摘要：采用噴墨打印字符工藝技術具備不需要制作網版、生產簡便、效率高、周轉更快得優勢，但在生產過程中會出現打印字符掉墨的品質不良。文章通過現場跟進分析，找到產生掉墨的真因，最終使字符掉墨不良得到很大改善。

前言

PCB（印制電路板）行業在不斷發展過程中，新設備及新工藝推陳出新，傳統的網印文字工藝在一些生產以多樣品及小批量的企業中，由網版絲印字符工藝轉變為噴墨打印工藝技術所取代。噴墨打印字符工藝，以其高清晰度，無需制作網版，生產簡便、會流轉快速等優勢取得發展，但是生產過程中經常發生一些掉墨現象，引起比例較高的報廢。本文就電路板在打印文字工序過程中，出現文字缺失的情況進行跟進分析，通過現場跟進試驗找出UV固化打印字符墨水掉墨缺陷的原因，針對產生不良的原因找到改善措施。

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UV固化打印字符掉落缺陷

掉墨不良現象案例（如圖1）。圖1（a）及1（b）中油墨脫落傾向一個方向，且在脫落區域能看到殘留UV墨膜的劃痕。

因此根據噴印文字的流程來分析，在噴完焊接面時，UV固化不完全，臺面上有板邊小銅碎殘留。在噴印元件面時，放板定位過程中板面和銅碎雜物磨擦，蹭到了文字油墨，導致文字油墨擦動，致使變形缺失或者脫落。圖1（c）（d）是在終檢時發現呈墨膜掉落缺失，是典型的和阻焊層附著力不夠，墨膜脫落導致字符殘缺不良。通過人、機、料、法、環（4M1E）方面分析，列出因果圖，對打印字符掉墨的影響找到其主要因素，從而解決掉墨問題。

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打印字符掉墨的主要影響因素

2.1 阻焊面污染對字符掉墨的影響

2.1.1 阻焊面污染原因

字符直接噴墨打印在阻焊面上脫落，因此阻焊層表面的清潔程度直接決定其字符間的結合力。對其清潔好壞的判定標準，目前大部分還是目視判定是否有明顯的痕跡殘留，通過現場跟進找到污染源。

PCB生產流程中通常是阻焊工序后即轉入字符印刷工序，阻焊工序包括：前處理→印刷→預烤→底片曝光→顯影→轉印刷字符工序。噴墨打印字符工序包括：A面文字噴墨+UV固化→B面文字噴墨+UV固化→后烤固化→轉下工序。從流程上分析，噴墨打印是在阻焊顯影后直接轉文字工序，阻焊工序沒有后烤固化，那么污染板面主要在阻焊工序的預烤、曝光、顯影，相關狀況（見表1）。

2.1.2 阻焊面污染驗證和改善

（1）經過表1的試驗，發現PCB防焊工序污染與預烤的烤箱有很大關系。后現場查看3號和5號直立式烤箱，排氣管道由于靠拐角，平行拐彎，易導致油污堆積，油漬煙霧無法及時排出倒流，污染阻焊面。阻焊面被污染導致后面噴印文字附著力差而掉墨，其特點是污染區域塊狀脫落，而無污染的阻焊面附著良好，無任何異常。經清理排氣通風管道，大保養后再次烘烤確認，噴印字符附著良好。

（2）以上文后再增加2號顯影線生產對比層板，在隧道爐烘烤試驗，發現單面掉字符，集中在板面橫向兩端。現場跟進確認，顯影后吸水棉老化干燥，不能吸水，上面殘留顯影油墨的粘性物質不斷污染板面。不良體呈現點狀，不良區域表現在短邊平行的直線上。立即更換吸水棉，驗證無掉墨異常。目前評價阻焊面清潔的標準以表面張力達因筆來衡量，感光樹脂油墨的表面張力在28 mN/m~36mN/m（28 dyn/cm~36 dyn/cm）范圍，在表面張力不合格的情況下，清洗一次會有一定改善。

（3）為了降低生產成本，提高定單價格優勢，阻焊工序引進一個新型號底片保護膜，阻焊生產試驗無異常。噴墨打印文字出現批量掉墨現象，集中體現整板性，尤其是底片印痕的地方特別明顯，排查很長時間，最終變更底片保護膜。采用沒有保護膜的底片對比生產，得到改善，后面立即換回原來品牌。最終分析新品牌底片保護膜上含有硅油成分，在曝光時粘在阻焊表面，阻礙了噴墨油墨和阻焊面間的反應。

