液态感光防焊绿漆之耐热性改善.PDF

工程科技與教育學刊 第九卷 第一期 民國一○一年三月 第 1～17 頁 液態感光防焊綠漆之耐熱性改善 何宗漢 1* 、楊森智2 、顏福杉1 、鄭錫勳1 、郭壽儀1 、林益生1 、邱怡禎1 1 國立高雄應用科技大學化學工程與材料工程系 2 長興化學工業股份有公司 *通訊作者電子郵件：E-mail: thho@cc.kuas.edu.tw 摘 要 本研究針對提升防焊綠漆耐熱性，藉由綠漆本身組成上與耐熱性最直接相關的熱硬化樹脂部份去調 整，選用目前市面最常用的三種環氧樹脂（o-Cresol Novalac / Phenol / DGEBA 型）進行相關綠漆製作及防 焊製程測試。首先在配方設計上，將環氧數及其他配方含量上控制為一定，讓其反應性不因原料本身擁有 環氧數多寡產生影響。製備成綠漆後，再塗佈於 PCB 基板上進行防焊製程製作，在製作過程中，發現三種 綠漆其曝光及顯影後之光固化表現水準差異不大，證明以同一支主劑和三種不同環氧樹脂分別混合，酸價 及環氧基數等反應影響關鍵因子能控制在一定。此外，以油墨退洗能力來看，o-Cresol Novalac 操作視窗寬 度較大，顯示其遇熱乾燥快，爾後由油墨 FTIR 反應性觀察及 PCB 板線路焊錫後密着性結果也證明此一論 點，所以本次實驗中以 o-Cresol Novalac Epoxy 的耐熱性最佳。然而在以塞孔綠漆板焊錫後密着性測試中， 卻發現 DGEBA Epoxy 其耐熱最佳，原因主要是由於塗佈方式是將油墨塞入通孔中，所以相較於耐熱性，油 墨本身柔韌性更為重要，在小的硬化收縮下，綠漆本身不易產生破裂，導致錫液滲入造成綠漆剝離之現象。 關鍵詞：無鉛焊錫、綠漆、熱硬化樹脂、環氧數、耐熱性、柔韌性 1.前 言 防焊綠漆從前是以熱固型環氧油墨為主流，由於電路板受高密度裝配及精密度的問題影響，開始移向 乾膜防焊綠漆 （Dry Film Solder Mask ，DFSM ）及液態感光成像防焊綠漆 （Liquid Photoimageable SolderMask ， LPSM ），雖然乾膜可以取代塞孔油墨（Hole Plugging Ink ）做蓋孔（Tenting ），卻有附著力不良之缺點。而 液態防焊綠漆在面臨板面線路變細變密時仍能在導線間可完全密接，不但附著不良問題獲得改善，同時搭 配影像轉移功能，解析與對位問題也達到要求，再加上液態感光綠漆其材料與製程花費皆較乾膜低上許多， 基於以上原因，液態感光綠漆目前已成為主流。 [1] 印刷電路板上之防焊綠漆，是提供裸露之導電線路一層耐熱抗濕耐化學品侵蝕之外不保護層以防止在 焊鉛錫時，因錫溫的高熱造成線路的短路，同時阻焊劑亦可保護金屬線路免於受溶劑及酸液的腐蝕，以維 持良好的電器絕緣性。由於此製程屬印刷電路板最後一步，為避免工程功虧一簣，對於防焊綠漆的要求也 亦趨嚴格。 [2] 此外，歐盟之有害物質限用指令已於 2006 年中開始執行，然而國內有許多中小企業迄今對此法規尚未 有通盤的了解，遑論做出有效的因應對策。在無鉛製程中，由於焊料之熔化溫度升高，因此元件與印刷電 路板之耐熱、耐濕性也必須相對提升。JEDEC 之 J-STD-020C 規範已針對無鉛元件之耐濕性提出測試之標 準，而 IPC-4701B 之印刷電路板(Printed Circuit Board; PCB)規範雖然仍屬草案，但也對 PCB 的耐熱性有所 要求，所以，對於防焊綠漆來說耐熱性的提升便是一重要課題。 [3] 液態防焊綠漆乃是組合熱硬化型綠漆的特性優點，及紫外線硬化型綠漆感光反應機構而成，其基本組 成及功能簡列於表 1.1 。[4] ©2007 National Kaohsiung University of Applied Sciences, ISSN 1813-3851 2 何宗漢、楊森智、顏福杉、鄭錫勳、郭壽儀、林益生、邱怡禎 其中硬化劑、顏料及填充料的選用，與傳統熱固型綠漆相近，而光起始劑、感光性單體、結合劑