專利名稱：拉伸孔眼掩模和安裝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在基底上沉積材料的孔眼掩模，更特別地， 涉及一種形成和使用孔眼掩模的方法，使得孔眼掩模在沉積過程中具 有想要的尺寸。
背景技術(shù)：
孔眼掩模，也稱為影孔掩模，是通常用于在基底上沉積出理想圖 案材料的裝置?？籽垩谀？梢杂糜谕ㄟ^本領(lǐng)域已知的汽相沉淀工藝在 真空沉積腔中在基底上沉積出薄膜圖案的材料，或者可以用于通過本 領(lǐng)域已知的絲網(wǎng)印刷工藝在基底上沉積出厚膜圖案的材料，例如焊膏。
理想地是希望制造出的孔眼掩模的尺寸公差可以很嚴(yán)格地控制， 從而確保其特征，例如孔眼，具有正確的大小和/或在理想的位置。另 外，希望孔眼掩模為平的，從而確保與要形成材料圖案的基底緊密接 觸，避免噴射不足。還希望孔眼掩模熱穩(wěn)定，從而在沉積溫度下不會 改變尺寸公差或平整度。最后，希望孔眼掩模的厚度很小，從而可以 獲得最小的特征尺寸和最小的沉積遮蔽。
具有非常細(xì)微特征的孔眼掩模通常是電鑄成形而不是靠蝕刻，從 而制造出不僅細(xì)小，而且其間距離也細(xì)小的孔眼。在這種工藝中，通 過在非導(dǎo)電光致抗蝕劑區(qū)域形成了圖案的導(dǎo)電心軸上選擇性地電鍍金 屬從而產(chǎn)生孔眼的結(jié)構(gòu)。形成圖案的電鍍材料，或者孔眼掩模，隨后 從心軸移除。因此孔眼掩模的溶解只受到非導(dǎo)電光致抗蝕劑溶解能力 的限制。
在電鑄工藝中，光致抗蝕劑可以在心軸上形成適合準(zhǔn)確度和精度的圖案。然而，電鍍金屬通常具有一定程度的應(yīng)力，壓縮或者拉伸， 取決于電鍍條件。當(dāng)從心軸移除之后，內(nèi)部應(yīng)力會使得孔眼掩模膨脹
(壓縮)或者收縮(拉伸)，從而造成特征位置的尺寸誤差。因此， 如果不可以增加溶解度和整體的區(qū)域，很難通過電鑄制造具有非常精 確特征位置的影孔掩模并且其成本很高。
為了通過孔眼掩模進(jìn)行汽相沉積，孔眼掩模必須保持為平的并且 與基底緊密接觸，從而避免汽相材料滲出到掩模之后到基底上的非預(yù) 計(jì)區(qū)域中。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，常常通過各種已公知方法中的一種將細(xì)小 的孔眼掩模粘到剛性框架上，并且通常在一個方向，X或者Y，的拉伸 下安裝，從而保證平整度。然而此前沒有已知的裝置在孔眼掩模的多 個方向上，例如X和Y上產(chǎn)生拉伸，因?yàn)檫@種多方向拉伸會在孔眼掩
模中產(chǎn)生撕裂或者起皺，通常是在角落處。
現(xiàn)有技術(shù)的孔眼掩模安裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)為可適應(yīng)孔眼掩模由于從汽相 沉積工藝吸收熱量而產(chǎn)生的膨脹。已經(jīng)研究出了彈簧負(fù)載安裝系統(tǒng)， 但是發(fā)現(xiàn)其均不適用，這是因?yàn)樵诳籽垩谀Ｖ袝纬伤毫押徒遣狂薨櫍?并且在任何情況下孔眼掩模的膨脹都會造成不可接受的位置誤差。
已經(jīng)使用具有很低熱膨脹系數(shù)(CTE)的影孔掩模材料，例如 Invar ,以控制孔眼掩模的膨脹。然而，即使很輕微的膨脹也會造成噴 射不足和尺寸移位。
