專利名稱：用于沉積和分配以點(diǎn)為基礎(chǔ)的粘滯料的具有各種厚度涂層的模板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于沉積和分配以點(diǎn)為基礎(chǔ)的粘滯料的具有各種厚度涂層的模板。
本發(fā)明屬于電子部件在印刷電路表面的安裝技術(shù)和微電子技術(shù)領(lǐng)域。
在電子技術(shù)制造領(lǐng)域，厚沉積層，尤其當(dāng)該層是由軟焊膏和膏漿構(gòu)成的，通常是用注射器或印網(wǎng)印刷加工的。注射沉積是一種冒風(fēng)險(xiǎn)的方法且產(chǎn)量有限。這一現(xiàn)有工業(yè)應(yīng)用的早期方法已不能滿足目前對(duì)線路的精密度，運(yùn)轉(zhuǎn)周期，線條的清晰度和所形成的網(wǎng)格(電路)等方面的要求。
雖然，膏和漿可以通過液體分配器而沉積，但是較佳方法是使用穿過屏蔽板的絲網(wǎng)印刷，它利用一塊通過化學(xué)切割，激光切割或電成型而制取的金屬屏蔽板或模板。這三種制取方法對(duì)于尺寸大于300微米是可行的，但在實(shí)際上，仍需要處理更小的尺寸。
應(yīng)用模板，使軟膏或焊膏通過模板而沉積，使之形成所需接點(diǎn)，這是工業(yè)上最常用的方法。
目前已知的有三種模板類型即絲網(wǎng)印刷的金屬編織網(wǎng)，絲網(wǎng)印刷的聚酯編織網(wǎng)和金屬模板。它們的技術(shù)質(zhì)量按照各自的效率或含孔率，脫離接觸區(qū)，所施加的張力而判斷。
效率相當(dāng)于模板孔的充填程度，在編織模板的情形下，它隨著模板中出現(xiàn)的線的多少而變化。
脫離接觸區(qū)是一由模板和刮板所倚靠的工作位置的支承面而形成的角度。此角度越大，對(duì)模板上粘滯料的拔除越佳。脫離接觸區(qū)的取得意味著模板的顯著張力和良好的彈性形變系數(shù)。
就脫離接觸區(qū)而言，絲網(wǎng)印刷金屬網(wǎng)弱于絲網(wǎng)印刷聚酯網(wǎng)，而優(yōu)于金屬模板。
就效率和張力而言，絲網(wǎng)印刷聚酯網(wǎng)弱于絲網(wǎng)印刷金屬網(wǎng)，而絲網(wǎng)印刷金屬網(wǎng)又弱于金屬模板。
模板的加工方法和裝置還取決于沉積的質(zhì)量，這將在后文中加以描述。
本發(fā)明為補(bǔ)救上述缺陷，通過使用由設(shè)有符合所需沉積的鉆孔的、柔軟可延伸的、實(shí)心和均質(zhì)的合成材料薄片構(gòu)成的模板而提供一厚層沉積裝置。
這樣的模板已投入使用。
專利GB2054462考慮到電化學(xué)腐蝕，使用這樣的一種金屬屏蔽模板，因而去除(腐蝕掉)金屬，而不是使粘著料沉積。
專利US3981237使用將油墨印刷在織品上的一種模板，模板或屏蔽被安裝在一旋轉(zhuǎn)滾筒上。
本發(fā)明目的不同于上述專利，它側(cè)重于粘滯料的沉積和定量。
本發(fā)明的特點(diǎn)主要涉及用于沉積和分配以點(diǎn)為基礎(chǔ)的粘滯料的具有各種厚度的涂層的模板。粘著料借助于所述模板而定量，所述模板由帶有符合各點(diǎn)所需表面的傳送鉆孔、柔軟可延伸的、實(shí)心和均質(zhì)的合成材料薄片構(gòu)成，其中，與薄片厚度有關(guān)的所述鉆孔尺寸可確定沉積粘滯料的配量和控制沉積的高度。
本發(fā)明的另一特點(diǎn)在于模板的鉆孔是圓形的。
本發(fā)明再一個(gè)特點(diǎn)在于鉆孔是通過機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)的。模板較佳的是由聚酯薄片或合成材料或類似材料構(gòu)成。
