PCB網印中的故障與對策

PCB 網印過程中，會發生各樣的故障，它既影響生產又影響網印質量。產生故障的原因很多，不但與操作人員的網印技術高低有關，而且也與印料、承印物的性能、網印方式、網版質量、刮板等有關。如果網印操作人員的技術不熟練，工作質量不高，則容易發生網印故障。同樣，如果印料、網版、刮板、網印機、網印環`境等不好，也會產生網印故障。
1.關于由PCB印料方面的原因引起的故障
PCB網印圖象的質量和網印料的成膜狀態受到印料自身性能的影響，PCB網印過程中，因印料產生的故障有（1）堵孔，（2）印制板的反面被印料沾污，（3）粘接不良，（4）粘網，（5）針孔麻點，（6）印制導線成鋸齒狀，（7）網印圖形上有絲網紋，（8）斑點，（9）疊印不良，（10）滲色鋪墨，（11）網印的顏色不勻。以上這些問題不僅需在網印過程中進行不斷的體驗，而且還必須對網印成品進行各種物理、化學性能的檢驗，這是十分必要的。為了保證網印質量，應盡可能想辦法避免網印不良現象的產生。為此，首先要加強網印工藝管理和控制，其次還必須對印料進行嚴格的質量關，印料的耐蝕性、耐彎曲性、耐溶劑性、耐光性、耐候性、粘度、粒度、粘接強度等性能決定或直接影響印制板的性能。所以必須根據網印條件和產品性能要求，經過預先試驗驗證，選擇合適的印料，確定印料供貨生產廠家并與之簽訂技術服務協議。
1.1堵孔
網版上的印料將網版部分網孔堵塞，致使該部分的印料透過量較少或根本不能透過，造成印刷圖形不良。
1.1.1網版目數與使用的印料不匹配
使用的網版目數高、其開孔孔徑小，而使用的印料粒度（細度）大在網印時印料中的大粒子顆粒將網孔堵塞造成故障而影響網印。印料中的大粒子主要是來自印料中的填料，如顏料，螢光劑等。使用金、銀導電印料、碳質導電印料時，由于其粒度較大，應選用低網目的絲網制作網版。
1.1.2網版上的印料干涸
印料中的溶劑在網印過程中，由于受環境影響而揮發造成印料發干。對于這種情況，應根據作業環境的溫度，濕度條件，選擇合適的印料稀釋劑，以控制印料干燥速度锏椒樂掛蠐×細珊栽斐啥氯??墜收稀?br> 1.1.3印料粘度大
印料粘度大，粘彈性強、流動性差、因而網印時印料透過性不好，易產生堵孔。一般來說，要降低粘度，向印料中添加助劑或稀釋劑，進行充分攪拌后即可用。
對策：
1)認真仔細地清洗網版；
2)對印料重新進行體驗，確認是否可以繼續使用。
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，就把印制板堆疊放在一起，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時，由于堆放在一起印制板的自身重，把印料涂層表面弄破，致使涂膜內層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
網印范圍很廣，可在各種材料上印刷。所以產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
印制板的前處理對粘接強度影響很大，如果前處理不良將會導致粘接不良。前處理有多種方法、對于處理表面的好壞，往往不易用肉眼來檢驗，可用潤濕法試驗判定處理效果的好壞。
1．3．2選用的印料與承印物不匹配
