PCB絲印的制造工藝:從油墨到固化的精度保障
PCB 絲印標(biāo)簽的制造工藝直接決定其質(zhì)量 —— 油墨選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致高溫脫落,絲印定位不準(zhǔn)會(huì)遮擋焊盤,固化不徹底會(huì)影響耐磨性。其核心工藝包括 “油墨選型”“絲網(wǎng)制作”“絲印操作”“固化定型”“質(zhì)量檢測(cè)”,每個(gè)環(huán)節(jié)都有明確的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)與操作要求,需嚴(yán)格把控才能生產(chǎn)出符合要求的絲印標(biāo)簽。

一、油墨選型:匹配 PCB 的使用環(huán)境與工藝要求
絲印油墨是絲印標(biāo)簽的 “原材料”,需根據(jù) PCB 的應(yīng)用場(chǎng)景(如消費(fèi)電子、工業(yè)、汽車)、阻焊層顏色與制造工藝選擇,核心參數(shù)包括 “耐溫性”“耐磨性”“附著力”“顏色”。
按耐溫性分類選型:
普通耐溫油墨(耐溫 150-200℃):適用于消費(fèi)電子 PCB(如智能插座、手機(jī)充電器),焊接溫度≤220℃,工作溫度 - 20~80℃。代表型號(hào)如太陽(yáng)油墨(Taiyo)的 PC-1000 系列,200℃下烘烤 1 小時(shí)無(wú)變色、脫落,滿足 SMT 焊接的短期高溫需求;
中溫耐溫油墨(耐溫 200-260℃):適用于工業(yè) PCB(如傳感器模塊、PLC),焊接溫度≤260℃,工作溫度 - 40~125℃。代表型號(hào)如杜邦(DuPont)的 7000 系列,260℃下 10 秒無(wú)脫落,滿足回流焊工藝要求;
高溫耐溫油墨(耐溫 > 260℃):適用于汽車電子、航空航天 PCB(如發(fā)動(dòng)機(jī)控制板),焊接溫度≤300℃,工作溫度 - 55~150℃。代表型號(hào)如富士(Fuji)的 HPC-5000 系列,300℃下 10 秒無(wú)變色,長(zhǎng)期工作在 150℃環(huán)境下附著力無(wú)下降。
某汽車 PCB 廠商誤用普通耐溫油墨(耐溫 200℃),焊接時(shí)(260℃)絲印標(biāo)簽大面積脫落;更換中溫耐溫油墨后,脫落問(wèn)題徹底解決。
按附著力分類選型:
普通附著力油墨(附著力≥5N/cm):適用于光滑阻焊層(如綠色 FR-4 阻焊層),通過(guò) IPC-TM-650 2.4.10 測(cè)試(膠帶剝離無(wú)油墨殘留),適合消費(fèi)電子;
高附著力油墨(附著力≥8N/cm):適用于粗糙阻焊層(如無(wú)鹵素阻焊層、沉金表面)或戶外 PCB,需額外添加附著力促進(jìn)劑,適合工業(yè)、汽車場(chǎng)景。
某戶外 LED PCB 的絲印油墨附著力僅 4N/cm,6 個(gè)月后因雨水沖刷脫落;更換高附著力油墨(附著力 9N/cm)并涂覆保護(hù)劑后,2 年無(wú)脫落。
按顏色與透明度分類選型:
不透明油墨(主流):白色、黑色、黃色等,覆蓋力強(qiáng)(1-2 層即可完全遮蓋阻焊層),適用于多數(shù) PCB;
透明油墨(特殊需求):僅用于需要顯示阻焊層顏色的場(chǎng)景(如透明 PCB),覆蓋力弱(需 3-4 層),附著力較低(≤4N/cm),使用較少。
油墨黏度與觸變性:
黏度:絲網(wǎng)印刷的油墨黏度需控制在 10000-30000cP(25℃,用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)量),黏度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致絲印線條斷裂,過(guò)低會(huì)導(dǎo)致油墨擴(kuò)散(字符模糊)。例如,白色絲印油墨的黏度在 20000cP 時(shí),絲印字符邊緣清晰;黏度降至 5000cP 時(shí),字符出現(xiàn)毛邊;
觸變性:油墨需具備 “觸變性”(攪拌時(shí)黏度降低,靜置時(shí)黏度升高),確保絲印時(shí)油墨易流動(dòng),絲印后快速定型,避免流掛。
二、絲網(wǎng)制作:精準(zhǔn)復(fù)刻絲印圖案