本發(fā)明就裝置和實(shí)施方法而言，也涉及到模板。
為補(bǔ)救金屬網(wǎng)或聚酯網(wǎng)的絲網(wǎng)印刷屏蔽和金屬模板所遇到的問題，本發(fā)明建議使用聚酯網(wǎng)或類似物，此聚酯網(wǎng)不再由纖維構(gòu)成，而是其本身由一實(shí)心薄片構(gòu)成。此聚酯實(shí)心薄片可在所需位置用機(jī)械方法鉆孔。由于聚酯網(wǎng)是實(shí)心的，其可承受的張力高于金屬絲網(wǎng)，至少等同于金屬模板。
下述結(jié)合附圖的描述旨在更佳地理解本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)、目的和特性，而絕無對(duì)其作任何限制的意圖。


圖1表示屏蔽結(jié)構(gòu)和已知類型的模板。
圖2表示各模板的剖面圖和各自的質(zhì)量。
圖3表示進(jìn)行厚層沉積過程的視圖。
圖4表示兩個(gè)模板，其中之一按本發(fā)明實(shí)現(xiàn)，另一是已有技術(shù)的代表性模板。
圖5按本發(fā)明示出必需在印刷電路板上容納沉積的剖視圖。
圖6表示同時(shí)沉積的不同高度和直徑各粘合點(diǎn)隨著電子部件類型而變化的平面圖和剖面圖的例子。
圖7表示在不明確的電子部件焊接過程中，按本發(fā)明出現(xiàn)在橋接危險(xiǎn)的區(qū)域之間的自然阻擋層結(jié)構(gòu)例子的平面視圖。
圖8表示運(yùn)用本發(fā)明的實(shí)施例的連續(xù)線和實(shí)心表面。
圖9示意地表示各圖紙不同條件下的模板功能。
圖1示出屏蔽構(gòu)造和已知類型的模板。
在圖1中人們可觀察到由非氧化金屬纖維3構(gòu)成的網(wǎng)格2的網(wǎng)孔1和由聚酯纖維6構(gòu)成的網(wǎng)格5的網(wǎng)孔4。
網(wǎng)孔1和4具有相同的表面，但是，由于纖維3的直徑小于纖維6的直徑，因此網(wǎng)格2的效率優(yōu)于網(wǎng)格5，網(wǎng)格2和5的張力值是相同的。最終，網(wǎng)格5的脫離接觸區(qū)(hors contact)比網(wǎng)格2的好。
圖2表示各模板的截面圖和各自的品質(zhì)。
圖2示出各穿過孔的絲網(wǎng)印刷屏蔽7，8，9，10，11和12的截面圖。屏蔽7的孔側(cè)為13和14，屏蔽8的孔側(cè)為15和16，屏蔽9的孔側(cè)為17和18，屏蔽10的孔側(cè)為19和20，屏蔽11的孔側(cè)為21和22，屏蔽12的孔側(cè)為23和24，它們都具有不同的形狀。
這些形狀對(duì)應(yīng)于不同絲網(wǎng)印刷的品質(zhì)。
屏蔽被認(rèn)為由相同材料構(gòu)成的，正如圖3所示，用于通過頂部加以充填和通過下部而沉積。
孔側(cè)13和14由于在它們之間的下部比它們之間的頂部更逼近，因此，適應(yīng)于良好的充填。
孔側(cè)15和16由于它們之間的頂部比它們之間的下部更逼近，因此，適應(yīng)于良好的脫膜。
孔側(cè)17和8通常適宜于上述兩種形狀和兩種品質(zhì)之間的折衷，孔側(cè)在它們之間以等距離靠近屏蔽9的兩個(gè)表面。
孔側(cè)19和20適宜于幫助脫模的折衷形式，這是由于在它們之間的頂面的最小距離比它們之間的屏蔽10的下面更接近。
上述四種形狀適宜于實(shí)現(xiàn)化學(xué)切割。
孔側(cè)21和22適應(yīng)于典型的形狀，它們相互平行且垂直于屏蔽11。
