為什么PCB阻焊層會(huì)出現(xiàn)氣泡？如何通過工藝優(yōu)化徹底解決？
來源：捷配
時(shí)間: 2025/12/18 10:27:05
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在 PCB 阻焊工藝中，氣泡缺陷是讓很多工程師頭疼的問題。這些分布在阻焊層表面或內(nèi)部的小氣泡，不僅影響電路板的美觀度，還可能導(dǎo)致阻焊層開裂、脫落，進(jìn)而引發(fā)絕緣失效。
問：專家您好，PCB 阻焊氣泡具體表現(xiàn)為什么樣？不同類型的氣泡危害有區(qū)別嗎？
答：PCB 阻焊氣泡，是指阻焊油墨在固化過程中，內(nèi)部或表面形成的圓形或橢圓形的凸起，大小從幾微米到幾毫米不等。根據(jù)氣泡的位置，可分為表面氣泡和內(nèi)部氣泡兩種。表面氣泡會(huì)直接破壞阻焊層的平整度，影響后續(xù)的絲印、貼裝工藝；內(nèi)部氣泡則更為隱蔽，初期可能無法通過目視發(fā)現(xiàn)，但在 PCB 的使用過程中，隨著溫度變化、機(jī)械振動(dòng)，內(nèi)部氣泡會(huì)逐漸膨脹，導(dǎo)致阻焊層開裂，使銅箔裸露，引發(fā)氧化、短路等問題。尤其是對(duì)于高可靠性要求的航空航天、汽車電子領(lǐng)域，阻焊氣泡是絕對(duì)不允許出現(xiàn)的致命缺陷。
問：阻焊氣泡的產(chǎn)生，到底是哪些環(huán)節(jié)出了問題？
答：阻焊氣泡的形成，本質(zhì)上是阻焊油墨中的氣體未能及時(shí)排出，在固化過程中被包裹在油墨內(nèi)部或表面導(dǎo)致的。具體成因主要包括以下五個(gè)方面：
- 阻焊油墨本身的問題：如果選用的阻焊油墨儲(chǔ)存時(shí)間過長、儲(chǔ)存環(huán)境不當(dāng)（如高溫、潮濕），油墨中的樹脂和固化劑會(huì)發(fā)生部分反應(yīng)，產(chǎn)生小分子氣體；另外，油墨在攪拌過程中，如果攪拌速度過快，會(huì)引入大量空氣，形成氣泡，若這些氣泡未及時(shí)排出，就會(huì)殘留在油墨中。
- PCB 基材的水分殘留：PCB 基材（如 FR-4）在生產(chǎn)、儲(chǔ)存過程中會(huì)吸收空氣中的水分。如果阻焊涂覆前，沒有對(duì)基材進(jìn)行充分的干燥處理，在固化過程中，基材內(nèi)部的水分會(huì)受熱蒸發(fā)，形成水蒸氣，沖擊阻焊油墨，進(jìn)而形成氣泡。
- 阻焊涂覆工藝不當(dāng)：以絲網(wǎng)印刷為例，如果刮刀壓力過大、速度過慢，會(huì)導(dǎo)致油墨在印刷過程中被過度擠壓，空氣被包裹在油墨與基材之間；另外，如果網(wǎng)版與 PCB 之間的間隙過大，印刷后油墨回彈不均勻，也容易產(chǎn)生氣泡。
- 預(yù)烘環(huán)節(jié)參數(shù)不合理：阻焊涂覆后，需要進(jìn)行預(yù)烘處理，目的是去除油墨中的溶劑，防止后續(xù)曝光時(shí)出現(xiàn)針孔。如果預(yù)烘溫度過低、時(shí)間過短，溶劑無法充分揮發(fā)，殘留在油墨中的溶劑會(huì)在固化階段受熱膨脹，形成氣泡；反之，預(yù)烘溫度過高、時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致油墨表面過早固化，內(nèi)部溶劑無法排出，同樣會(huì)形成氣泡。
- 固化環(huán)節(jié)溫度曲線失控：阻焊固化是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要遵循 “逐步升溫” 的原則。如果固化爐的升溫速率過快，油墨內(nèi)部的溶劑和氣體來不及排出，就會(huì)被封存在阻焊層內(nèi)，形成氣泡；另外，固化溫度過高，會(huì)導(dǎo)致油墨發(fā)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，也會(huì)引發(fā)氣泡缺陷。
問：針對(duì)以上成因，我們可以采取哪些針對(duì)性的解決措施？