絲網(wǎng)是絲印的 “模板”,需將設(shè)計(jì)好的絲印圖案(文字、符號(hào))制作在絲網(wǎng)上,核心工藝包括 “絲網(wǎng)選擇”“感光膠涂覆”“曝光顯影”。
絲網(wǎng)選擇:
材質(zhì):尼龍絲網(wǎng)(成本低,彈性好,適合普通油墨,耐溶劑性一般)或聚酯絲網(wǎng)(耐溶劑性好,精度高,適合高附著力油墨、高溫油墨);
目數(shù):目數(shù)(每英寸的網(wǎng)孔數(shù))決定絲印精度,普通絲印選 200-300 目(字符高度≥1.0mm),精細(xì)絲?。ㄗ址叨?0.8-1.0mm)選 300-400 目,目數(shù)越高,線條越細(xì)膩,但油墨透過(guò)量越少(需增加絲印次數(shù))。例如,200 目絲網(wǎng)適合 1.5mm 高度的字符,400 目絲網(wǎng)適合 0.8mm 高度的字符;
張力:絲網(wǎng)張力需均勻(25-35N/cm),張力不均會(huì)導(dǎo)致絲印圖案變形。新絲網(wǎng)需先拉伸(張力 30N/cm),靜置 24 小時(shí)后再使用,避免后期收縮。
感光膠涂覆:
感光膠類型:水性感光膠(環(huán)保,適合尼龍絲網(wǎng))或油性感光膠(耐溶劑性好,適合聚酯絲網(wǎng)、高溫油墨);
涂覆厚度:濕膜厚度 10-20μm(用濕膜測(cè)厚儀測(cè)量),厚度過(guò)厚會(huì)導(dǎo)致字符邊緣模糊,過(guò)薄會(huì)導(dǎo)致圖案斷裂;
涂覆方式:手工涂覆(小批量)或機(jī)器涂覆(大批量),需均勻涂覆 2-3 層,確保無(wú)氣泡、無(wú)漏涂;
干燥:涂覆后在 60-80℃烘箱中干燥 30-60 分鐘,確保感光膠完全干燥(含水量≤1%)。
曝光與顯影:
曝光:將制作好的絲印菲林(包含設(shè)計(jì)圖案,黑白分明)覆蓋在絲網(wǎng)上,用紫外線曝光機(jī)(波長(zhǎng) 365nm,能量 50-100mJ/cm2)曝光,曝光時(shí)間根據(jù)菲林厚度調(diào)整(通常 30-60 秒),確保感光膠充分固化;
顯影:用顯影液(水性感光膠用清水,油性感光膠用專用顯影液)沖洗未曝光的感光膠,露出網(wǎng)孔(形成絲印圖案),顯影時(shí)間 1-2 分鐘,避免過(guò)度顯影(導(dǎo)致圖案損壞)或顯影不足(殘留感光膠堵塞網(wǎng)孔);
檢查與修復(fù):顯影后檢查絲網(wǎng)圖案,若有斷線或漏孔,用補(bǔ)邊膠修復(fù);合格后在 80℃烘箱中干燥 30 分鐘,完成絲網(wǎng)制作。
三、絲印操作:確保圖案 “定位精準(zhǔn)、清晰均勻”
絲印操作是將油墨通過(guò)絲網(wǎng)轉(zhuǎn)移到 PCB 表面的核心環(huán)節(jié),需控制 “定位”“刮墨”“油墨量”,核心步驟包括:
PCB 定位:
定位方式:采用 “基準(zhǔn)點(diǎn)定位”,通過(guò) CCD 相機(jī)識(shí)別 PCB 上的基準(zhǔn)點(diǎn)(與絲網(wǎng)上的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)齊),定位精度 ±0.05mm;小批量手工絲印用定位治具(如夾具固定 PCB),定位精度 ±0.1mm;
清潔:絲印前用壓縮空氣(壓力 0.3MPa)吹掃 PCB 表面,去除灰塵、油污,避免影響油墨附著力;若 PCB 表面有氧化,用異丙醇擦拭清潔。
刮墨操作:
刮刀選擇:橡膠刮刀(硬度 60-80 Shore A,硬度低適合粗糙表面,硬度高適合光滑表面),刮刀角度 30-45°(角度越小,油墨量越多;角度越大,油墨量越少);
刮墨速度:50-100mm/s,速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致油墨量不足(字符過(guò)細(xì)),速度過(guò)慢會(huì)導(dǎo)致油墨擴(kuò)散(字符模糊);
刮墨壓力:10-20N/cm2,壓力過(guò)小會(huì)導(dǎo)致油墨透過(guò)量不足(字符不清晰),壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致絲網(wǎng)變形(圖案偏移);