因此，需要一種準(zhǔn)備孔眼掩模的方法，從而保證使用孔眼掩模的 時候，在孔眼用于在基底上沉積材料圖案的溫度下，孔眼掩模的尺寸 在理想的范圍內(nèi)(長度、寬度、厚度等)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，依靠孔眼掩模材料的熱收縮而在框架上伸展孔眼掩 模。更特別的，CTE相對較高的孔眼掩模安裝在CTE相對較低的框架上，且它們都處于理想的升高的溫度下。隨著框架安裝孔眼掩模的冷
卻，孔眼掩模和框架之間的CTE的差別使得孔眼掩模在至少X和Y方
向上被拉伸，因?yàn)樗还潭ㄔ诰哂休^低膨脹的框架上，不能根據(jù)其自
己的CTE膨脹。在使用時，如果溫度不超過安裝溫度，則孔眼掩模被 拉伸保持，而并不根據(jù)其自身的CTE進(jìn)行膨脹。
本發(fā)明涉及一種準(zhǔn)備和使用孔眼掩模的方法。該方法包括(a)使 得孔眼掩模的溫度升高到第一安裝溫度(Tl)，從而使孔眼掩模的尺 寸根據(jù)其熱膨脹系數(shù)(CTEam)增大，直到其至少一個尺寸為理想范圍； (b)將框架的溫度增加到Tl，從而使框架的大小根據(jù)其低于CTEam 的熱膨脹系數(shù)(CTEf)長大；(c)在溫度Tl將孔眼掩模固定安裝在 框架上；以及(d)使得安裝有框架的孔眼掩模的溫度從Tl降低，因
此CTEf和CTEam之間的差別使得框架在多于一個的尺寸上保持孔眼掩
模被拉伸，并且不會使孔眼掩模變形。
該方法還可以包括(e)在步驟(d)之后，將安裝有框架的孔 眼掩模裝到沉積真空容器中；(f)在步驟(e)之后，將沉積真空容器 排空到理想的沉積壓力；以及(g)在步驟(f)之后，在理想的沉積壓 力下，將材料從沉積真空容器中的材料沉積源通過框架安裝孔眼掩模 沉積到沉積真空容器中的基底上，其中沉積過程使得孔眼掩模和框架 的溫度增加到小于T1的第二沉積溫度(T2)，因此CTEf和CTE^使 得框架以小于步驟(d)中的拉伸在多于一個的尺寸上保持孔眼掩模被 拉伸，并且不會使孔眼掩模變形?？蛇x地，在步驟(g)的過程中可以 給框架的冷卻套提供冷卻流體。
可選地，本發(fā)明還可以包括(e)在步驟(d)之后，與基底有 效相關(guān)地定位框架安裝孔眼掩模；以及(f)在步驟(e)之后，通過框 架安裝孔眼掩模將材料沉積到基底上，其中在沉積過程中孔眼掩模和 框架的溫度為小于T1的第二環(huán)境沉積溫度(T2)。沉積材料可以是焊膏。
Tl可以作為在使用中孔眼掩模的CTE，和第二沉積溫度(T2)相 結(jié)合的函數(shù)。T2可以小于T1。
Tl可以等于T2十(Xt —Xa) / (Xt*CTEam)，其中&=孔眼掩模 在溫度Tl下的目標(biāo)尺寸；而Xa二孔眼掩模在低于T2的初始溫度TO (例如室溫或環(huán)境溫度)下的實(shí)際測量尺寸。
或者，Tl可以等于T2+ ( (Xt—Xa) / (Xt*CTEam) ) + ( (CTEf* (T1一T2) ) /CTEam)，其中X產(chǎn)孔眼掩模在溫度Tl下的目標(biāo)尺寸； 而Xa二孔眼掩模在低于T2的初始溫度TO (例如室溫或環(huán)境溫度)下 的實(shí)際測量尺寸。
可以預(yù)先確定拉伸力。
本發(fā)明還涉及一種準(zhǔn)備和使用孔眼掩模的方法。該方法包括(a) 在低于安裝溫度的沉積溫度下將材料沉積到基底上的過程中，提供在 多于一個尺寸上靠框架保持為拉伸的孔眼掩模，其中在安裝溫度下孔 眼掩模沒有被熱膨脹系數(shù)(CTE)比孔眼掩模更低的框架保持為拉伸； (b)與基底有效相關(guān)地定位框架安裝孔眼掩模；以及(c)當(dāng)框架和孔 眼掩模在沉積溫度的時候，通過靠框架在多于一個方向上保持為拉伸 的孔眼掩模在基底上沉積材料。
