双色阻焊和字符化锡板生产工艺研究

陈兴国 黄信养

（苏杭科技有限公司，江苏 涟水 320583）

2020年初，有新客户A给我公司一款不同于常规的印制电路板（PCB）产品订单，其拼版交货单元如图1。该PCB中一组雾灯板的阻焊油墨要求黑色，其它3组车灯板的阻焊油墨要求白色；黑色阻焊上印白色文字，白色阻焊上印黑色文字；并且阻焊塞孔要求，表面处理方式化锡工艺。这种组合设计可以提高客户生产效率，方便客户数量和型号的管控，而给PCB制造带来了挑战。

图1 PCB拼版交货单元

虽然此款PCB的生产制作难度大，但是引起我公司和客户的高度重视，必须完成新产品制作，否则将造成我公司后续接单的流畅性。为此我公司组织项目攻关小组由工艺部经理担任组长，工程部经理任副组长，相关生产、品质工序的主管工程师为组员，并进行分工协作。同时聘请总经理为总指导，对项目实施步骤进行指导，监督项目开展进度。团队讨论和试验样品制作方案，对外满足客户品质和交期，对内节约流程、提高效率和降低成本的目的。

1 项目实施

1.1 工艺流程选择

该PCB是金属化孔双面板，与普通双面板不同之处是需塞孔及双色阻焊和字符，因此在常规双面板制作流程基础上作改变。五种流程进行试验比较。

（1）流程一。此流程树脂塞孔在蚀刻前，相对阻焊工序操作简单，但我公司没有树脂塞孔相关设备，而外发树脂塞孔和陶瓷磨板成本太过昂贵，故用传统流程阻焊油墨塞孔方式开发测试。

开料→钻孔→沉铜→电镀→树脂塞孔+陶瓷磨板→外层图形→酸性蚀刻→外层AOI（自动光学检测）→阻焊一（黑）→阻焊二（白）→字符一（白）→字符二（黑）→外形→电测→AVI（自动光学检测）→化锡→FQC→包装

（2）流程二。测试结果，阻焊表观符合客户的要求，但切片确认油墨厚度为44.33 μm，大于客户规范5～40 μm，如图2，故此方案不符合。

图2 流程二产品

开料→钻孔→沉铜→电镀→外层图形→图形电镀→碱性蚀刻→外层AOI→塞孔（白）→阻焊一（白）→阻焊二（黑）→字符一（白）→字符一（黑）→外形→电测→AVI→化锡→FQC→包装

（3）流程三。测试结果，文字黑油印刷会存在偏位，所以Pad边露出黑白相间的两层油墨；黑色油墨不能保证100%盖住塞孔白油，塞孔边缘呈现黑白相见的缺陷，表观不能满足客户要求。

开料→钻孔→沉铜→电镀→外层→图形电镀→碱性蚀刻→外层AOI→塞孔（白）→阻焊（白）→字符一（黑）→字符二（白）→外形→电测→AVI→化锡→FQC→包装

（4）流程四。测试结果，字符需要4张网版转移图形，需4次烤板，文字烤板时间就是80 min，加上4次升温的时间总共需要120 min，烘烤后白油有变色发黄的现象，会引起客户投诉。且此流程生产复杂，有擦花的风险。

开料→钻孔→沉铜→电镀→外层→图形电镀→碱性蚀刻→外层AOI→塞孔一（黑）→阻焊一（黑）→塞孔二（白）→阻焊二（白）→字符一（白）→字符二（黑）→外形→电测→AVI→化锡→FQC→包装

（5）流程五。首先是改进照相底片图形设计，通过特殊菲林设计，文字通过阻焊曝光、显影的方式显露出来形成了黑底白字（凸字），白底黑字（凹字）。如先在雾灯区和白底黑字区印黑油，挡油底片上设计4 cm×4 cm下油点，曝光底片设计3 cm×3 cm的漏光，显影后黑油块保留；之后所有的区域印刷白油，通过曝光显影得到所需的图形（见图3）。

