PCB丝网印刷全工艺流程详解(从准备到检测)
一、工艺流程的核心逻辑
PCB 丝网印刷是 “前处理→丝网制作→油墨调配→印刷→固化→检测” 的系统工程,每个环节的参数偏差(如印刷压力、固化温度)都会影响最终质量。行业数据显示,流程管控到位的厂家,丝印良率可达 99% 以上,而管控缺失的厂家良率仅 85%,因此需建立标准化流程与参数监控体系。
二、Step 1:前处理 —— 确保 PCB 表面清洁
前处理的核心目标是去除 PCB 表面的油污、粉尘、阻焊层残留,为油墨附着提供良好基础,若处理不当,会导致附着力下降 30% 以上。
(一)具体操作流程
脱脂处理:
试剂:碱性脱脂剂(浓度 5%-8%,如氢氧化钠溶液),或中性脱脂剂(适合敏感基材如 PTFE);
工艺参数:温度 40±5℃,超声清洗 5-8 分钟(功率 300-500W),确保油污残留≤5mg/m²;
验证方法:水膜测试 —— 清洗后 PCB 表面水膜连续 30 秒不破裂,说明脱脂彻底。
除尘处理:
方法 1:压缩空气除尘(压力 0.2-0.3MPa,过滤精度 0.1μm),沿 PCB 表面 45° 角吹扫,避免垂直吹扫导致粉尘嵌入阻焊层;
方法 2:粘尘辊除尘(粘尘辊需每小时清洁 1 次),适合精细 PCB(如手机主板),避免压缩空气吹不散的微小粉尘(≤10μm)。
干燥处理:
设备:热风循环烘箱,或真空干燥箱(适合柔性 PCB);
工艺参数:温度 60-80℃,时间 3-5 分钟,确保水分残留≤0.1%(水分会导致印刷时油墨起泡);
注意:干燥后 PCB 需在 30 分钟内进入印刷环节,避免二次吸潮或污染。
(二)常见问题与解决
问题 1:脱脂后水膜破裂(局部油污残留)→ 原因:脱脂剂浓度不足或超声时间短→ 解决:提升浓度至 8%,延长超声至 10 分钟;
问题 2:干燥后表面有水渍→ 原因:烘箱风速不足→ 解决:提升风速至 2m/s,或采用真空干燥(避免水渍残留)。
三、Step 2:丝网制作 —— 精准复刻丝印图案
丝网制作是丝印精度的 “源头保障”,需通过感光制版工艺形成与设计文件一致的图案,核心步骤如下:
(一)丝网准备
张网:
设备:气动张网机(精度 ±0.1N/cm);
工艺参数:不锈钢丝网张力 28-30N/cm,尼龙丝网 22-25N/cm,张网后静置 30 分钟(释放应力,避免后续变形);
固定:用环氧树脂胶将丝网固定在铝框上,胶层厚度≤0.5mm,避免胶层过厚导致印刷时丝网与 PCB 间距不均。
脱脂与粗化:
目的:去除丝网表面的油污与杂质,提升感光胶附着力;
工艺:用丝网专用脱脂剂(如异丙醇)擦拭,不锈钢丝网需用化学粗化剂(如草酸溶液)处理,增加表面粗糙度(Ra 从 0.1μm 增至 0.3μm)。
(二)感光胶涂布与曝光
感光胶选型:
水性感光胶:环保、易清洗,适合普通精度丝印(300 目丝网);
油性感光胶:耐溶剂性优、分辨率高,适合高精度丝印(400 目以上丝网)。
涂布工艺:
设备:自动涂布机(精度 ±1μm);
参数:湿膜厚度 10-20μm(根据丝印厚度需求调整,字符厚度 0.05mm 需湿膜 15μm),涂布速度 50-100mm/s,确保胶层均匀(偏差≤±1μm);
干燥:60℃烘箱干燥 30 分钟,干燥后胶层厚度 8-15μm(水分残留≤0.5%)。
曝光与显影:
曝光:将丝印菲林(与 PCB 设计文件一致)紧贴丝网,紫外线曝光(能量 80-120mJ/cm²,时间 10-20 秒),菲林黑色区域遮挡光线,未曝光的感光胶将在显影时溶解;
显影:用 1% 碳酸钠溶液(温度 30±2℃)显影 60-90 秒,水压 0.1-0.15MPa,确保未曝光区域完全溶解,显影后用清水冲洗干净,60℃干燥 20 分钟;
检测:用二次元影像仪检查图案精度,字符边缘锯齿深度≤0.01mm,位置偏差≤0.03mm。
(三)丝网修复与存储
修复:若显影后有微小针孔(≤0.02mm),用专用补孔胶修补;
存储:丝网需垂直悬挂存储(避免挤压变形),环境温度 25±5℃,湿度≤50%,保质期≤3 个月(长期存储会导致张力衰减)。
四、Step 3:油墨调配 —— 适配印刷需求
油墨调配需调整黏度、干燥速度,确保印刷时油墨均匀转移,无拉丝、堆积:
(一)基础参数调整
黏度控制:
工具:旋转黏度计(25℃,转速 60rpm);
目标黏度:300 目丝网 2000-2500cP,400 目丝网 1500-2000cP,500 目丝网 1000-1500cP;
调整方法:黏度偏高→加稀释剂(如乙酸乙酯,添加量≤10%),黏度偏低→加增稠剂(如气相二氧化硅,添加量≤3%);
注意:稀释剂需与油墨兼容(如环氧油墨配环氧稀释剂),避免化学反应导致油墨失效。
搅拌与过滤:
搅拌:用高速搅拌器(转速 500-800rpm)搅拌 5-10 分钟,确保稀释剂与油墨均匀混合(无分层);
