大铜面阻焊开窗位置，并经过切片分析上锡不良位置铜面上的阻焊油墨厚度均超过45um，故分析认为上锡不良与阻焊油墨厚度有关。目前，不同阻焊层厚度喷锡工艺制程能力无明确方法进行界定，上锡不良的品质问题只能返工处理，既影响了生产效率，又增加了生产成本，还增加了品质风险。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种不同阻焊层厚度的无铅喷锡制程能力测试方法及管控方法，解决现有技术中不同阻焊层厚度喷锡工艺制程能力无明确方法进行界定、上锡不良的品质问题只能返工处理的技术问题。
6.本发明的第一方面提供一种不同阻焊层厚度的喷锡制程能力测试方法，包括以下步骤：
7.在测试板上形成线路圆pad；
8.在形成有线路圆pad的测试板上印刷阻焊油墨；
9.将阻焊曝光菲林贴附在测试板的阻焊油墨上，并使阻焊曝光菲林上的挡光pad图形与测试板上的线路圆pad对应；
10.将贴附有阻焊曝光菲林的测试板进行曝光、显影除去阻焊开窗处的阻焊油墨形成阻焊层；
11.对形成阻焊层的测试板表面进行喷锡处理；
12.根据不同尺寸阻焊开窗pad和阻焊开窗周期在不同阻焊层厚度测试板的上锡率确定不同阻焊层厚度的喷锡制程能力。
13.本发明的第二方面提供一种不同阻焊层厚度的无铅喷锡制程能力管控方法，包括以下步骤：
14.根据阻焊层的理论厚度设计线路圆pad直径以及阻焊曝光菲林上的挡光pad图形直径和挡光周期图形线宽；
15.在线路板上形成线路和线路圆pad并印刷阻焊油墨；
16.将阻焊曝光菲林贴附在线路板的阻焊油墨上，并使阻焊曝光菲林上的挡光pad图形与线路板上的线路圆pad对应；
17.将贴附有阻焊曝光菲林的线路板进行曝光、显影除去阻焊开窗处的阻焊油墨形成阻焊层；
18.对形成阻焊层的线路板表面进行喷锡处理。
19.本发明通过在测试板上制作不同尺寸的阻焊开窗pad及阻焊开窗周期测试不同阻焊层厚度的喷锡制程能力，能够确定不同阻焊层厚度喷锡工艺制程能力的范围，有利于明确了解生产线的制程能力及状态，为pcb的制程能力及规范设计提供有效数据支持，从而能为流程的选择提供最佳的方案，有效避免pcb喷锡过程中上锡不良的品质问题，使生产过程顺畅运行，保障产品品质。
附图说明
20.图1是本发明实施例1的测试方法中阻焊厚度为25.25μm时采用硕成(903-bga)和哈福(809kb)助焊剂对不同直径圆pad的上锡情况图；
21.图2是本发明实施例1的测试方法中阻焊厚度为25.25μm时采用硕成(903-bga)和哈福(809kb)助焊剂对不同线宽周期的上锡情况图；
22.图3是本发明实施例1的测试方法中阻焊厚度为39.32μm时采用硕成(903-bga)和哈福(809kb)助焊剂对不同直径圆pad的上锡情况图；
23.图4是本发明实施例1的测试方法中阻焊厚度为39.32μm时采用硕成(903-bga)和哈福(809kb)助焊剂对不同线宽周期的上锡情况图；
24.图5是本发明实施例1的测试方法中阻焊厚度为64.12μm时采用硕成(903-bga)和哈福(809kb)助焊剂对不同直径圆pad的上锡情况图；
25.图6是本发明实施例1的测试方法中阻焊厚度为64.12μm时采用硕成(903-bga)和哈福(809kb)助焊剂对不同线宽周期的上锡情况图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.发明人在生产过程中经排查发现上锡不良的位置主要集中在大铜面阻焊开窗位置。阻焊开窗是指不覆盖阻焊油墨的位置。大铜面阻焊开窗包括阻焊开窗pad和阻焊开窗周期。线路圆pad是指外层线路制作的圆形焊盘；阻焊开窗pad的作用是使焊盘能够外露，不被阻焊层覆盖；周期代表着线路板生产日期，一般是年周(如2146，表示2021年第46周生产)或者周年(如4621，表示2021年第46周生产)，阻焊开窗周期是将阻焊曝光菲林上的周期数字
