LED灯用印制板阻焊颜一致性研究
赵宏静 龙亚山
（通元科技（惠州）有限公司，广东 惠州 ５１６００５）
摘 要 ＬＥＤ产品随着像素与分辨率的不断提高，灯珠间距不断减小，ＰＣＢ的阻焊面将成为显
示屏产品的第一直接外观面。阻焊墨的一致性已成为ＬＥＤ ＰＣＢ的关键管控项目。本
文研究ＬＥＤ板阻焊网印到表面处理的各个环节对墨的影响，进而研究控制墨一致
性的有效方案。
关键词 发光二极管灯；印制板；阻焊颜；一致性；网版印刷
中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2021）01-0023-06 The study on soldermask color consistency for LED PCB
Zhao Hongjing Long Yashan
Abstract With the improvement of pixel and resolution of LED products, the distance between lamp beads decreases, and the soldermask surface of the PCB will become the first direct appearance surface of the display screen product. Solder mask color consistency has become a key control project for the LED PCB. In this paper, we study the influencing factors of solder mask color during silk screen to finish treatment. Then study the effective programme to control the solder mask color consistency.
Key words LED Lamp; PCB; Solder Mask Color; Consistency; Screen Printing
0 引言
LED（发光二极管）显示屏产品目前市场前景一片兴旺，各种各样的LED类型产品百花齐放。正装、倒装、Mini LED、Micro LED以及COB等不同类型的LED产品，均存在一个共同的特征，不同拼接屏之间灯珠面的产品外观决定着最终产品的成品外观。当灯珠间距较大时，可采用贴面罩的方法来确保产品外观颜的一致性，但随着像素与分辨率的不断提高，灯珠间距不断减小，已没有足够的空间贴面罩。当灯珠间距小于1.5 mm时，PCB板的阻焊面将成为显示屏产品的第一直接外观面。阻焊油墨厚度及颜受到PCB制程中各种因素的影响，在实际生产中存在颜差异，导致产品在拼接成成品后外观出现颜深浅不一的块。阻焊颜的一致性已成为LED及COB PCB的关键管控项目。本文研究在 LED及COB板阻焊网印到表面处理的各个环节中，通过测量度来定量衡量颜变化，分析各生产环节对颜的影响，进而研究控制颜一致性的有效方案。 1 颜指标
颜用L、a、b 3个值表示，并用三维坐标来定义。L为Z轴代表亮度，其值从0（黑）~255（白），L 值越大颜越白，度越高。
A、b 是X、Y轴，a
值代表绿红轴上颜的饱
和度，负值表示绿，正值表示红，a 值越大颜越红；b 值代表蓝黄轴上颜的饱和度，负值表示蓝，正值表示黄，b 值越大颜越黄。LED 产品主要使用哑光黑油墨，主要考量油墨的度L 值，颜深浅不做要求，但一致性是关键指标。颜指标示意图见图1所示。
图1 颜指标示意图
2 实验检测方案
2.1 制作流程及测量节点
制作流程参照常规LED/COB 板阻焊丝印流程及表面处理流程，分别在丝印预烤后、阻焊曝光后及表面处理喷砂后进行墨测量，流程及测量节点见图2所示。
图2 流程及测量节点示意图
2.2 检测仪器
测量仪器为分光测仪，仪器型号为：TS7700，生产厂家为：深圳市三恩时仪器科技有限公司。
2.3 检测方案
取某型号生产板200块，每块板编号跟踪识别，对应测量和记录。制作过程中的所有相关动作依据编号进行记录，使用差仪在各测量节点测量度，并记录其度L 值。每块板固定选取3个测量位置（见图3），分别如下。 （1）位置A ：板边基材区（盖油）。（2）位置B ：板边模拟焊盘区（全盖油）。（3）位置C ：板内单元区。
图3 测量位置示意图
非pvc软袋2.4 评估项目
（1）墨亮度L 值与油墨厚度对应关系；
（2）对比同一状态不同位置度差异，以及波动区间；
（3）对比不同状态相同位置度差异，以及波动区间；
（4）对比相同度板外观效果，评估度量化值L 与人眼感知的对应关系。
3 测试数据统计
3.1 油墨厚度（印油次数）与墨度L 值的对应关系
在其它条件不变的情况下，对全铜板、黄及黑基板分别印一次、二次黑哑光油墨，对比油墨度L 值，数据表明，油墨越厚，颜越深，L 值越小。具体数据见表1。
黄光板 26.18 23.38黑PP 光板 26.11 25.01
3.2 预烤后、曝光后、后烤/喷砂后阻焊油墨度变化
在预烤后、曝光后和后烤/喷砂后，对各编号板测量板上A\B\C 位置的L 值，统计总体差异，统计数据见表
2
。[有附表：原始度检测数据，篇幅有限不再详列]
势，例如预烤后的变化趋势（见图4）。
曲线上的数据缺失点是由于丝印过程中因不下油、印油不均等影响导致，为最大程度展示整个丝印过程的原貌，特保留这些断点。变化趋势图中标识了生产过程中的动作。[加油、索纸有原始度检测数据，篇幅有限不再详列]
3.3 A 区、B 区、C 区阻焊油墨度变化
相同位置不同工序分析，对各编号板不同测量节点测量板上各区的L 值，统计总体差异，统计
数据（见表3）。
依据制作顺序，观察制作过程中L 值的变化趋势，例如基材A 区变化趋势（见图5）。
3.4 阻焊油墨厚度变化
对同批次不打钉床丝印的LED 板，随机抽取30 PCS ，切取5个固定位置测量基材位油墨厚度，不同位置平均油墨厚度35.2 μm~41.8 μm 不等。测量数据（见表4）。将各点厚度数据使用雷达图可以直观的显示出差异（见图6）。
模拟焊盘B 区 70.92 69.35 1.57 70.22 -1.43 板内C 区 70.26 68.88 1.38 69.62 -0.6曝光后 基材A 区 72.42 70.53 1.89 71.46 / 模拟焊盘B 区 71.58 69.18 2.4 70.16 -1.3 板内C 区 70.32 69 1.32 69.55 -0.61后烤及喷砂后 基材A 区 71.04 69.62 1.42 70.31 / 模拟焊盘B 区 69.79 68 1.79 69.24 -1.07 板内C 区 / / / / /
图4 预烤后L值数据变化趋势图
曝光后 72.42 70.53 1.89 71.46 -0.19 后烤及喷砂后 71.04 69.62 1.42 70.31 -1.35模拟焊盘B 区 预烤后 70.92 69.35 1.57 70.22 / 曝光后 71.58 69.18 2.4 70.16 -0.06 后烤及喷砂后 69.79 68 1.79 69.24 -0.92板内C 区 预烤后 70.26 68.88 1.38 69.62 / 曝光后 70.32 69 1.32 69.55 -0.07 后烤及喷砂后 / / / /
/
当度偏差在1.0以内，人眼观察不到明显差。当度偏差达到1.2以上时，人眼比对能发现轻微差，度数值越大，油墨颜越浅，对比图见图7所示。
电容式料位计图5 基材A区L值数据变化趋势图
1 33.7 34.3 34.9 37.7 41.8 8.1
2 35 37.7 37.7 38.4 41.8 6.8
3 36.