孔側(cè)23和24適應(yīng)于由激光切割獲得的形狀。它們的形狀很接近于孔側(cè)21和22的形狀，但是，它們是凹凸不平的。
絲網(wǎng)印刷使用金屬網(wǎng)或聚酯網(wǎng)作為支座。屏蔽借助于對(duì)紫外線能感光的薄膜而完成模板。聚酯網(wǎng)可具有一定的彈性，這樣就允許脫離接觸區(qū)可延伸到3到4毫米，不使圖案變形、脫離接觸區(qū)由于其減少了側(cè)向接觸面而有助于脫模。
此脫離接觸區(qū)是極重要的，這在于它可在刮板通過期間拉開沉積材料而不閉塞網(wǎng)孔。網(wǎng)的張力越大，其扯下(拉開)和沉積越佳。
在聚酯網(wǎng)情形下，每單位長(zhǎng)度的纖維數(shù)越多，張力可能越大。于是，較多數(shù)量的纖維會(huì)使效率降低(效率為自由表面和網(wǎng)孔總面積之間的比率)。
含孔率越低，膠漿和/或粘滯料將更加難以通過，因此，使用小尺寸的孔成為不可能。
金屬網(wǎng)一般由非氧化鋼的網(wǎng)孔制成，由于它的高強(qiáng)度可提供高于聚酯網(wǎng)的含孔率(最高為70％)。由此，可降低沉積的尺寸。另一方面，脫離接觸區(qū)可能低于聚酯網(wǎng)，而同網(wǎng)扯下沉積材料的動(dòng)作更為靈敏，這樣就會(huì)使粘滯料被帶進(jìn)屏蔽中(注強(qiáng)張力接近于破壞限值)。
當(dāng)要求的沉積尺寸還要再小時(shí)，借助于金屬模板則成為必不可少的手段。在此條件下，含孔率為100％。然而，金屬模板的主要缺陷在于它實(shí)際上不容許任何脫離接觸區(qū)。金屬是不可延伸的，剛性的，其容許彎曲角度是很小的。
實(shí)際上，假想的脫離接觸區(qū)是通過將金屬模板懸掛在聚酯線制成篩網(wǎng)上而獲得的。使用金屬，則接觸區(qū)很大的。按照本發(fā)明使用柔軟可延伸的合成材料薄片，容許彎曲角可以很大，從而可獲得較小寬度的接觸面。
對(duì)于小孔而言，經(jīng)常出現(xiàn)的主要問題在于沉積在孔的側(cè)表面上的粘滯料的吸附力高于在支座上的粘滯料的吸附力。此時(shí)，不能形成沉積而粘滯料則被引導(dǎo)到模板上。
圖3表示厚沉積層進(jìn)行過程中的視圖。
圖3示出的模板25，含有纖維26和材料27和靠在模板上的刮板28，刮板將焊膏29或膏漿或其它粘性材料推動(dòng)到孔30，31和32中，當(dāng)模板25離開印刷電路33時(shí)，從孔中流出來的焊膏以點(diǎn)34的形狀沉積在印刷電路33上。
模板25的操作按照技術(shù)人員熟悉的方法進(jìn)行。它包括確保模板強(qiáng)度的纖維26和確保模板密封性的材料27。刮板28為已知類型，它具有適宜于阻止焊膏在其和模板之間通過的硬度。焊膏29是一含有不同導(dǎo)電材料成分的粘性膏。焊膏在孔30，31和32中溢出。在圖3中，孔31比孔30小得多?？?0是空的，而孔32正在進(jìn)行填充。
模板25在刮板28通過之前和之后向上張開以脫離印刷電路33。刮板同時(shí)倚靠于模板25上的焊膏29和印刷電路33上的模板25。
當(dāng)刮板25從圖3的右側(cè)向左側(cè)移動(dòng)時(shí)，則焊膏進(jìn)入孔30、32，繼之進(jìn)入孔31中。當(dāng)模板離開印刷電路33時(shí)，焊膏從這些孔中溢出。因而使焊膏29在印刷電路上形成點(diǎn)34。
人們從圖3不難理解為什么形成在模板25中的孔30，31和32的側(cè)面形狀與圖2所示的各種品質(zhì)相對(duì)應(yīng)。