图3 流程五的字符

开料→钻孔→沉铜→电镀→外层→图形电镀→碱性蚀刻→外层AOI→塞孔一（黑）→阻焊一（黑）→塞孔二（白）→阻焊二（白）→外形→电测→AVI→化锡→FQC→包装

流程五测试结果，按刚性PCB的IPC标准2级要求检验，表观方面有个别线路转角有掉油，化锡后胶带附着力试验有个别白油掉油，其它阻焊附着力、热冲击、可焊性试验等都符合要求。经过一系列测试我们发现流程五方案可行，仅有化锡掉油及黑油转角漏铜的缺陷，我们进一步针对化锡掉油及黑油转角漏铜进行优化改善。

1.1.2 优化改善

（1）黑油的转角露铜不良改善。

原因：根据经验值印刷油墨在铜皮尖角处油墨厚度偏薄，再加上在二次阻焊前处理磨刷过度所致。

改善措施：将导体转角处优化成圆角（图4）；第二次阻焊磨刷500+800#改为磨刷800#，通过以上2点措施再次试验黑油的转角无露铜不良。

图4 导体转角处优化成圆角

（2）化锡掉油的改善。

原因：通过鱼骨图列出影响因子，用因果矩阵图来进行打分，进一步筛选出白油掉油的主要因子为超粗化微蚀量、曝光能量、显影侧蚀量和油墨性能这四项。

化锡掉油改善：运用Minitab软件创建DOE设计，针对4个关键因子2水平做16次试验找出最优参数，生产出预想不掉油的生产板（见图5）。

图5 化锡板不掉油的生产参数

1.2 工艺流程策划及测试汇总

工艺流程策划及测试汇总见图6所示。

图6 双色油墨试验流程、结果判定一览表

（1）此款新产品客户要求表面处理方式为化锡，故阻焊均需用超粗化线生产试验。

（2）为了防止每面二次UV对白色阻焊严重变色的不良影响，本试验方案中文字流程选用热固化的方式。

（3）阻焊印刷用36T网版，文字印刷用120T网版。

1.3 试产及批量生产

经过测试及优化，选定了流程五为我们的生产方案，首先，我们先做了10 PNL试板，进行整个流程的生产，确认没问题后，批量进行生产数量为2117PNL，经PQC及FQC的检验，均无问题。该料号在客户端上线生产一切正常。

2 项目总结

2.1 工艺文件标准化

（1）流程的标准化：加入ERP系统；（2）此作业方式已加入阻焊作业指导书；（3）阻焊参数已加入此料号的控制计划。参数见图7所示。

图7 阻焊生产参数

2.2 项目收益

（1）订单统计： 2020年4月～9月，共接单约1125 pnls，平均每月接单约为225 pnls，折合面积每月生产约为70 m2。

（2）成本节约：不包括阻焊制作难点造成的返工、报废问题，也未做因影响产品品质、交期、订单等损失估计，仅以与流程一（可行方案）比较，可节省塞孔树脂油墨、文字油墨材料费，减少工序而节省人工和耗电费用，每月约有2万元。

（3）专有技术：该产品制造工艺特殊，我们已申请发明专利，国家知识产权局已受理。

3 结语

针对本次研发双色阻焊和字符化锡板工艺，我们成立专题组不断试验确认，筛选出最优、最便捷的生产作业方式，并针对作业方式中存在的品质问题运用鱼骨图分析找原因，因果矩阵图筛选主要因子，柏拉图找出关键因子，通过DOE试验和优化响应器找出最佳生产参数，批量验证化锡后白油不掉油，并将流程和工艺参数和方法标准化。此新产品的研发得到了客户认可。

心得体会：困难是有的，但办法是比困难多的；创新的重要功能就是化繁为简，把复杂的事情变得简单。