4 38.4 38.4 39.1 40.4 44 33.7 35.7 36.4 37 39.7 6
波纹管换热器5 35 40.4 42.4 43.1 45.1 10.1(略) - - - - - -25 32.3 34.3 36.4 37.7 37.7 5.42油墨丝印
钢段6 34.3 36.4 3
7 39.7 41.1 6.827 34.3 35.7 37 39.7 41.1 6.82
8 35.7 36.4 36.4 39.7 40.4 4.72
9 30.3 38.4 38.4 39.1 39.7 9.430 36.4 37.7 37.7 38.4 40.4 4平均 35.2 37.5 38.9
40.2
41.8 6.6
图6 基材油墨厚度分布图
图7 不同度板对比图（偏差≥1.2）
4 测试数据分析
4.1 不同位置、不同模块、不同状态跟踪对
比分析
对不同位置、不同模块、不同状态跟踪测量阻焊油墨的度，横向、纵向进行对比，对比图见图8。
（2）相同位置曝光后比曝光前度稍小（约0.2以内），曝光时，油墨发生光聚合反应，导致颜轻微变深。
（3）后烤喷砂后度L降幅明显变大，达到0.9~1.35，喷砂工艺导致油墨粗糙度增大、颜也变化。
4.2 制作过程中L值的变化趋势分析
依据制作顺序，对比生产动作与L值变化，对变化趋势进行对比，有以下关系：
（1）网印过程中一个添加油墨或索纸的周期内，度呈现逐渐下降趋势，油墨在印刷过程中，因环境抽风与油墨稀释剂挥发，导致粘度逐渐升高，油厚逐渐变厚。
（2）每一次人工加油或索纸，都引起度的跳跃变化，加油后油墨粘度下降，索纸后网板上油墨被粘走，导致印到板件上的油墨厚度变薄。
（3）按网印顺序测量的度数据体现，在丝印过程中，操作人员添加油墨、索纸的时机有所滞后，往往是度急剧下降的时候才被动加油墨或索纸，对应油墨越来越干，下油困难，在印板过程中已能被操作员明显感知到或在板上呈现出油墨不均。而加油或索纸动作对原有的粘度、下油量的影响过大，导致板件上油厚波动较大，分析认为是引起同批板油墨差大的根本原因。
4.3 油墨厚度差异、后制程影响、检测仪器与人眼感知对比分析
（1）从同批次板基材位油厚实测情况分析，网印油厚介于30.3~48.5 μm以内，批次极差达到18.2 μm，同一片板极差最大11.5 μm，且10 μm以上占比10%，极差5 μm以上占比70%。数据表明，除不同板的厚度有差异外，同一片板不同位置油厚也存在一定差异，此差异与刮刀平整度、机台网印手臂水平度，网印压力、网印过程中刮刀位置重复精度（气缸气压调节）等均有关系，以上因素是引起同块板不同单元油墨差的根本原因。
（2）不同位置油墨在不同制程状态下，度极差范围均在2.0左右，即网印处产生的度波动范围，在后制程处理后无明显变化。
（3）测仪所测油墨度与人眼感观无法很好匹配，当度测量值偏差在1.0以内时，人眼感觉不出颜差异。度偏差达到1.0以上时，可以看出轻微颜差异，数值越大，颜越浅，但仅限于阻焊显影前测量。焊盘高亮混杂将严重影响颜的判断。
5 结束语
钢碗本文通过对墨的专项研究，探讨了以分光测仪测量油墨表面度来定量评价墨和追踪墨变化的可行性。从测试数据分析来看，网印环节不同板件产生了2.0左右的度偏差，主要源自于生产过程中的黏度自然变化以及添加油墨、索纸等带来的黏度的突变。同时，网印设备精度带来同一片板不同位置的油厚偏差（约12 μm以内）及度的偏差（约0.6左右）。
由于度测量值与人眼感观无法精确匹配，且测量结果易受到高亮度焊盘的干扰，此方法仅局限于纯油墨表面的测量。尽管度测量不失为一种有效的追踪过程变异的方法，但不适用于成品油墨颜的分拣。
图8 不同位置、不同模块、不同状态阻焊油墨的度对比图
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议