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）

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：

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)
2.5	5	6	7	8
3	6	7	8	9
3.5	7	8	9	10
4	7	8	9	10
5	8	9	10	11
5.5	8	9	10	11
6	9	10	11	12

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
SLOT 孔短轴长mm	辘板方向	总孔数	16mil	20mil	24mil	32mil	总穿孔数	比例
2.5	垂直	384	2	1	0	0	3	0.78%
3	垂直	384	3	2	2	0	7	1.8%
3.5	垂直	384	4	1	2	1	8	2.1%
4	垂直	384	3	1	2	1	7	1.8%
4.5	垂直	384	10	7	5	2	23	6%
5	垂直	384	18	6	4	3	31	8.1%
6	垂直	384	14	7	4	2	27	7.0%
Total	/	/	54	25	19	8	106	/

分析:将破孔率和SLOT 孔短轴长度绘成以下二维图：

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	1.5mil	106	3.94%
2688	垂直	2.0mil	0	0

（表三）

总Slot孔数	辘板方向	出板温度	穿孔数	比例
2688	垂直	53℃	106	3.94%
2688	垂直	42℃	89	3.3%

（表四）

总Slot 孔数	辘板方向	冲板压力	穿孔数	比例
2688	垂直	1.7bar	106	3.94%
2688	垂直	1.2bar	49	1.82%

（表五）

总Slot 孔数	辘板方向	辘板压力	穿孔数	比例
2688	垂直	3.5bar	106	3.94%
2688	垂直	4.0bar	121	4.5%

（表六）

总Slot 孔数	辘板方向	穿孔数	比例
2688	垂直	106	3.94%
2688	平行	197	7.3%

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
70	3.5	53℃	1.8bar	SLOT孔长方向与贴膜方向平行	22	31.4%
70	3.5	53℃	1.8bar	SLOT 孔长方向与贴膜方向垂直	6	8.56%

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
280	3.5	53℃	1.7bar	30	10.7%
280	3.5	53℃	1.2bar	4	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
420	3.5	54℃	1.7bar	7格露铜	27	6.43%
350	3.5	53℃	1.7 bar	7 格露铜	11	3.14%

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
75	105℃	43℃	3.5	8 格露铜	1.7 bar	15	20%
70	115℃	50℃	3.5	8 格露铜	1.7 bar	17	24.28%

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
24	16mil-32mil	2mil	52℃	3.5bar	8 格露铜	1.7 bar	0	0
24	16mil-32mil	1.5mil	51℃	3.5 bar	8 格露铜	1.7 bar	4	16.7%

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
280	59mil	52℃	3.5bar	8 格露铜	1.7 bar	30	10.7%
153	24mil	54℃	3.5bar	8 格露铜	1.5 bar	97	39.8%

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
70	1#	3.5bar	54℃	5	7.1%
70	2#	3.5bar	54℃	2	2.9%
70	3#	3.5bar	54℃	9	12.9%

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
140	1.7 bar	1.7 bar	48%	1	1
140	1.2 bar	1.7 bar	48%	1	2

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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