经过图形转移到阻焊层，即阻焊曝光、显影出相应的数字。
28.基于此，本发明的第一方面提供一种不同阻焊层厚度的喷锡制程能力测试方法，包括以下步骤：
29.s101、在测试板上形成线路圆pad；其中，线路圆pad的直径为0.25-0.55mm；
30.s102、在形成有线路圆pad的测试板上印刷阻焊油墨；
31.s103、将阻焊曝光菲林贴附在测试板的阻焊油墨上，并使阻焊曝光菲林上的挡光pad图形与测试板上的线路圆pad对应；其中，阻焊曝光菲林上设计有直径为0.25-0.55mm的挡光pad图形和线宽为0.2-0.5mm的挡光周期图形，所述挡光pad图形经过图形转移后在阻焊层上与线路圆pad位置对应处形成阻焊开窗pad，使线路圆pad外露；所述挡光周期图形经过图形转移后在阻焊层上与线路层大铜面位置对应处形成阻焊开窗周期。
32.s104、将贴附有阻焊曝光菲林的测试板进行曝光、显影除去阻焊开窗处的阻焊油墨形成阻焊层；
33.s105、对形成阻焊层的测试板表面进行喷锡处理；
34.s106、根据不同尺寸阻焊开窗pad和阻焊开窗周期在不同阻焊层厚度测试板的上锡率确定不同阻焊层厚度的喷锡制程能力。
35.本发明中的步骤s101中，在测试板上形成线路圆pad包括：
36.s1011、在测试板上贴膜；其中，选取超生gw4011板材作为测试板材，测试板已经过钻孔、沉铜、全板电镀处理；
37.s1012、使用线路菲林对位曝光；其中，线路菲林上设计有直径为0.25-0.55mm的线路圆pad图形；进一步地，一张线路菲林上可仅设计一种尺寸的线路圆pad图形以在一块测试板上形成仅具有一种尺寸的线路圆pad，也可设计多种不同尺寸的线路圆pad图形以在一块测试板上形成具有多种尺寸的线路圆pad，本发明对此不作限制；
38.s1013、显影；
39.s1014、蚀刻；
40.s1015、褪膜。
41.本发明的步骤s102中，阻焊油墨的厚度为25-65μm。在本发明的一些具体实施方式中，阻焊油墨的印刷方式为39t白网印刷或气压喷涂中的至少一种。
42.本发明的步骤s105中，对形成阻焊层的测试板表面进行喷锡处理包括：
43.s1051、对形成阻焊层的测试板表面进行前处理；
44.s1052、在经前处理的测试板表面涂助焊剂；其中，助焊剂可以为硕成scc-903-bga、钜泰909a-183、钜泰909a-197、钜泰909a-187、哈福809kb中的至少一种；
45.s1053、对经涂助焊剂的测试板进行无铅喷锡处理；其中，无铅喷锡参数为：锡槽温度260-280℃，搅拌槽温度255-275℃，超温保护温度260-280℃，浸锡时间2-8秒，前、后风刀温度355-385℃，前、后风刀气压1.5-5.5kg/cm2，前后风刀间距12-30mm，前风刀比后风刀高3-15mm，前后风刀角度3
°‑5°
，后风刀角度5
°‑7°
，风刀口间距0.25-0.3mm，吹气时间1-3秒，储气罐气压6-8kg，挂孔到板边距离3-14mm，锡槽铜含量≤1.0％，锡槽铅含量≤500ppm，锡槽镍含量300-600ppm；
46.s1054、对经无铅喷锡处理的测试板进行后处理。
47.其中，上述前处理(包括入板、微蚀、水洗、吹干、预热)和后处理(包括水洗、吹干)
均为现有技术，在此不作赘述。
48.本发明的步骤s106中，根据不同尺寸阻焊开窗pad和阻焊开窗周期在不同阻焊层厚度测试板的上锡率确定不同阻焊层厚度的喷锡制程能力包括：
49.s1061、计算不同尺寸阻焊开窗pad和阻焊开窗周期在某一特定阻焊层厚度测试板上的上锡合格率；