應根據承印物材料的性能和網印要求選用合適的印料。在流水作業之前，應對承印物材料的質量及表面處理情況進行試驗，以確定選用的印料。
1.4粘網
1．4．1由于印料受壓力及溫度的影響產生粘網
1．4．2由于網印條件的變化，印料印得過厚引起粘網。
1．4．3橡膠刮板因受溶劑影響而膨脹，強度降低，網印時發生彎曲致使刮板角度減少，引起網印印料涂層過厚。
1．4．4刮板長期使用造成磨損使其頭部成圓弧狀，使印料涂層過厚。
1．4．5熱塑性樹脂為主要成份的印料，如果網印后疊放因受其自身重力影響或受熱都易導致印料涂層發粘而產生粘網。
1.5針孔和起泡
針孔現象是網印中最令人傷腦筋的問題。印制電路板在網印之后需進行下道工序加工，如蝕刻，這里絕對不允許有針孔的。產生針孔的原因有形形色色，針孔問題是質量管理中最重要的檢驗項目之一。
1．5．1網版上的灰塵及雜物造成針孔
（1）在制網版涂布感光膠時，有灰塵混入而附著于網版上形成針孔。對網版進行認真檢查，發現針孔及時修補。
（2）網印過程中，有灰塵或雜物附在網版堵塞網孔，從而造成網印后有針孔。為此，要擦拭網版。
1．5．2印制板表面被污染
（1）印制板表面在進行清潔處理時，有清洗劑殘留在其表面形成薄薄的膜，而引起印料不浸潤，產生“迸墨”造成針孔。
（2）搬運印制板不戴手套，直接用手觸摸索搬運，手上的油脂、手汗污染印制板表面，產生“迸墨”引起針孔。
1．5．3印料中有氣泡
為了調整印料的粘度添加溶劑進行攪拌，印料產生氣泡，此時，可靜置一段時間，大部分氣泡會自然消失，但由于印料的粘彈性，有些氣泡不會自然消失，在網印時才會消失，但有些印料中的氣泡必須使用消泡劑才能消失。消泡劑有快速的和慢速的，二種添加量一般為0。1 ～1% ，用量過多，不但起不到消泡作用反而會成為發泡劑。
1.6網印導線成鋸齒狀
網印的導線成鋸齒狀。產生這種現象的原因在制作網版時，掩膜太薄，網版圖象本身有缺口。要避免這種現象、制版掩膜要有適當的厚度和彈性，尺寸要求高的圖象應選用高網目的聚酯絲，網印導線圖形的方向要盡可能與刮板刮動的方向一致，若導線成垂直刮板運動方向則十分容易產生這種現象。另外，繃網時，絲網的絲線方向與網框成一定的角度，最佳角度為22.5°。
對策：
A制作高質量的網版圖象，網版導線的邊必須挺括。
B印制板對印料的吸附性要好。
C印料觸變性要好
D網版與印制板之間的距離及刮板刀口的角度要適當。
E絲網張力、網距印壓要適當。
1.7網印圖形上有絲網布紋
網印圖形上有絲網布紋，主要是選用的絲網目過低，印料觸變性不好及印料干燥固化速度過快。為此，可選用高網目的絲網制作網版，使用觸變性能良好，干燥慢印料。
1.8斑點
網印圖形出現斑點狀現象而影響順利網印。產生這種現象的原因有：
1．8．1網印速度和印料的干燥過慢
1．8．2印料固體含量過低
1．8．3印料的觸變性過大
1．8．4靜電的影響
1．8．5印料中的顏料分散不均勻，顏料粒子之間相互吸引凝聚而引起彩色斑點。
對策：
（1）改進印料的流動性，（2）使用揮發速度快溶劑，（3）選用高粘度印料，（4）盡可能減小靜電影響，可采用除靜電裝置。
1.9網印圖形的顏色不均勻
造成網印顏色不均勻的原因是多種多樣的，僅就印料方面而言，印料中的著色劑 分散不均勻，印料細度大，網印滲墨等。要防止這類故障，網印前過濾印料，并對印料要進行充分的攪拌。
2.網版方面的故障
