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干膜SLOT 孔封孔能力探讨

广东省惠阳市科惠电路有限公司工程师肖沙
一、前言：
干膜盖孔穿孔是一普遍存在的难题，涉及较复杂的原因，穿孔会留下干膜碎，在显影过程中易粘到板面，导致开路报废，易穿孔的主要为Slot 孔，Slot
孔指椭圆形的NPTH，Slot 孔的作用是PCBA 的工具孔，精度要求较高，不能在孔内有残铜，如穿孔则会导致孔内残铜影响安装，本文对Slot 孔封孔能力
进行探讨。
二、Slot 孔穿孔现象描述：
1. Slot 孔穿孔指Slot 槽上所盖的干膜在干膜制程中出现破裂。（如图）
<IMG onmousewheel="return bbimg(this)" style="CURSOR: pointer" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.dzdqw.com/electron/UploadFiles_3448/200610/200610914412651.gif" onload="javascript:if(this.width>screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">
2. Slot 槽干膜破裂有大有少，大的整个孔壁均无干膜，小的破洞只有“针眼”大小。
三、SLOT 穿孔原因探讨：
造成SLOt 孔穿孔的原因多种多样，有干膜本身延展性的不足，有制程的参数不稳定，不匹配等，以下为Slot 孔穿孔的鱼骨图：
<IMG onmousewheel="return bbimg(this)" style="CURSOR: pointer" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.dzdqw.com/electron/UploadFiles_3448/200610/200610914412726.gif" onload="javascript:if(this.width>screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">
四、试验设计：
由于制造过程中，大多数Slot 孔穿发生在薄板（32mil 以内板厚）鉴于此，本着“对症下药”的原则，设计如下条件进行验证：
4.1．干膜厚度：1.5mil
板厚：16mil，20mil，24mil，32mil
数量：各6PNL
尺寸：20″*16″
一组SLOT 孔尺寸:a（mm）b(mm)2.55678367893.57891047891058910115.589101169101112<IMG onmousewheel="return bbimg(this)" style="CURSOR: pointer" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.dzdqw.com/electron/UploadFiles_3448/200610/200610914412637.gif" onload="javascript:if(this.width>screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">

其它条件：辘板方向与SLOT 长方向垂直，（下称垂直）辘板温度90℃，辘板压力：3.5bar，出板温度53℃，冲板压力1.7bar。结果如下：SLOT 孔短轴长mm辘板方向总孔数不同板厚的穿孔数总穿孔数比例16mil20mil 24mil32mil2.5垂直384210030.78%3 垂直384322071.8%3.5垂直384412182.1%4垂直384312171.8%4.5垂直38410752236%5垂直38418643318.1%6垂直38414742277.0%Total//5425198106/
 