人們也能理解模板25的質(zhì)量取決于最終插進(jìn)材料27中的纖維26、模板25的彈性性能和厚度以及加工孔的方法。
按照本發(fā)明，模板或絲網(wǎng)印刷屏蔽25由可延伸柔軟的合成材料，諸如聚酯或塑料或衍生物或類似物做成的實(shí)心薄板構(gòu)成，薄板較好地通過機(jī)械切割加工圓孔。
按照本發(fā)明，用于加工模板的材料適宜于承受由塑性變形所造成的局部變形，例如能允許過渡厚度余量。
本發(fā)明作為加工模板的裝置和方法，同時(shí)也涉及到模板25。
為解決聚酯網(wǎng)絲網(wǎng)印刷屏蔽或金屬網(wǎng)和金屬模板所遭遇到的困難，本發(fā)明建議使用聚酯或其衍生物的實(shí)心薄片的絲網(wǎng)印刷屏蔽。此聚酯實(shí)心薄片在所需位置用機(jī)械方法或熱加工方法鉆孔。由于聚酯網(wǎng)是實(shí)心的，允許的張力高于金屬纖維網(wǎng)及至少等于金屬模板的張力。
圖4示出含有孔35的模板42，孔35的側(cè)面36和37在電子工業(yè)方面是一傳統(tǒng)的折衷形狀，和按照本發(fā)明含有一孔39的模板38，孔的側(cè)面40和41是用機(jī)械方法加工的。
模板42是金屬的。它含有一孔35，一其側(cè)面36和37具有如圖2所示的在電子工業(yè)中常用折衷形狀。模板42承受的脫離接觸區(qū)很差，由于受到母材的限制，傾斜角度十分有限，同時(shí)還具有高摩擦系數(shù)。
符合本發(fā)明的模板38是通過機(jī)械切割加工實(shí)心聚酯薄板而制成的。它具有孔39，其側(cè)面40和41是通過鉆孔而實(shí)現(xiàn)的，從而具有如圖2所示的幾乎是完美的形狀。
模板38接受高脫離接觸區(qū)，它具有很高的傾斜角和低摩擦系數(shù)。切割形狀的精密點(diǎn)是很高的。
圖5表示按本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的模板。
圖5表示按本發(fā)明借助于刮板28通過模板25而在基片(印刷電路)33的表面上形成沉積。
接受粘滯料或膠和/或漿沉積的印刷電路具有凸起或可變厚度的凹凸不平的表面。這些凸起由于痕跡和接受范圍而出現(xiàn)。
使傳遞的粘滯料沉積在基片上所遵循規(guī)則是在模板和基片之間的精確位置上具有接觸，在此位置，刮板面對(duì)孔施加一線性壓力。如果面對(duì)孔沒有接觸，粘滯料將通過孔而被引導(dǎo)，且將以具有涂沫和毛刺的隨機(jī)方式而被容納在孔中。
在使用按本發(fā)明的薄片模板的情況下(圖5)，與低值容許彎曲半徑相結(jié)合的模板的柔軟性和可延伸性準(zhǔn)則，將使模板的變形能使其與包括最低點(diǎn)在內(nèi)的基片進(jìn)入接觸。
可事先考慮到各種加工方法但是，看來鉆圓形孔是最適用于本發(fā)明的聚酯薄片模板。
如果將切割參數(shù)予以適當(dāng)?shù)嘏浜?，清晰和明顯的刃口有可能達(dá)到0.1毫米的鉆孔直徑。
由鉆頭進(jìn)行機(jī)械加工的主要優(yōu)點(diǎn)在于，就同一鉆孔直徑而言，可使用同一鉆頭進(jìn)行加工，而不管所涉及的加工直徑的孔或開口的數(shù)量。鉆頭是一種直徑和輪廓不變的刀具，具有恒定的計(jì)算鉆削速度，它用于加工一厚度和性質(zhì)不變的材料。對(duì)所有相同的孔徑而言，就形成不變的孔徑和相同的表面狀態(tài)，孔是光滑的和具有在0.001微米(每一次激光切削為0.1微米)數(shù)量級(jí)的表面粗糙度。
按本發(fā)明應(yīng)用于薄片模板的上述參數(shù)的恒定性，以及事實(shí)上加工成相同直徑的孔是絕對(duì)地相同的，從而可嚴(yán)格地實(shí)現(xiàn)類似沉積。