过滤:用 100-200 目滤网过滤(高精度油墨用 200 目),去除颗粒杂质(≥10μm 的颗粒会堵塞丝网),过滤后油墨需静置 10 分钟(消除气泡)。
(二)特殊需求调整
颜色调整:
需定制颜色(如橙色、银色)时,按比例加入色浆(色浆占比≤10%,过多会降低油墨附着力),搅拌均匀后用色差仪检测(ΔE≤1,符合潘通色卡标准);
示例:绿色阻焊层需橙色丝印,可在白色油墨中加入 10% 橙色色浆,搅拌后色差 ΔE=0.8,符合要求。
干燥速度调整:
高温高湿环境(如夏季车间):加慢干剂(如环己酮,添加量 5%-8%),延长开放时间(从 2 小时至 4 小时);
低温干燥环境(如冬季车间):加快干剂(如丙酮,添加量 3%-5%),缩短干燥时间(从 30 分钟至 20 分钟)。
五、Step 4:印刷 —— 核心执行环节
印刷是将油墨转移至 PCB 的关键步骤,需精准控制定位、压力、速度,确保字符清晰、位置准确:
(一)设备与工装准备
印刷机选型:
手动印刷机:适合小批量、样品生产(精度 ±0.1mm);
半自动印刷机:适合中批量生产(精度 ±0.05mm),配备 CCD 定位;
全自动印刷机:适合大批量生产(精度 ±0.03mm),可联动贴片机,效率达 300 块 / 小时。
定位工装:
刚性 PCB:用定位销(精度 ±0.01mm)或真空吸附定位,确保 PCB 与丝网对齐(偏差≤0.03mm);
柔性 PCB:用专用夹具固定(避免弯折),或采用磁性平台吸附定位。
刮刀准备:
材质:聚氨酯(硬度 60-70 Shore A,硬度低易导致油墨转移过多,硬度高易划伤丝网);
角度:45°-60°(角度小→油墨转移多,角度大→油墨转移少),高精度丝印选 60°,普通丝印选 45°。
(三)印刷质量实时监控
每印刷 10 块 PCB 抽样检查:
字符清晰度:无缺笔、连笔、锯齿(用 20 倍放大镜观察);
位置偏差:用二次元测量字符中心与设计中心的偏差,≤0.05mm;
厚度均匀:用膜厚仪测量字符厚度,偏差≤±10%(如设计 0.05mm,实际 0.045-0.055mm)。
常见问题处理:
字符缺笔→原因:油墨黏度高、压力小→解决:降低黏度、增大压力;
字符粘连→原因:网距小、速度慢→解决:增大网距、提升速度;
位置偏移→原因:定位不准→解决:重新校准定位销或 CCD 参数。
六、Step 5:固化 —— 实现油墨性能
固化是通过高温使油墨树脂交联,形成稳定保护层,是保障油墨附着力、耐温性的关键步骤:
(二)固化设备与管控
设备选择:
热风循环烘箱:适合普通油墨,温度均匀性 ±2℃;
红外固化炉:适合高精度 PCB,加热速度快(从室温至 150℃仅 10 分钟),避免 PCB 变形;
真空固化炉:适合敏感基材(如 PTFE),避免氧化。
关键管控点:
温度均匀性:烘箱内不同位置温差≤±2℃,否则会导致局部固化不足(附着力下降);
升温速率:分阶段升温(如室温→80℃→120℃→150℃,每阶段 10 分钟),避免温度骤升导致油墨开裂;
冷却速率:固化后冷却至室温(≤40℃)方可取出,快速冷却会导致油墨与 PCB 热应力差异,降低附着力。
七、Step 6:检测 —— 确保丝印合格
检测需覆盖外观、性能、可靠性,剔除不良品,确保丝印满足使用需求:
(一)外观检测
AOI 自动检测:
设备:全自动丝印 AOI(分辨率 5μm);
检测项目:字符缺笔、连笔、偏移、漏印、气泡、针孔;
精度:识别率≥99.8%,误判率≤0.1%,效率达 500 块 / 小时。
人工复检:
抽样比例:每批次抽样 3%(最少 20 块);
检测工具:20 倍放大镜、二次元影像仪;
合格标准:字符边缘锯齿≤0.01mm,气泡直径≤0.1mm,针孔数量≤1 个 / 块。
(二)性能检测
附着力测试:
方法:3M 610 胶带 45° 剥离,重复 3 次;
标准:残留面积≥95%,无整行字符脱落。
耐温性测试:
方法:热风枪 260℃烘烤 10 秒(普通油墨)或 300℃烘烤 10 秒(环氧油墨);
标准:无变色、无脱落,字符清晰度无变化。
耐溶剂测试:
方法:75% 酒精浸湿棉布,500g 力度擦拭 100 次;
标准:无褪色、无露底(阻焊层未暴露)。
(三)可靠性测试(抽样)
高温高湿测试:85℃/85% RH 存储 1000 小时,测试后附着力≥90%;
冷热循环测试:-40℃(30min)→125℃(30min),100 次循环,无开裂、脱落;
耐磨测试:1000g 负重,耐磨布摩擦 1000 次,无露底。
(四)不良品处理
轻微不良(如微小针孔):用专用补漆笔修补,修补后需重新固化(80℃/10 分钟);
严重不良(如缺笔、偏移):用脱墨剂(如碱性脱墨液)去除油墨(浸泡 10-15 分钟),清洗后重新丝印;
不可修复不良(如油墨渗透基材):直接报废,避免流入后续工序。
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