在步驟(b)中，框架安裝孔眼掩模也可以定位在真空沉積容器中； 并且該方法還可以包括在步驟(c)之前將真空沉積容器排空為理想的 沉積壓力。
框架安裝孔眼掩模的溫度可以對應(yīng)于用于在理想沉積壓力通過孔 眼掩模將材料沉積到基底上的過程而變化為沉積溫度?；蛘?，沉積溫度可以為環(huán)境溫度。
該方法還可以包括在孔眼掩模中電鑄形成圖案，其中電鑄成形 的孔眼掩模沒有被框架保持為拉伸，電鑄成形的孔眼掩模在沉積溫度 下具有至少一個尺寸小于理想的范圍；以及在安裝溫度下將電鑄成形 的孔眼掩模安裝到框架上，其中在沉積溫度下，框架將電鑄成形的孔 眼掩模保持為拉伸，有一個尺寸在理想的范圍。
最后本發(fā)明涉及一種框架安裝孔眼掩模，包括在沉積溫度下在多 于一個尺寸上被框架保持為拉伸的孔眼掩模，其中該框架安裝孔眼掩 模用于在基底上沉積材料。
制成該框架的材料理想地具有比制成孔眼掩模的材料更低的熱膨 脹系數(shù)(CTE)。依據(jù)該要求，框架可以由invar 、陶瓷/玻璃、kova,、 鎢、鐵/鋼、鎳或金制成，而孔眼掩?？梢杂商沾?玻璃、kovar，鎢、 鐵/鋼、鎳、金、銅、銀或鋁制成。
可以電鑄形成孔眼掩模，當(dāng)在沉積溫度下孔眼掩模沒有被框架保 持為拉伸的時候，至少有一個尺寸不是理想的范圍。電鑄成形的孔眼 掩模可以在大于沉積溫度的安裝溫度下安裝在框架上，其中在沉積溫 度下框架將電鑄形成的孔眼掩模保持為拉伸，有一個尺寸在理想的范 圍。


圖1為準(zhǔn)備根據(jù)本發(fā)明的拉伸孔眼掩模的系統(tǒng)的分解示意圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明制造的框架安裝拉伸孔眼掩模的單獨(dú)的示意圖3為根據(jù)本發(fā)明的框架安裝拉伸孔眼掩模的示意圖，其與材料
沉積源和基底有效相關(guān)地布置在沉積真空容器中，其中材料從材料沉
積源通過框架安裝拉伸孔眼掩模沉積到基底上；圖4為根據(jù)本發(fā)明的用于絲網(wǎng)印刷過程的框架安裝拉伸孔眼掩模 的示意圖；以及
圖5為框架材料和孔眼掩模材料的矩陣，示出了可以用于形成根 據(jù)本發(fā)明的拉伸孔眼掩模的可能的結(jié)合方式。
具體實(shí)施例方式
將參考附圖敘述本發(fā)明，其中相同的數(shù)字標(biāo)記對應(yīng)于相同的元件。
參考圖1，在建立拉伸狀態(tài)下孔眼掩模2的方法中，孔眼掩模2 通過任何適合的或者理想的裝置被加熱到第一安裝溫度(Tl)。 一種 將孔眼掩模2的溫度升高到Tl溫度的此類裝置是加熱塊4和加熱元件 6的結(jié)合。然而，這并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
加熱塊4由任何適合和/或理想的材料制成，其保持著與加熱塊4 接觸的加熱元件6所產(chǎn)生的熱量。可以布置與加熱塊4有效相關(guān)的溫 度傳感元件8。溫度傳感元件8可以與溫度控制器10的輸入端相連， 溫度控制器10的輸出端與加熱元件6相連接，從而形成閉合的環(huán)路加 熱控制系統(tǒng)，用于控制加熱塊4的溫度。溫度控制器IO可以是本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員選擇的任何適合的和/或理想的類型。