鉆孔表面狀態(tài)的修改可獲得不同的結(jié)果，特別是對(duì)粘滯料的配量以及與鉆孔直徑有關(guān)的加工點(diǎn)高度(沉積高度)。
在圖9中，為方便理解起見，所示模板25一方面作用在基片(印刷電路)33上，另一方面在模板升起過程中，示出粘滯料的剝離和形成粘合點(diǎn)(沉積)的動(dòng)作。
圖6表示用于將不同電子部件固定在印刷電路上的各不同高度粘合點(diǎn)沉積例子的平面圖和剖面圖。
圖7表示在不明確的焊接過程中，通過存在橋接危險(xiǎn)區(qū)域之間的粘合點(diǎn)而構(gòu)成有形阻擋層的一個(gè)例子。
圖8表示由連續(xù)線的點(diǎn)和實(shí)心表面構(gòu)成的例子。
被懸掛在相同直徑的孔側(cè)壁上的剩余材料彼此是絕對(duì)相同的。
聚酯實(shí)心薄片不含有任何間充化合物，無任何特殊形狀。薄片厚度是不變和均質(zhì)的。
此外，所使用的聚酯是透明的，因此，模板和印刷電路的各自位置的測(cè)定是較佳的。
沉積的高度隨著孔徑，粘滯料的粘性，模板的密度和厚度以及對(duì)抗流動(dòng)(粗糙度)的力而變化。在聚酯情形下，粗糙度是恒定的，其它參數(shù)是不變的，結(jié)果是穩(wěn)定的，也就是說，對(duì)于同一孔徑，總是可獲得相同的沉積高度。使用金屬模板，粗糙度是可變的，沉積是不穩(wěn)定的。粘性相對(duì)于沉積高度而言是最具有影響的因素，粘性越低，沉積高度越接近于模板的厚度，而不論孔徑有多大。
對(duì)于高粘度的粘滯料(例如粘合沉積)，沉積的高度隨著模板的直徑和厚度而變化。對(duì)于極小的直徑(200-400微米)，沉積高度低于模板厚度?？卓捎米髻A槽，在每一次刮板移動(dòng)行程中，以與已沉積在印刷電路上的粘滯料量相當(dāng)?shù)臄?shù)量重新充填到孔中。在孔側(cè)面上的膠漿(即粘滯料)的粘附力帶動(dòng)模板上的一部分膠漿，僅僅在基片上留下另一部分膠漿。
由模板再帶動(dòng)的一部分膠漿由于孔粗糙度的穩(wěn)定性而受控制且可重復(fù)使用。對(duì)于給定的相同厚度和相同的鉆孔直徑或尺寸(800-1200微米)而言，再帶動(dòng)的部分膠漿是非常粘稠的，因此在(與模板)分離時(shí)，經(jīng)常會(huì)引起一有步驟的圓頂?shù)男纬?，其高度可達(dá)到模板厚度的1.8倍。對(duì)于超過2000微米的孔徑和相同厚度的模板，沉積高度和模板厚度是等同的。如果要求最高的厚度沉積，應(yīng)選擇最厚的模板和得知最小孔徑后而挑選適合的鉆孔直徑，沉積厚度則不論模板厚度如何將是相同的。
本發(fā)明的性能可容許共同地進(jìn)行最高和最低的并排(無任何形狀的限制)粘合接點(diǎn)。最高和最低的粘合接點(diǎn)比率為1-20是可能的。并排粘合微型電子線路和大方塊是可能的。
有關(guān)金屬模板的顯著優(yōu)點(diǎn)在于按本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的模板，盡管其張力是等值的，在沉積過程中，仍具有可獲得脫離接觸區(qū)的彈性作用，從而確保其與基片的緊密接觸。含孔率為100％，沉積尺寸仍可能成為最低的。
就軟焊膏而言，沉積的形狀較佳的是圓形的，甚至在接收區(qū)域的沉積形狀如同方形或矩形的可變形狀。圓形由于其具有最小周邊的最大面積，因而其沉積是良好的，在支座上的粘附力相對(duì)于模板的最小驅(qū)動(dòng)力而言是最大的。