網版方面的故障，有制網版時產生的問題，也有網印過程中網版產生的問題，本文僅就網印過程中網版出現的故障原因及對策加以敘述。
2．1堵孔
初次使用的新網版時印料過不良，主要是制版質量問題，可能由于網版圖形上有掩膜余膠，可用溶劑擦洗網版去除余膠，如果仍不能使用，只有重新做網版。若開始網印時網版透過印料性能良好，而網印過程中逐漸出現印料涂層變薄，麻點，完全網印不出印料。產生這種情況的原因可能有：印料干燥過快，在網版干涸堵孔，印速過快，刮板硬度過高等。對此，應選用揮發性慢的溶劑調印料，用柔軟的布蘸上溶劑輕輕擦洗網版，網印完畢后，必須用溶劑把網版清洗干凈，否則殘留印料干涸會堵塞網孔。
2．2網版漏墨
網印時，網版上的印料滴漏到印制板上。產生這種故障的原因有：印制板表面或印料中有塵埃、雜物、網印時因刮板壓力、塵埃或雜物使網版破損；另外還可能由于制版時，網版掩膜膠曝光不足，造成網版掩膜固化不完全，網印時脫落形成小孔，導致漏墨。對此，可用膠紙或膠帶貼在網版小孔上，也可用制網版膠修補。
2．3網版的破損和精度下降
網版經長時間的使用，因受到板刮的磨損和印壓影響，即使是質量十分良好的網版，其精度也會逐漸降低或破損。這是網版的壽命所決定的。網版的耐印次數（或壽命的長短）與制版掩膜方式有密切關系，直接法制網版的壽命要比間接法制網版壽命長些。正常條件下，直接法網版可耐印2～３萬次。一般來說大批量生產采用直接法制網版。直接法制版采用固化后耐水耐溶劑性良好的水溶性感光樹脂乳劑。雨季由于空氣潮濕，容易影響直接法制版質量及使用壽命。間接法網版的破損不是一下使掩膜與絲網剝離，而是一點一點的因受侵蝕從絲網上剝離下來。采用直接間接法制網版，掩鈴膜厚度均勻且厚度可以設定，因而圖象邊緣清晰，但在加熱過程中菲林膜與絲網邊緣收縮不一致，對策是在四周涂上直接法制版用感光膠；覆貼菲林膜時如果有灰塵夾在絲網與感光膜中間，會造成局部感光膜與絲網粘附不良，影響網印質量和壽命，對策是在貼菲林膜之前，用防靜電布擦拭膜片。
2．4印壓過大造成的故障
網印時，加于刮板的力產生印壓，其目的是使網版與印制板成線接觸，刮板刮動印料透過絲網形成圖象。印壓大小，取決于網版張力、刮板長短、網版與印制板之間的距離（網距）。刮板壓力大，不僅會使印料透過量大，印壓過大，引起刮板彎曲變形，反而會使印料透過量減少，甚至使網版與印制板不是線接觸而成為面接觸，不僅不能網印出清晰圖象，而且還會引起刮板磨損及網版掩膜脫落、絲網拉長、圖象變形。
3.印制板方面引起的有關故障
3．1粘接不良
粘接不良不僅有印料方面的因素，也有印制板方面引起的因素。印制板表面處理不良，是引起粘接不良的重要原因，必須根據各種材料的特性，采取不同處理方法。
3．2圖象印刷位置不精確
即使網版尺寸、網印機等方面都不存在什么問題，但印制板材料形狀不一致，材料收縮過大且不一致等都會造成故障。當承印材料是撓性材料，如塑料薄膜時，網印場所溫度、的變化都能引起其尺寸的變化，影響網印精度，網印時都必須考慮，盡可能預先計算給予補正。采取相應措施。
3．3精密圖形的印刷
網印中，印制電路板，厚膜IC，電阻等的印刷，要求網印精度很高，因而對網框結構，繃網、制網版、印料、網印機、網印環境的溫濕度、潔凈度以及承印材料自身的性能、表面處理都有十分嚴格的要求。
4．手工網印一般故障與對策
1)網印前應首先對印制板材料的性質作進一步了解并加以確認。