在適合的時間，與加熱塊4相接觸的孔眼掩模2通過加熱塊4和 加熱元件6進(jìn)行加熱，而從起始溫度(T0)，例如室溫或環(huán)境溫度， 加熱到溫度Tl，隨之孔眼掩模2的大小根據(jù)其熱膨脹系數(shù)(CTEam) 增大到使其至少一個尺寸增大到理想的程度，例如長度。
在將孔眼掩模2加熱到溫度Tl的同時，在加熱塊4上與孔眼掩模 2相接觸的框架12也被加熱到溫度Tl，隨之框架12的大小根據(jù)其熱 膨脹系數(shù)(CTEf)而長大。根據(jù)本發(fā)明，CTEf小于CTE^。
當(dāng)加熱塊4用于將孔眼掩模2和框架12加熱到溫度T1時，框架
1112與孔眼掩模2的鄰近其外圍或周邊的側(cè)面相接觸，從而使得孔眼掩
模2的孔眼14與框架12中的開口 16對準(zhǔn)。
在圖1中，示出了孔眼掩模2與加熱塊4的與加熱元件6相反的 表面相接觸，而所示框架12與孔眼掩模2的與加熱塊4相反的側(cè)面相 接觸。然而，這并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，因?yàn)槿绻枰?，孔眼掩? 和框架12的位置可以顛倒。然而，為了本發(fā)明敘述的目的，將假定孔 眼掩模2和框架12在加熱塊4上的位置如圖1所示，然而，這并不構(gòu) 成對本發(fā)明的限定。
在加熱孔眼掩模2和框架12的過程中，理想的是，但并不是要求， 使得平面塊18通過框架12中的開口 16位于孔眼掩模2的孔眼14的 部分上。平面塊18有助于在其加熱到Tl溫度的過程中將孔眼掩模2 的孔眼部分14保持為平面。
現(xiàn)在將參考下面的幾個示例敘述確定將孔眼掩模2安裝到框架12 上實(shí)際溫度T1的過程。
假定孔眼掩模2在初始溫度T0下，例如在室溫或環(huán)境溫度下，其 尺寸Xa等于99.980mm，并且孔眼掩模2在預(yù)計(jì)沉積溫度T2下，例如 85°F (29.45°C)，目標(biāo)掩模尺寸Xt為100.000mm，差別為0.020mm。 85°F (29.45°C)的溫度T2并不是對本發(fā)明的限定，因?yàn)榭梢韵胂蟮剑?可以在任何適合的和/或想要的溫度T2下，包括室溫或者環(huán)境溫度TO， 使用孔眼掩模2和框架12的結(jié)合。
在如前面信息所述并且CTEam的值等于7.5 X 10—6mm/mm。F( 13.39 X10—6mm/mm°C)的情況下，使用下面的公式EQ1推算出孔眼掩模2 安裝在框架12上的溫度T1應(yīng)當(dāng)為9S.33。F (36.85°C)。
EQ1: T1=T2+ (Xt —Xa) / ( (Xt) (CTEam))
12其中
CTE^二孔眼掩模的熱膨脹系數(shù)，例如7.5 Xl(T6mm/mm°F (13.39 X 10—6mm/mm°C );
Xt二孔眼掩模在溫度Tl下的目標(biāo)安裝尺寸，例如100.000mm; Xa二孔眼掩模在初始溫度TO下的實(shí)際測量尺寸，例如99.980mm;
以及
T2二預(yù)計(jì)沉積溫度，例如85°F (29.45°C)。
由公式EQ1確定的溫度Tl是為了形成根據(jù)本發(fā)明的拉伸孔眼掩 模，孔眼掩模2和框架12都必須處于的溫度估算值。然而，為了確定 孔眼掩模2安裝到框架12上的實(shí)際溫度Tl，必須要確定加入到EQ1 估算溫度T1中或者從EQ1估算溫度T1中減去的矯正溫度(Tc)，從 而算出CTEf對于所述估算溫度的影響。