絲印次數(shù):普通油墨 1 次即可(厚度 10-15μm),精細(xì)字符或透明油墨需 2 次(厚度 20-25μm),第 2 次絲印需在第 1 次干燥后進(jìn)行(避免油墨混合)。
油墨控制:
油墨攪拌:絲印前需攪拌油墨(2-3 分鐘),確保顏色均勻、無(wú)沉淀;若黏度過(guò)高,加入專用稀釋劑(添加量≤5%),調(diào)整至目標(biāo)黏度;
油墨回收:絲印過(guò)程中,多余的油墨需及時(shí)回收(避免干結(jié)),回收的油墨可重新攪拌后使用(僅限同批次);
避免污染:不同顏色的油墨需用不同的絲網(wǎng)與刮刀,避免顏色混雜(如白色油墨混入黑色)。
四、固化定型:提升絲印標(biāo)簽的 “耐溫性與耐磨性”
固化是讓絲印油墨從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程,需控制 “溫度”“時(shí)間”,確保油墨完全交聯(lián),核心工藝包括:
預(yù)固化(可選):
適用場(chǎng)景:絲印后油墨流動(dòng)性強(qiáng)(如低黏度油墨)或字符精細(xì)(≤1.0mm),需先預(yù)固化固定形狀;
參數(shù):溫度 60-80℃,時(shí)間 15-30 分鐘,確保油墨表面干燥,無(wú)流掛。
主固化:
溫度與時(shí)間:根據(jù)油墨類型調(diào)整,普通耐溫油墨(150-200℃):120-150℃,30-60 分鐘;中溫耐溫油墨(200-260℃):150-180℃,60-90 分鐘;高溫耐溫油墨(>260℃):180-200℃,90-120 分鐘;
固化方式:烘箱固化(小批量)或隧道爐固化(大批量,溫度均勻性 ±5℃),確保 PCB 各區(qū)域溫度一致,避免局部過(guò)熱導(dǎo)致油墨變色;
冷卻:固化后自然冷卻至室溫(25℃),避免快速冷卻(如風(fēng)扇直吹)導(dǎo)致油墨開(kāi)裂。
后固化(特殊需求):
適用場(chǎng)景:汽車、航空航天 PCB,需長(zhǎng)期耐高溫(>150℃),主固化后需額外后固化;
參數(shù):溫度 200-220℃,時(shí)間 2-4 小時(shí),進(jìn)一步提升油墨的交聯(lián)度與耐溫性。
五、質(zhì)量檢測(cè):確保絲印標(biāo)簽符合標(biāo)準(zhǔn)
絲印標(biāo)簽需通過(guò) “外觀檢測(cè)”“性能測(cè)試”,合格后方可進(jìn)入下一環(huán)節(jié),檢測(cè)項(xiàng)目包括:
外觀檢測(cè):
清晰性:字符無(wú)模糊、無(wú)斷線、無(wú)毛邊,用 20 倍放大鏡觀察,筆畫連續(xù);
位置:無(wú)偏移(偏移量≤0.1mm),無(wú)遮擋焊盤、過(guò)孔;
顏色:顏色均勻,無(wú)色差(與標(biāo)準(zhǔn)色卡對(duì)比,ΔE≤1.5);
缺陷:無(wú)氣泡、無(wú)針孔、無(wú)脫落,氣泡直徑≤0.2mm(單個(gè)),針孔數(shù)量≤1 個(gè) /dm2。
性能測(cè)試:
附著力測(cè)試:按 IPC-TM-650 2.4.10,用 3M 610 膠帶粘貼絲印表面,快速剝離(180°),無(wú)油墨殘留;
耐磨性測(cè)試:按 ASTM D2267,用橡皮擦(500g 壓力)擦拭 10 次(普通 PCB)或 50 次(工業(yè) PCB),無(wú)明顯磨損;
耐溫性測(cè)試:按 IPC-TM-650 2.6.7,在目標(biāo)溫度下放置 1 小時(shí),冷卻后無(wú)變色、脫落;
耐濕性測(cè)試:按 IPC-TM-650 2.6.3.3,在 40℃、93% RH 下放置 1000 小時(shí),無(wú)模糊、脫落。
PCB 絲印標(biāo)簽的制造工藝需 “精細(xì)化”,從油墨選型到質(zhì)量檢測(cè),每一步都需匹配 PCB 的應(yīng)用場(chǎng)景與標(biāo)準(zhǔn)要求。只有嚴(yán)格控制工藝參數(shù),才能生產(chǎn)出 “清晰、耐磨、耐溫” 的絲印標(biāo)簽,確保其在 PCB 全生命周期中發(fā)揮作用。

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