PCB板面綠漆問題分析

        網印PCB板面綠漆時為了加快印速增大產能之考量，硬化劑之外作業員還會加入調薄溶劑以稀釋之。常用者有“防白水”（BCS；Buty Cellosolve）與其他溶劑（如太陽公司自配的各種Reducer或他種原裝之PMA，PM等）。一般PCB板面綠漆供應商建議，一公斤油墨中只能加15ml或1-3%（重量比）。黏度降低后不但好推好印，而且處在冷氣配合吹風的加工現場，其網布上的墨堆也較不易變干。

        開罐待使用的油墨在加入硬化劑與稀釋劑后，為了整體黏度的均勻（以150PS為宜）起見，要利用螺旋槳式或L型劃槳（墨罐自轉）之攪拌器，或上下跳動之震蕩器等，緩攪半小時以上。有時為了趕工不免縮短攪拌或加快刮刀速度，或過量加入溶劑，或劇烈攪拌又未靜置消泡時，其網印硬化后的線路邊緣經常會有氣泡滯留。此種殘存氣泡非常明顯。每每被QA或客戶所拒收。

        PCB板子在實地網印中也會產生氣泡，如刮印太快會產生氣泡，與刮刀走向呈橫置的密集平行線之“背風面”也容易藏氣，嚴重時“迎風面”也會有氣泡。通常背風面肩部的厚度很薄，該等間距之基材上甚至還會出現缺墨的Skip（跳印即漏印，可采去回多次刮印以解決之），一般與刮刀行程順向的密線區則較少出現氣泡。斜張網配合正貼擋墨點網版的方式，應可解決部分氣泡問題。氣泡常會發生在密線區的線邊，較少發生在空曠的板面上。以下分別用明視切片與暗視切片的放大照片佐證上述說法。

皆為100X之明視攝影，PCB板面綠漆雖未呈綠色但與其他材料仍能清楚分辨。

        放大100X及200X之暗視攝影，其S/M層已清楚是綠色的畫面了。

        一般網印法液態感光PCB板面綠漆（LPSM）的涂布，常在細密線路間出現氣泡。早期此時LPSM之配方尚不成熟時，亦曾流行一種“干膜式”的感光防焊皮膜。為了在很厚的線路上不被落差所剪斷起見，此種干膜之厚度在4mil左右。其施工法是以抽真空方式在板面上加溫壓貼，自然不會產生氣泡。下圖即為筆者13年前所做的切片，系碳酸鈉解像之杜邦商品Vacrel 8040。此防焊皮膜之密貼性及表面平坦性非常好，但可惜由于附著力不佳、施工麻煩、成本太貴，早已從量產線上遭到淘汰了。

　　不過最近P-BGA薄載板興起，要求PCB板面綠漆厚度在1mil以上且需塞孔平坦與杜絕氣泡，以防死角藏濕而遭“爆米花”的下游災難。此抽真空施工的“干膜PCB板面綠漆”似乎又有機會再現江湖。

　　200X之線路PCB板面綠漆，系采靜電自動噴涂法施工，不僅絕少氣泡且線肩厚度也在0.8mil以上遠超過規范所需。但漆料消耗卻頗大。

 

　  PCB板面綠漆厚度的重要

        PCB板面綠漆的兩大任務是防焊與護線，后者正如具有絕緣皮膜所披覆的漆包線一般呈現護線功能。PCB板面綠漆因會隨著PCB板子出貨，其品質好壞除與下游組織有直接關系，且對最后產品也有深遠的影響。尤其新式的BGA與CSP類，不但須杜絕氣泡，更要求PCB板面綠漆的厚度。如此電路板在各種惡劣環境的用途中，可令導線不致被外界污染物所侵害，也才不致在可靠度(Reliability)方面出現危機。

        PCB板面綠漆厚度于IPC-SM-840B規范中曾有明文規定，對Class 3 高可靠級的板類要求起碼厚度為0.7mil，對Class 2 的商用板類(如電腦與電腦周邊產品)，其下限厚度定為0.4mil。但當840從B版修訂成C版時(1996.6)，卻反而將原來厚度規格取消了。筆者對此一取消的看法，應該是為了訊號傳輸速度增快的考量。根據Maxwell公式，電磁波的傳播速度與光速(C)成正比，與波動傳播時所處介質之介質常數的開方值成反比(Dieleatric constant；又稱為相對介質透電率Relative Permitivity)。

　　而空氣與真空的相對透電率εr最低，均定為1，故在空氣中電波的速度等于光速。一般PCB板面綠漆的εr約在3.0(在1Mz頻率下所測得的數據)，故PCB板面綠漆愈薄時(可接近空氣)，方波訊號(也是電磁波的一種)的傳輸也愈快。因而高速電腦PCB板子對PCB板面綠漆的厚度也就不再強調了。

　　但當PCB板面綠漆厚度不足，尤其是針對較大電流而線寬又較粗的電源線時，則線路兩肩處的厚度仍應要求到0.4mil，以免在不良環境與通電工作中的加速腐蝕。電源線經組裝成品半年后透過厚度不足的PCB板面綠漆，被惡劣外界環境中的異物咬斷所致。切片中看到線路上的PCB板面綠漆厚度。

　　PCB板面綠漆太薄造成銅線遭腐蝕之10X畫面，板邊厚線路之PCB板面綠漆涂布。PCB板面綠漆對線路由左向右之刮墨印刷，注意刮前比刮后較厚情形。

　　早期之熔錫板，經下游組裝后原線頂熔錫層再次流動造成PCB板面綠漆起翹情形。右為PCB板面綠漆印于裸銅導線(SMOBC)上的密接與不受高熱影響之情形。