2)網印前對網版進行認真地檢查。
3)網印結束后必須把網版用溶劑清洗干凈，不能留有一點印料，否則將會引起堵孔。
4)不是在萬不得已的情況下，不要用樹脂膠帶貼網版，因為用樹脂膠帶貼網會引起網版收縮，從而導致圖形尺寸產生誤差。
5)如果不得已貼膠帶，盡量不要把膠帶貼在圖形附近，如果膠帶貼得離圖形太近的話，網印時易產生斑點。
6)在網印過程中，要經常注意觀察印料狀態的變化，如果有異物混入印料，應將異物去除后再印刷。
7)刮板受溶劑影響容易發生變化形，所以網印束之后，必須把刮板清洗干凈，另下最好有幾塊刮板能輪換使用，這樣不僅可以延長其使用壽命，還可以有較好的網印性。
8)網印時，對刮板進行仔細檢查，如果刮板有磨損或缺口，應對刮板進行研磨。
5.機械網印常見故障及原因對策
5．1原因和對策：
1)刮板刀口有缺口——磨刮板。
2)刮板壓力太小——加大刮板壓力。
3)網版與印制板之間的間距太大——調整網距。
4)網框翹曲造成刮板壓力不均勻——調換網框，重新繃網、制網版。
5)印料粘度過大——調配印料并在調配后穩定一段時間之后再用。
6)制網版掩膜太厚，透過印料量少，網印導線太細——制網版時要控制掩膜厚度（直接法）。
7)網印速度太快——適當調慢網印速度。
8)選用印料不當、絲網目數過高——更換印料，選用目數稍低的絲網制網版。
9)推回印料不均勻——調整刮墨刀。
5．2滲墨
1)刮板刀口變圓——磨銳刮板刀口。
2)刮板網印角度太小——適當調大刮板網印角度。
3)印料粘度太低——換用粘度大的印料。
4)溶劑與印料混合不良——對印料進行充分攪拌之后再進行網印。
5)用溶劑擦拭網版，溶劑未完全揮發就進行網印——擦洗網版后，待溶劑揮發后再進行網印。
6)絲網目數太低——選用高網目的絲網制網版。
5．3網印圖形不良，出現斑點，印料涂層不均勻
1)印料的的觸變性不好——按資料調配印料或換用新印料。
2)印后網版起網慢——調整印料粘度，增大繃網張力，增強起風的彈力。
3)網版圖形距離網框邊緣太近——換用大的網框制網版，把較小的圖形制作于網版中心。
4)靜電引起的印料成象不良——消除靜電。
5)刮板角度過小——調整刮板角度。
6)網印速度不均勻——調整刮板速度或修理網印機。
5．4網印圖形有針孔
1)制網版時，網版掩膜涂布不均勻，網版圖形有針孔——用絲網膠修補網版。
2)印料內混入雜質堵塞網孔——擦洗網版。
3)空氣中的灰塵附著于網版圖形上——擦洗網版去除灰塵。
4)印制板的表面未洗干凈，有灰塵附著于網版——清洗網版，印制板表面充分清洗。
擦試網版時，不小心將網版擦傷成小針孔——修補網版，擦網要用柔軟的布輕輕擦拭。
5．5網版壽命短
1)印制板表面凸凹不平或有毛刺，在網印過程中，網版與之接觸，使網版圖形變形或產生小孔——進行表面處理。
2)網版張力大小不適當——調整張力（自張式），固定式繃網必須重新繃網制版。
3)制網版乳劑選擇不當）——根據網印條件，選用合適的制網版乳劑。
5．6網印機操作注意事項
1)不論滴在網印機任何部位的印料都必須立即擦拭干凈。
2)網印機的活動部位必須每天加油潤滑。
3)調機后，螺絲必須擰緊。
4)網印機安裝必須保持水平
5)吸盤在網印中十分重要，務必不要碰傷。
6)不允許把溶劑搞到吸盤上。
7)必須每月對真空泵除塵器進行一次清理，以保證吸力及延長泵的使用壽命。