分析:将破孔率和SLOT 孔短轴长度绘成以下二维图：
<IMG onmousewheel="return bbimg(this)" style="CURSOR: pointer" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.dzdqw.com/electron/UploadFiles_3448/200610/200610914413800.gif" onload="javascript:if(this.width>screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">
由上图可以看出两者关系曲线的拐点出现在点(4,1.8)，证明干膜封薄SLOT 孔板的能力为短轴长为4mm(长轴长度不限)。由于辘板方向与Slot 长方向垂直，即压辘在Slot 孔上停留时会使干膜变薄，停留时间越长，则干膜越易变薄，相应地越易破裂穿孔，因长方向与辘板方向平行，它的长短对压辘停留时间无影响，故长轴的长度不影响破裂穿孔。
4.2．寻找较佳的生产条件：
在4.1 的基础上，试验薄板封Slot 能力为4mm（辘板方向宽度）但即使在这样的条件下约有2%的穿孔比例，于是不得不进行其它制程参数的试验，以下为不同参数的试验情况：
A.条件：辘板机压力:3.5bar，出板温度53℃，冲板压力：1.7bar,见表二；
B.条件：辘板机压力:3.5bar，出板温度：42℃,冲板压力：1.7bar,见表三；
C.条件：辘板机压力:3.5bar，出板温度：53℃,冲板压力：1.2bar,见表四；
D.条件：辘板机压力:4.0bar，出板温度：53℃,冲板压力：1.7bar,见表五；
E.条件：辘板机压力:3.5bar，出板温度53℃，冲板压力:1.7bar，见表六。
（表二）总Slot 孔数辘板方向干膜厚度穿孔数比例2688垂直1.5mil1063.94%2688垂直2.0mil00
（表三）总Slot孔数辘板方向出板温度穿孔数比例2688垂直53℃1063.94%2688垂直42℃893.3%
（表四）总Slot 孔数辘板方向冲板压力穿孔数比例2688垂直1.7bar1063.94%2688垂直1.2bar491.82%
（表五）总Slot 孔数辘板方向辘板压力穿孔数比例2688垂直3.5bar1063.94%2688垂直4.0bar1214.5%
（表六）总Slot 孔数辘板方向穿孔数比例2688垂直1063.94%2688平行1977.3%
初步结果：由以上几表可以看出，冲板压力、辘板方向以及干膜厚度对SLOT 穿孔影响较大。冲板压力大，直接作用于干膜上的冲击力变大，使得干膜更易破裂，而干膜厚度的增加，干膜的延展性，抗冲击力均变强，不容易破裂。
4.3．较佳生产条件验证：
在4.2 的试验基础上，得出干膜厚度，辘板方向，冲板压力是影响Slot 孔穿孔的关键参数，为进一步确认，就必须进行批量生产的验证，以下为批量生产的验证结果：
A．辘板方向：表七数量（PNL）辘压出板温度冲压辘板方向穿孔数比例703.553℃1.8barSLOT孔长方向与贴膜方向平行2231.4%703.553℃1.8barSLOT 孔长方向与贴膜方向垂直68.56%
B.冲板压力(辘板方向与SLOT 孔长方向垂直)：表八数量（PNL）辘压出板温度冲板压力穿孔数比例2803.553℃1.7bar3010.7%2803.553℃1.2bar4 1.4%
C.曝光能量：表九数量（PNL）辘压出板温度冲板压力曝光能量穿孔数比例4203.554℃1.7bar7格露铜276.43%3503.553℃1.7 bar7 格露铜113.14%
D.出板温度：表十数量（PNL）辘板温度出板温度辘板压力曝光能量冲板压力穿孔数比例75105℃43℃3.58 格露铜1.7 bar1520%70115℃50℃3.58 格露铜1.7 bar1724.28%
E.干膜厚度：表十一数量（PNL）板厚干膜厚度出板温度辘板压力爆光能量冲板压力穿孔数比例2416mil-32mil2mil52℃3.5bar8 格露铜1.7 bar002416mil-32mil1.5mil51℃3.5 bar8 格露铜1.7 bar416.7%
F.板料厚度：表十二数量（PNL）板厚出板温度辘板压力曝光能量冲板压力穿孔数比例28059mil52℃3.5bar 8 格露铜1.7 bar3010.7%15324mil54℃3.5bar8 格露铜1.5 bar9739.8%
G.冲板机比较：表十三数量（PNL）机号辘板压力出板温度穿孔数比例701# 3.5bar54℃57.1%702#3.5bar54℃2 2.9%703#3.5bar54℃912.9%
五、分析：
5.1．由表七可知，贴膜方向与SLOT 孔穿孔关系较密切，当SLOT 孔长方向与贴膜方向垂直时，辘板机压辘覆盖干膜时在SLOT 孔上停留时间越长，干膜局部变得越薄，越易穿孔，故生产操作中可使贴膜方向与Slot 长方向垂直，尽量减少干膜上压辘的停留时间，在条件优良的情况下，可适当提高辘板的速度，也能收到相似的效果；
5.2．由表八可以看出,降低显影压力可以有效减少冲穿孔的发生，降低显影压力，大多厂家会担心有其它副作用，如显影不洁导致的电镀不良等，但本厂冲板压力即使降至1.2bar 的情况下，其做板的质量跟正常压力1.8bar 相比，并无特别的差异，如下表：数量（PNL）冲板压力水洗压力显影点菲林碎后胶1401.7 bar1.7 bar48%111401.2 bar1.7 bar48%12
从上表可以看出，只要在该冲板压力下显影点控制在规定范围以内，降低冲板压力(水洗压力不变)，对做板质量影响不大；另用两款生产板降低显影压力1.2 bar 冲板，共批量试板1400PNL 板，穿孔数(PNL)36，比例为2.6%；5.3．从表九和表十可以看出，升高曝光能量和降低出板温度对冲穿孔影响不是太
大；
5.4．从表十一中可以看出，增加干膜厚度可以有效减少薄SLOT 孔板的穿孔，但干膜厚度增加会导致成本的大幅增加，这不易被接受；
5.5．表十二说明薄板的SLOT 孔比厚板的SLOT 孔容易破孔，由于薄板在贴膜过程中Slot 孔两边，粘附在一起，受两边热辘同时加热变薄更快，更易穿孔；
6.表十三说明三台冲板机的冲穿孔比例亦不一样,对比三台机的显影段,差别在于喷嘴的不同，锥形喷嘴比扇形喷嘴更容易导致穿孔的出现。
六、结束语：
通过上述试验，可以得出下述结论：
6．1 薄板SLOT 孔封孔能力为：短方向为4.0mm，长方向不限（板厚32mil 以下）；
6．2 贴膜方向与SLOT 孔长方向垂直时能减少SLOT 孔穿孔；
6．3 显影点正常的前提下降低显影压力可减少SLOT 孔穿孔；
6．4 薄板可以用厚度为2.0mil 的干膜辘板以降低穿孔率。但由于成本太高并不适合采用。

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