50.s1062、确定在某一特定阻焊层厚度测试板上锡合格率为100％的最小尺寸为该特定阻焊层厚度的最小上锡100％合格尺寸。
51.本发明的第二方面提供一种不同阻焊层厚度的无铅喷锡制程能力管控方法，包括以下步骤：
52.s201、根据阻焊层的理论厚度设计线路圆pad直径以及阻焊曝光菲林上的挡光pad图形直径和挡光周期图形线宽；
53.s202、在线路板上形成线路和线路圆pad并印刷阻焊油墨；
54.s203、将阻焊曝光菲林贴附在线路板的阻焊油墨上，并使阻焊曝光菲林上的挡光pad图形与线路板上的线路圆pad对应；
55.s204、将贴附有阻焊曝光菲林的线路板进行曝光、显影除去阻焊开窗处的阻焊油墨形成阻焊层；
56.s205、对形成阻焊层的线路板表面进行喷锡处理。
57.本发明的步骤s201中，根据阻焊层理论厚度设计线路圆pad直径以及阻焊曝光菲林上的挡光pad图形直径和挡光周期图形线宽包括：
58.根据本发明第一方面提供的不同阻焊层厚度的喷锡制程能力测试方法确定阻焊层理论厚度的最小上锡100％合格尺寸，并设计阻焊曝光菲林上挡光pad图形直径和挡光周期图形线宽≥最小上锡100％合格尺寸、线路圆pad直径≥阻焊曝光菲林上挡光pad图形直径。实际生产过程中，阻焊层理论厚度一般根据客户提供的设计资料确定。
59.在本发明的一些具体实施方式中，根据阻焊层理论厚度设计线路圆pad直径以及阻焊曝光菲林上的挡光pad图形直径和挡光周期图形线宽为：
60.根据本发明第一方面提供的不同阻焊层厚度的喷锡制程能力测试方法确定阻焊层理论厚度为25～26um，阻焊开窗pad的最小上锡100％合格直径为0.4mm、大铜面阻焊开窗周期的最小上锡100％合格线宽为0.2mm，设计线路圆pad直径≥阻焊曝光菲林上挡光pad图形直径≥0.4mm、阻焊曝光菲林上挡光周期图形线宽≥0.2mm；
61.根据本发明第一方面提供的不同阻焊层厚度的喷锡制程能力测试方法确定阻焊层理论厚度为39～40um，阻焊开窗pad的最小上锡100％合格直径为0.55mm、大铜面阻焊开窗周期的最小上锡100％合格线宽为0.3mm，设计线路圆pad直径≥阻焊曝光菲林上挡光pad图形直径≥0.55mm、阻焊曝光菲林上挡光周期图形线宽≥0.3mm；
62.根据本发明第一方面提供的不同阻焊层厚度的喷锡制程能力测试方法确定阻焊层理论厚度为64～65um，阻焊开窗pad的最小上锡100％合格直径为0.60mm、大铜面阻焊开窗周期的最小上锡100％合格线宽为0.35mm，设计线路圆pad直径≥阻焊曝光菲林上挡光pad图形直径≥0.60mm、阻焊曝光菲林上挡光周期图形线宽≥0.35mm。
63.本发明中，上述s202、s203、s204、s205的步骤为现有技术，在此不作赘述。
64.实施例1
65.本实施例提供了一种不同阻焊层厚度的喷锡制程能力测试方法，包括以下步骤：
66.(1)在经过钻孔、沉铜、全板电镀处理的测试板(超生gw4011板材)上贴膜，随后使用设计有不同直径线路圆pad图形的线路菲林对位曝光，经显影、蚀刻、褪膜过程在测试板上形成线路圆pad；其中，线路圆pad图形的直径分别为0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm；
67.(2)在形成有线路圆pad的测试板上印刷阻焊油墨；其中，阻焊油墨的厚度分别为25.25μm、39.32μm、64.12μm
68.(3)将阻焊曝光菲林贴附在测试板的阻焊油墨上，并使阻焊曝光菲林上的挡光pad图形与测试板上的线路圆pad按照同样的尺寸一一对应；其中，阻焊曝光菲林上挡光pad图形的直径分别为0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm，挡光周期图形的线宽分别为0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm；