2.2 阻焊預烤條件對噴印掉墨的影響

（1）噴墨油墨成分和阻焊油墨是一樣的，只是里面的分子結構更小，易于其流動。阻焊預烤主要是通過蒸發油墨中的溶劑，使表面油墨硬化，在曝光時不粘底片，此過程是一個溶劑受熱蒸發，使油墨由液態狀轉變固態的一個物理過程。

（2）噴墨油墨屬于雙固化油墨，UV固化是用于預固化的過程，第二步的熱固化才對油墨最后的性能起到決定作用。阻焊油墨及字符噴印油墨的反應，主要分UV光聚合反應和熱聚合反應，阻焊預烤條件75℃±3℃、15 min。預烤使油墨里面的有機溶劑完全揮發，在曝光顯影操作過程中不粘底片，此階段應避免熱聚合反應。噴墨打印字符流程是放阻焊后烤之前，按此工藝阻焊面和噴墨打印字符都經過UV光聚合，阻焊油墨和噴墨油墨最終會在后烤共同進行熱聚合反應。

（3）由上述阻焊工藝流程過程中的反應，以及噴墨打印中字符的反應可以得知：在噴印字符后，字符油墨和阻焊油墨共同進行熱聚合反應，未經過熱固的油墨在高溫中聚合分子聚集一起，形成致密的結合體。在預烤過程中，過高的溫度和超過工藝要求的烘烤時間，導致阻焊表面層油墨已經局部產生熱固聚合，就缺失了共同熱聚合的這種反應，最終導致噴墨字符結合力不夠。因此對于預固化需要嚴格控制溫度和時間，尤其是烤爐溫度的均勻性需要監控。鑒于這種原因，目前噴墨打印字符也只適合應用于噴墨字符在阻焊面上，對于特殊銅面上噴印字符，如不做特殊銅面處理，無論后面何種表面處理都會導致掉墨。目前常規做法是在文字前做銅面超粗化處理，再噴墨印刷字符可以得到解決，鑒于噴印字符的結合原理，對于銅面上印文字的保守做法，只能采用熱固油墨網印，結合力才能保證不掉字符。

.3 UV固化的能量對噴印掉墨的影響

一般新設備對UV能量有一個固定值設定，在使用一段時間后，UV燈出現壽命衰減的現象，會導致字符掉墨現象。一般噴印字符油墨要求的UV能量大于200 mJ/cm，燈光工作一定時間后需要監控其能量的穩定性，測試驗證把能量調整低于200 mJ/cm后，預固不良，在搬運過程中已碰掉，部分嚴重殘缺。

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討論和總結

（1）在實際生產過程中，遇到的字符不良現象大同小異，但產生的原因卻變化萬千，對于新興的噴墨打印工藝，還有很多不確定因素，影響其結合力導致掉墨不良。生產過程中曾遇到一款料號，阻焊采用鋁片塞孔工藝，排查了上述原因，還是有掉墨現象，集中在BGA（球柵陣列）塞孔區域。最后發現由于塞孔孔口高于孔內，在噴墨打印字符過程中，出現不在一個平面，導致噴頭在凹下的孔區域，沒有能接觸到低洼的區域貼近噴墨，在還沒有噴到凹陷位置，UV就提前固化，致使結合力不夠。后期改善塞孔，立即得到改善。在生產中會遇到很多不同的品質問題，不能局限于本工序，尤其是相關聯的前后工序，針對缺陷的共性，找出產生問題的關鍵點，解決起來能做到立竿見影的效果。還有設備方面涉及到的噴頭異常等各種異常，有待去驗證和改善。

（2）采用噴印字符工藝產生掉墨品質不良，從現象上來分兩種情況，一種是字符和阻焊面的結合力差導致掉墨，主要原因還是從阻焊清洗不干凈，板面水跡﹑顯影殘留及消泡劑等沒清洗干凈。這從阻焊面污染，預烤時間過長，溫度過高，導致熱固化完成等方面去做跟進改善；還有一種是外力摩擦﹑刮蹭導致字符油墨的脫落，主要改善方向在于后工序規范化作業，在后工序加工過程中墊膠片等改善，預防外力導致的掉墨不良品質異常。對于銅皮上印字符，不能采用噴墨打印字符的工藝，只能使用傳統的網印熱固油墨，才能保證字符不掉墨。