溫度Tc可以用下面的公式2確定
<formula>formula see original document page 13</formula>
其中
CTEf二框架的熱膨脹系數(shù)； CTEam =孔眼掩模的熱膨脹系數(shù)； T1二由上述EQ1確定；以及 T2二預(yù)定沉積溫度，例如85。F (29.45°C)。
其中CTE咖和CTEf的值分別為7.5X 10—6mm/mm°F (13.39X10— 6mm/mm°C)以及0.9 X 10—6mm/mm°F ( 1.607 X 10—6mm/mm°C ),并且 溫度Tl禾CI T2的值分別為98.33°F (36.85°C)和85°F (29.45°C)，將 這些值代入EQ2并用這些值求解最終得到相關(guān)的溫度Tc的值為1.6°F (0.89°C)。一旦確定了溫度Tc，可以使用下面的公式3確定溫度Tl的實(shí)際
矯正值
EQ3: T1二T1 (由EQ1得出)+Tc
分別將上述確定的Tl值98.33°F (36.85°C)(由EQ1得出)和 Tc值1.6°F (0.89°C)代入EQ3的由右側(cè)，并用這些值求解得到實(shí)際溫 度Tl的值為99.93°F (37.74°C)。該溫度為孔眼掩模2安裝到框架12 上的實(shí)際溫度。
下面的公式EQ4可以用于確定在溫度Tl和T2之間框架12的至 少一個尺寸范圍的差別，例如長度
EQ4: AXf= (Xt) (CTEf) (Tl—T2)
其中
AXf二在溫度Tl和T2之間框架12的尺寸范圍(長度)的變化； Xf二在沉積溫度T2時框架12的目標(biāo)尺寸； CTEf二框架12的熱膨脹系數(shù)；
Tl (由EQ3得出)=孔眼掩模2安裝在框架12上的實(shí)際溫度；
以及
丁2 =預(yù)定沉積溫度，例如85。F (29.45°C)。
在EQ4中代入100.00mm作為Xt; 0.9 X 10—6mm/mm。F (1.607 X 10—6mm/mm°C )作為CTEf; 99.93。F(37.74。C )作為Tl;以及85。F(29.45 °C)作為T2，并且用這些值求解EQ4得出的AXf值為0.001344mm。
在使用公式EQ3確定了矯正的安裝溫度Tl后，可以使用下面的 公式EQ5確定當(dāng)從EQ3確定的溫度Tl冷卻到沉積溫度T2時，用于計(jì) 算由于框架12對于安裝在框架12上的孔眼掩模2尺寸產(chǎn)生影響而造 成的矯正孔眼掩模安裝尺寸
EQ5: Xt = Xt (EQ1所使用的)+AXf在EQ5的右側(cè)代入100.000mm作為Xt以及0.0001344mm作為A Xt，并且用這些值求解EQ5得出EQ5左側(cè)的矯正的孔眼掩模安裝尺寸 Xt為100.001344mm。因此，在前面的示例中，在99.93°F (由EQ3確 定的溫度Tl) ( 37.74°C)時孔眼掩模2的矯正安裝尺寸Xt為 100.001344mm。
在確定公式EQ1 — EQ5中任何一個的求解之前，首先必須預(yù)先確 定CTE^、 CTEf和溫度T2的值，以及用在EQ1中的Xt的值。另外， 也希望建立在初始或環(huán)境溫度TO下由框架12作用給孔眼掩模2的理 想的最小拉伸(Tmm)，以及在初始或環(huán)境溫度TO下由框架12作用給 孔眼掩模2的理想的最大拉伸(Tmax)。