8)操作工必須掌握網印機的使用規則。
6.靜電在網印中引起的故障
6．1故障
1)靜電吸附灰塵、影響印料的正常使用性能，引起堵網孔，造成網印圖形有針孔、麻點。
2)靜電放電產生火花，容易引起火災，特別是易燃溶劑場合中，對此要特別注意。
3)一般情況下，靜電對人體不會產生電擊危害，但經常受到靜電電擊會對操作不員的心理、情緒產生不良影響。
6．2對策
1)控制網印場地的空氣濕度，一般可控在溫度20℃左右，相對濕度60% 。
2)向擦拭承印物表面的酒精中加入少量靜電防止劑。
3)降低刮板對絲網的摩擦壓力或者降低網印速度。
4)盡量減小對承印物的磨擦、壓力、沖擊。
5)利用紅外線、紫外線等的離子作用防止靜電。
6)利用高壓電流的電暈放電離子作用防止靜電。
7)網印機機裝置接地線、或安裝防靜電裝置。
7．PCB印料與網印的關系
7．1.影響網印品質的因素
7.1.1印料的性質：粘度、細度及流動性
7.1.2網版狀態：網目、張力及感光膠
7.1.3網印條件：印壓、刮刀硬度、角度、網印速度
7.1.4網印環境：室內的溫度、濕度、潔凈度，如果采用液態感光型印料，（還應在黃光區內操作）。
7.2.印料的粘度與網印性
印料由合成樹脂、顏料、填料、溶劑等配合而成，其粘度會受溫度的影響，溫度升時粘度下降。
如果網印室的溫度、濕度晝夜保持恒定（一般為21±1℃、55±%RH），且網版及網印條件保持規格化則印出的質量一定穩定。當室溫低時，粘度較高，為了降低粘度而加入稀釋劑，結果雖然粘度降低了，但涂層性能也受影響，若必須加入稀釋劑時，應充分混合攪拌后，靜置短時間后，再開始網印較佳。
理想的印料，為溫度上升時粘度適度下降。在室溫度保持下，印料的粘度調整到多少最適宜呢？這個數很難定出，因為它與網版的網目、印壓、網距等設定有關。
7.3.印料的流動性及網印性
印料中固體物的粒徑及結塊的大小決定所選網布的網目數，使印料有良好的流動性。為了良好的網印性，絲網的開度大小應為印料中粒子平均大小的3~5倍，就聚酯網布而言，若用305目網布印刷，其網目的開度為48.3µm，則印料的平均粒徑應在10µm以下，印料的粒徑可以使用細度計進行檢驗。
7.4.印料流動性及網印性
印料生產后貯存一段時間，會產生顏料粒子結塊，或是整平劑等助劑浮到表面上來，因此印料使用前，必先加以充分攪拌，但大部分印料皆為觸變性流體，當攪拌之后觸變流體的分子引力被切斷，必須經過一段時間才能回復，所以印料攪拌后，最好靜置30min才開始使用。
所謂觸變性是非牛頓流體的一項特性，其物理意義為在一定的剪切速率下，粘度隨著時間的增加而減少。
粘度的定義代表了印料的流動性，通常可用粘度計測定，觸變指數可用TI表示，其意義為低轉速的粘度值對高轉速的粘度值的比值。
TI值愈大表示印料的觸變性愈大，TI值愈小則觸變性愈小。
印料的TI值大印壓輕而導線分辨率好，但表面整平性差，易有網目的痕跡留在上面；TI值小則導線分辨率差，但整平性好，由此應選擇合適的TI范圍。
實際上工業的TI值指的只是粘度指數，并未顯示出觸變性的精華，也就未將時間因素考慮進去，事實上網印時觸變性大的印料在網印后因粘度未回復，會慢慢流動，到達平衡穩定時，其所印導線的邊緣，會比觸變小的印料更能保持垂度，但是觸變性太大時，因回復原有粘度所需時間太長反而降低了分辨率，甚至造成滲展現象。