69.(4)将贴附有阻焊曝光菲林的线路板进行曝光、显影除去阻焊开窗处的阻焊油墨形成阻焊层；
70.(5)对形成阻焊层的测试板表面进行依次进行前处理、涂助焊剂、无铅喷锡处理和后处理；其中，锡槽温度270℃，搅拌槽温度265℃，超温保护温度270℃，浸锡时间5秒，前、后风刀温度370℃，前、后风刀气压3.5kg/cm2，前后风刀间距20mm，前风刀比后风刀高10mm，前后风刀角度4
°
，后风刀角度6
°
，风刀口间距0.25mm，吹气时间2秒，储气罐气压7kg，挂孔到板边距离10mm，锡槽铜含量≤1.0％，锡槽铅含量≤500ppm，锡槽镍含量450ppm。
71.(6)根据不同尺寸阻焊开窗pad和阻焊开窗周期在不同阻焊层厚度测试板的上锡率确定不同阻焊层厚度的喷锡制程能力，结果见表1。
72.73.[0074][0075]
备注：1.图片中“网”代表丝印方式为使用39t白网丝印；2.以上图片中“气”代表丝印方式为气压喷涂；3.以上图片中“气+网”代表丝印方式为气压喷涂+39t白网丝印；4.以上图片中“sc”代表使用硕成scc-903-bga助焊剂；5.以上图片中“hf”代表使用哈福809kb助焊剂。
[0076]
通过以上测试可得出：
[0077]
(1)不同阻焊厚度无铅喷锡上锡能力不同，阻焊厚度越厚上锡能力越差；
[0078]
(2)使用39t白网丝印(油墨厚度约25um)，阻焊开窗圆pad直径≥0.4mm上锡100％合格，大铜面阻焊开窗周期线宽≥0.2mm上锡100％合格；使用气压喷涂(油墨厚度约40um)，阻焊开窗圆pad直径≥0.55mm上锡100％合格，大铜面阻焊开窗周期线宽≥0.3mm上锡100％合格；使用气压喷涂+39t白网丝印(油墨厚度约65um)，阻焊开窗圆pad直径为0.55mm仍有
3％左右的上锡不良，大铜面阻焊开窗周期线宽≥0.35mm上锡100％合格。
[0079]
本实施例还提供了一种不同阻焊层厚度的无铅喷锡制程能力管控方法，包括以下步骤：
[0080]
(1)根据上述不同阻焊层厚度的喷锡制程能力测试方法确定阻焊油墨层理论厚度的最小上锡100％合格尺寸，并设计阻焊曝光菲林上挡光pad图形直径和挡光周期图形线宽≥最小上锡100％合格尺寸、线路圆pad直径＝阻焊曝光菲林上挡光pad图形直径；
[0081]
(2)在线路板上形成线路和线路圆pad并印刷阻焊油墨；
[0082]
(3)将阻焊曝光菲林贴附在线路板的阻焊油墨上，并使阻焊曝光菲林上的挡光pad图形与线路板上的线路圆pad对应；
[0083]
(4)将贴附有阻焊曝光菲林的线路板进行曝光、显影除去阻焊开窗处的阻焊油墨形成阻焊层；
[0084]
(5)对形成阻焊层的线路板表面进行喷锡处理。
[0085]
结果表明，阻焊油墨的印刷方式为39t白网印刷，阻焊油墨厚度为25.31um，设计阻焊曝光菲林上挡光pad图形直径为0.4mm、挡光周期图形线宽为0.2mm、线路圆pad直径为0.4mm，上锡100％合格；
[0086]
阻焊油墨的印刷方式为气压喷涂，阻焊油墨厚度为39.46um，设计阻焊曝光菲林上挡光pad图形直径为0.55mm、挡光周期图形线宽为0.3mm、线路圆pad直径为0.55mm，上锡100％合格；
[0087]
阻焊油墨的印刷方式为39t白网印刷+气压喷涂，阻焊油墨厚度为64.22um，设计阻焊曝光菲林上挡光pad图形直径为0.60mm、挡光周期图形线宽为0.35mm、线路圆pad直径为0.60mm，上锡100％合格。
[0088]
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。