膠漿或軟焊膏的微小沉積點(diǎn)通過本發(fā)明目標(biāo)的裝置達(dá)到約100微米的直徑極限和約50微米的高度極限。
補(bǔ)充實(shí)心穿孔薄片的聚酯模板品質(zhì)的其它優(yōu)點(diǎn)包括—成本至少除以3；—用于制造運(yùn)轉(zhuǎn)裝置的費(fèi)用比金屬模板少；—聚酯在酸和溶劑中不起變化；—使用壽命超過金屬模板。
模板可按要求承受永久塑料變形，如屬需要可避免印刷電路的某些區(qū)域的變形。
權(quán)利要求
1.用于沉積和分配以點(diǎn)為基礎(chǔ)的粘滯料的具有各種厚度的涂層的模板(25，38)，沉積借助于所述模板而定量，其特征在于模板由帶有符合各加工點(diǎn)表面的傳送鉆孔(39)的，可延伸而柔軟的、實(shí)心和均質(zhì)合成材料薄片構(gòu)成，與薄片厚度有關(guān)的鉆孔直徑可測(cè)定沉積粘滯料的配量和控制沉積的高度。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于可延伸的合成材料由聚酯構(gòu)成的。
3.按權(quán)利要求1或2的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于可延伸合成材料是部分或完全透明的。
4.按前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于它包括圓孔。
5.按前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于它包括一個(gè)或幾個(gè)機(jī)械刀具切割的孔。
6.按權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于刀具是一鉆頭。
7.一種絲網(wǎng)印刷屏蔽的制造方法，其特征在于加工只含有可延伸柔軟材料的實(shí)心和均質(zhì)薄片，以便于鉆孔和切割。
8.按權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于使用由聚酯構(gòu)成的可延伸柔軟合成材料。
9.按權(quán)利要求7或8的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使用部分或完全透明的合成材料。
10.按權(quán)利要求7到9的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使用一機(jī)械工具以切割合成材料薄片。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于沉積和分配以點(diǎn)為基礎(chǔ)的粘滯料的具有各種厚度的涂層的模板(25，38)。為補(bǔ)救金屬網(wǎng)或聚酯網(wǎng)的絲網(wǎng)印刷屏蔽和金屬模板所遇到困難。本發(fā)明建議使用實(shí)心和物質(zhì)的合成材料薄片(38)，較佳的是不含有纖維的聚酯。此實(shí)心聚酯薄片在所需位置上以機(jī)械方法或熱加工方法鉆孔。因?yàn)榫埘ゾW(wǎng)是實(shí)心的，其容許張力高于金屬纖維網(wǎng)和至少等于金屬模板所容許的張力。
文檔編號(hào)B41M1/14GK1148830SQ951932
公開日1997年4月30日 申請(qǐng)日期1995年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月7日
發(fā)明者弗蘭西斯·布里埃 申請(qǐng)人:弗蘭西斯·布里埃