Bài viết kỹ thuật dựa trên quy trình dành cho các nhà sản xuất bảng mạch in (PCB).
Bài viết này tóm tắt kết quả đánh giá sản xuất thực tế đối với vật liệu phim khô (dry film photoresist) Taiyada HC-1538B. Nội dung tập trung vào các yếu tố cần kiểm tra khi quan sát thấy sự khác biệt về độ đậm nhạt của vật liệu trong quá trình tạo ảnh PCB.
Kết luận chính: Sự thay đổi màu sắc có thể quan sát được trên màng phim cần được đánh giá thông qua kết quả sản xuất thực tế trong điều kiện kiểm soát, thay vì chỉ dựa vào vẻ bề ngoài.
1. Những quan sát thu được
Trong quá trình sản xuất, các cuộn phim khô loại HC-1538B cho thấy sự khác biệt rõ rệt về màu sắc; một số cuộn có màu sẫm hơn, trong khi số khác lại sáng màu hơn. Vấn đề đặt ra cho đội ngũ kỹ thuật là liệu sự khác biệt về mặt thị giác này có ảnh hưởng đến quá trình phơi sáng, hiện ảnh hay chất lượng cuối cùng của bảng mạch PCB hay không.
Vật liệu này được đánh giá thông qua toàn bộ quy trình tạo ảnh: tiếp nhận vật liệu, chuẩn bị bề mặt, phủ phim (lamination), phơi sáng bằng công nghệ LDI (Laser Direct Imaging), hiện ảnh, mạ tạo hình, ăn mòn và kiểm tra bằng hệ thống AOI (Automated Optical Inspection). Điều này rất quan trọng vì một lỗi phát hiện sau quá trình tạo ảnh có thể bắt nguồn từ các công đoạn phía sau, thay vì do chính bản thân vật liệu phim khô.
2. Các điều kiện quy trình được sử dụng để đánh giá
Các điều kiện sản xuất được ghi lại cung cấp bối cảnh cần thiết cho quá trình đánh giá. Đây là các thông số quy trình tham khảo từ trường hợp cụ thể này, không phải là thiết lập áp dụng chung cho mọi dây chuyền sản xuất bảng mạch in (PCB).
Chuẩn bị bề mặt
| Thông số | Điều kiện thực tế | Điều kiện khuyến nghị | Phạm vi tham chiếu |
|---|---|---|---|
| Tốc độ đường truyền (tốc độ vận hành) | 2.5–3.5 m/min | 3.0 m/min | 2.5–3.5 m/min |
| Nhiệt độ sấy | 90°C | 90°C | 80–95°C |
| Áp lực rửa | 1.5 kg/cm² | 1.5 kg/cm² | 1.2–2.0 kg/cm² |
| Nồng độ axit | 4.5% | 4.5% | 3–5% |
Cán màng
| Thông số | Điều kiện thực tế | Điều kiện khuyến nghị | Phạm vi tham chiếu |
|---|---|---|---|
| Tốc độ ép màng | 1.8–2.0 m/min | 1.5 m/min | 1.8–2.0 m/min |
| Nhiệt độ trục lăn trên / dưới | 110°C / 110°C | 110°C / 110°C | 110–120°C |
| Nhiệt độ bảng mạch khi đi ra | 45°C | 50°C | 45–65°C |
| Áp suất khí | 4.5 kg/cm² | 4.5 kg/cm² | 3.8–5.0 kg/cm² |
3. Phải xác minh năng lượng phơi sáng
Báo cáo ghi nhận mức kiểm soát năng lượng phơi sáng LDI nằm trong khoảng 280–300 mA, với tham chiếu kiểm soát thang đo phơi sáng (exposure-scale control) đạt khoảng 6–7 bậc. Khuyến nghị vận hành là nên kiểm tra lại năng lượng phơi sáng khoảng bốn giờ một lần khi xử lý các loại vật liệu có đặc điểm màu sắc bề mặt khác nhau.