答：根治阻焊氣泡缺陷，需要從 “油墨管控、基材處理、工藝優(yōu)化、固化曲線調(diào)整” 四個(gè)方面入手，建立系統(tǒng)性的解決方案：
- 嚴(yán)格管控阻焊油墨質(zhì)量
- 選用優(yōu)質(zhì)阻焊油墨：優(yōu)先選擇品牌廠家生產(chǎn)的油墨，確保油墨的穩(wěn)定性和兼容性；同時(shí)，根據(jù) PCB 的應(yīng)用場景選擇合適類型的油墨，如耐高溫、低收縮率的油墨。
- 規(guī)范油墨儲(chǔ)存與使用：阻焊油墨應(yīng)儲(chǔ)存在陰涼干燥的環(huán)境中，溫度控制在 5-25℃，避免陽光直射；使用前，提前將油墨從冷庫中取出，回溫至室溫（一般需要 24 小時(shí)），然后進(jìn)行低速攪拌（攪拌速度控制在 300-500r/min），攪拌時(shí)間為 10-15 分鐘，攪拌后靜置 15-30 分鐘，讓油墨中的氣泡自然排出。
- 徹底去除基材水分
- 在阻焊涂覆前，增加基材干燥工序：將 PCB 放入烘箱中，在 100-120℃的溫度下干燥 30-60 分鐘，去除基材內(nèi)部的水分；對(duì)于高濕度地區(qū)，可適當(dāng)延長干燥時(shí)間。
- 優(yōu)化儲(chǔ)存環(huán)境：PCB 基材和半成品應(yīng)儲(chǔ)存在干燥房內(nèi)，濕度控制在 40% 以下，避免吸收空氣中的水分。
- 優(yōu)化阻焊涂覆與預(yù)烘工藝
- 絲網(wǎng)印刷工藝調(diào)整：合理設(shè)置網(wǎng)版與 PCB 的間隙，一般控制在 1-2mm；調(diào)整刮刀參數(shù)，壓力以 1.0-2.0kg/cm² 為宜，速度保持在 60-100mm/s，確保油墨均勻涂布，避免空氣包裹。
- 預(yù)烘工藝參數(shù)優(yōu)化：采用 “階梯式預(yù)烘”，先在 60℃下預(yù)烘 10 分鐘，再升溫至 80℃預(yù)烘 20 分鐘，確保油墨中的溶劑逐步揮發(fā)；預(yù)烘后的 PCB 表面應(yīng)無粘手現(xiàn)象，同時(shí)避免表面過早固化。
- 精準(zhǔn)控制固化溫度曲線
- 固化爐溫度曲線設(shè)置遵循 “慢升溫、穩(wěn)保溫、緩降溫” 的原則：升溫速率控制在 2-3℃/min，升溫至 150℃后，保溫 60-90 分鐘，然后以 1-2℃/min 的速率降溫至室溫。
- 定期校準(zhǔn)固化爐溫度：使用溫度測試儀對(duì)固化爐內(nèi)的溫度分布進(jìn)行檢測，確保各區(qū)域溫度均勻，避免局部過熱。
- 增加脫泡工序
- 對(duì)于高粘度的阻焊油墨，可在攪拌后使用真空脫泡機(jī)進(jìn)行脫泡處理，真空度控制在 - 0.09MPa，脫泡時(shí)間為 20-30 分鐘，徹底去除油墨中的氣泡。
問：在實(shí)際生產(chǎn)中，如何快速判斷阻焊氣泡的成因？
答：可以通過 “氣泡位置 + 形態(tài)” 來快速判斷：如果氣泡主要分布在阻焊層表面，且大小不一，大概率是油墨攪拌時(shí)引入的空氣或預(yù)烘不充分導(dǎo)致的；如果氣泡分布在阻焊層內(nèi)部，且與基材界面相連，大概率是基材水分殘留導(dǎo)致的；如果氣泡呈規(guī)律性分布，可能是固化溫度曲線失控或網(wǎng)版印刷參數(shù)不當(dāng)導(dǎo)致的。通過這種方法，可以快速定位問題根源，采取針對(duì)性措施。
阻焊氣泡缺陷的根治，關(guān)鍵在于 “氣體排出”。無論是油墨中的空氣、基材中的水分，還是溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的氣體，都需要在固化前通過合理的工藝手段排出。捷配 PCB 通過引入真空脫泡設(shè)備、優(yōu)化固化溫度曲線，結(jié)合嚴(yán)格的來料檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了阻焊氣泡缺陷的 “零容忍”，為客戶提供高品質(zhì)的 PCB 產(chǎn)品。
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