Sử dụng thang đo phơi sáng (exposure scale) và kết quả tạo ảnh thực tế sẽ đáng tin cậy hơn là chỉ đánh giá điều kiện phơi sáng dựa trên màu sắc của màng. Điều này giúp tránh nhầm lẫn giữa sự sai lệch trong quá trình phơi sáng với các vấn đề liên quan đến vật liệu.
4. Vật liệu sẫm màu hơn có thể hiển thị hình ảnh sau phơi sáng chậm hơn
Đối với phần sẫm màu hơn của vật liệu được đánh giá, hình ảnh xuất hiện chậm hơn ngay sau khi phơi sáng. Khuyến nghị được đưa ra là nên đợi khoảng 15–30 phút (hoặc lâu hơn nếu cần thiết) trước khi tiến hành hiện ảnh, sau đó mới đánh giá kết quả hình ảnh.
Người vận hành nên tránh thay đổi các thiết lập sản xuất quá nhanh chỉ dựa trên quan sát trực quan tức thời. Việc duy trì khoảng thời gian chờ phù hợp sau khi phơi sáng có thể ngăn chặn các điều chỉnh không cần thiết, tránh tạo thêm các biến số mới trong quy trình.
5. Các điều kiện hiện ảnh phải được kiểm tra đồng bộ
Không thể đánh giá quá trình phơi sáng một cách riêng biệt. Cần đồng thời kiểm tra các yếu tố như: điểm hiện ảnh (development point), áp suất phun, nồng độ dung dịch hiện ảnh và nhiệt độ.
| Thông số hiện ảnh | Điều kiện thực tế | Phạm vi tham chiếu |
|---|---|---|
| Tốc độ hiện ảnh | 2.8–3.2 m/min | 2.8–3.2 m/min |
| Điểm hiện ảnh | Trục trên khoảng 40%; trục dưới khoảng 50% | 40–60% |
| Áp suất phun phía trên | 1.2 kg/cm² | 1.2–1.5 kg/cm² |
| Áp suất phun thấp hơn | 1.5 kg/cm² | 1.5 kg/cm² |
| Nồng độ dung dịch hiện ảnh | 1.0% | 0.8–1.2% |
| Nhiệt độ hiện ảnh | 30°C | 28–32°C |
Một phương pháp xử lý sự cố hiệu quả là đánh giá năng lượng phơi sáng, điểm hiện ảnh (developing point) và hóa chất hiện ảnh như một hệ thống thống nhất. Việc chỉ điều chỉnh một thông số mà không kiểm tra các thông số còn lại có thể khiến việc xác định nguyên nhân gốc rễ của vấn đề trở nên khó khăn hơn.
6. Các lỗi phát hiện qua AOI cần được phân tích nguyên nhân gốc rễ
Quá trình kiểm tra bằng AOI đã phát hiện một số lỗi cần được điều tra thêm. Báo cáo chỉ ra rằng một số lỗi cặn đồng và đoản mạch có liên quan đến tình trạng nhiễm bẩn hoặc sự xuất hiện của các sợi đồng (copper-wire carryover) trong quy trình mạ theo mẫu (pattern-plating). Giải pháp được khuyến nghị là bảo trì, lọc các bể mạ và cải thiện hệ thống lọc dung dịch.
Các trường hợp đoản mạch khác có liên quan đến việc bề mặt bảng mạch hoặc lớp màng khô (dry film) bị trầy xước do tác động vật lý. Các khuyến nghị được đưa ra bao gồm cải thiện quy trình xử lý vật liệu và giảm thiểu các điểm tiếp xúc gây hư hại. Những quan sát này làm nổi bật một nguyên tắc quan trọng: một lỗi xuất hiện sau công đoạn xử lý màng khô không nhất thiết đồng nghĩa với việc chính lớp màng khô đó là nguyên nhân gây ra lỗi.
7. Kết quả xác thực trong quá trình sản xuất
Vật liệu HC-1538B (loại có màu sẫm hơn) đã được đánh giá trên ba nhóm sản xuất sử dụng công nghệ LDI. Báo cáo ghi nhận tổng cộng 344 tấm mạch (panel) cùng với các kết quả về tỷ lệ đạt yêu cầu thông qua kiểm tra quang học tự động (AOI).
| Nhóm sản xuất | Số lượng | Độ rộng đường kẻ / khoảng cách tối thiểu | Hiệu suất qua kiểm tra AOI (AOI Yield). |
|---|---|---|---|
| 420792 | 120 PNL | 0.225 / 0.10 mm | 90.13% |
| 220150 | 140 PNL | 0.125 / 0.12 mm | 92.5% |
| 220874 | 84 PNL | 0.15 / 0.12 mm | 91.27% |
Kết quả theo dõi sản xuất cho thấy vật liệu HC-1538B (loại có màu sẫm hơn) đạt hiệu suất sản xuất tương đương với loại vật liệu đang được sử dụng trên dây chuyền; đồng thời, các chỉ số về sản xuất và chất lượng đều đáp ứng được các yêu cầu sản xuất đã đề ra.
8. Các khuyến nghị thực tiễn cho nhà sản xuất PCB
- Không loại bỏ phim khô chỉ dựa trên sự khác biệt về màu sắc có thể nhìn thấy được. Hãy xác nhận hiệu năng tạo ảnh và sản xuất thực tế trước.
- Thường xuyên kiểm tra năng lượng phơi sáng và sử dụng thang đo phơi sáng thay vì đánh giá bằng mắt thường.
- Nếu vật liệu sẫm màu hơn cho thấy hình ảnh xuất hiện chậm hơn, hãy dành một khoảng thời gian chờ thích hợp sau khi phơi sáng trước khi quyết định xem có cần điều chỉnh hay không.
- Kiểm tra đồng thời năng lượng phơi sáng, điểm hiện ảnh (developing point) và hóa chất sử dụng trong quá trình hiện ảnh (developing chemistry).
- Kiểm tra toàn bộ quy trình sản xuất PCB. Các vết bẩn trong quá trình mạ và vết trầy xước vật lý có thể bị nhầm lẫn với các lỗi liên quan đến phim khô (dry film).
- Sử dụng dữ liệu từ AOI (thiết bị kiểm tra quang học tự động) và dữ liệu sản xuất hàng loạt làm cơ sở vững chắc nhất để đánh giá hiệu suất vật liệu.
Kết luận
Cần xem xét các trường hợp có sự khác biệt về màu sắc trên màng khô (dry film), tuy nhiên, sự khác biệt về màu sắc đơn thuần không nhất thiết đồng nghĩa với việc có vấn đề về chất lượng chức năng. Trong quá trình đánh giá sản phẩm HC-1538B này, hiệu suất đã được kiểm chứng qua các công đoạn: chuẩn bị bề mặt, cán màng, phơi sáng bằng công nghệ LDI, hiện ảnh, mạ tạo hình, ăn mòn và kiểm tra bằng hệ thống AOI.
Việc tạo hình ảnh ổn định trên bảng mạch in (PCB) phụ thuộc vào sự kiểm soát phối hợp giữa các công đoạn: chuẩn bị bề mặt, ép màng (lamination), phơi sáng, hiện ảnh, mạ, ăn mòn và kiểm tra. Đánh giá dựa trên quy trình giúp phân biệt các vấn đề liên quan đến vật liệu với các lỗi phát sinh từ quy trình, từ đó giảm thiểu những điều chỉnh không cần thiết trong sản xuất.
Hỗ trợ kỹ thuật
Công ty TNHH Quang điện tử Taiyada Quảng Đông cung cấp màng cảm quang khô (dry film photoresist) dùng trong sản xuất bảng mạch in (PCB), đồng thời cung cấp hỗ trợ kỹ thuật dựa trên cấu trúc PCB, thiết bị và quy trình sản xuất của khách hàng.
Trang web:taiyadafilm.com
Email:dryfilmtech@gmail.com