例如，假定預(yù)先確定在溫度TO時孔眼掩模2的TmajP Tmin分別
等于20，000psi (137，900kPa)和2，000psi (13，790kPa)，形成孔眼掩模 2的材料的楊氏模量(E)為20Xl()6psi (137.9X10—6kPa)。給出這些 值和在溫度Tl下的孔眼掩模2的目標(biāo)尺寸Xt (例如100.000mm)，孔 眼掩模2在溫度TO下的最大尺寸X皿和最小尺寸X,可以使用下面 白勺公式EQ6和EQ7確定。
EQ6: XMX = Xt—[[Tmm][Xt]]/E
EQ7: X咖^Xt —[[T訓(xùn)][XJ]/E
用Xt=100.00mm; Tmin = 2，000psi ( 13，7嫩Pa) ; Tmax = 20，000psi (137,卯0kPa);以及E = 20X 106psi (137.9X 10—6kPa)求解EQ6和 EQ7得出在溫度TO下X隱和Xmin的值分別為99.990mm和99.950mm。
可以靠經(jīng)驗(yàn)或者通過理論選擇T,和Tmm的值。不管如何選擇Tmax和 Tm,n， T皿和Tmin的值要使得安裝到框架12上時誘發(fā)孔眼掩模2產(chǎn)生 的應(yīng)變低于產(chǎn)生塑性變形的點(diǎn)。由此確定的Xmh^P X^J勺值表示在溫度TO下要避免孔眼掩模2
發(fā)生塑性變形而孔眼掩模2應(yīng)當(dāng)具有的最小和最大尺寸Xa。然而，由
于在制造孔眼掩模時的制造公差，必須考慮該公差制造尺寸而生產(chǎn)具
有在X^x禾B X目之間尺寸的孔眼掩模2。例如，如果孔眼掩模2的制
造者可以控制任何尺寸公差為+/ — 0.005111111，則制造者可以制造孔眼
掩模2從而確保尺寸Xa落在為所述尺寸建立的Xmn和Xmin的值之間。
在上述與EQ1—EQ5相關(guān)的示例中，在溫度T0下的尺寸Xa為 99.980mm，其在Xmax = 99.950mm禾口 Xmin = 99，0mm的+/ —0.005mm之間。
現(xiàn)在再回頭參考加熱孔眼掩模2、框架12以及理想地，平面塊18， 一旦孔眼掩模2、框架12和平面塊18可以沉浸在EQ3確定的矯正溫 度Tl中，則測量孔眼掩模2的尺寸Xt，從而確保它是由EQ5確定的 矯正孔眼掩模安裝尺寸，例如100.001344mm。如果不是，根據(jù)需要調(diào) 整孔眼掩模2、框架12和平面塊18的實(shí)際溫度Tl，升高或者降低， 直到孔眼掩模2的尺寸為EQ5確定的矯正孔眼掩模安裝尺寸。
一旦確定孔眼掩模2的尺寸Xt為EQ5確定的矯正孔眼掩模安裝尺 寸，就將孔眼掩模2安裝在框架12上，即孔眼掩模2和框架12接合 在一起，可以使用任何適合的和/或理想的技術(shù)，例如粘結(jié)、焊接或者 機(jī)械夾持。環(huán)氧粘合劑，例如Loctite Corporarion的E-20HP或者 E-120HP都已成功使用。如果使用焊接，必須注意確?？籽垩谀?和 框架12的熱偏移和最終膨脹在公差范圍之內(nèi)。
例如，使用粘結(jié)將孔眼掩模2和框架12接合在一起，孔眼掩模2 和框架12放在加熱塊4上，而平面塊18通過框架12中的開口 16位 于孔眼掩模2的孔眼14的部分上。
之后，孔眼掩模2、框架12和平面塊18被加熱到由EQ3確定的 實(shí)際溫度T1，并且在所述溫度下沉浸足夠的時間段，從而使得溫度梯
16度穩(wěn)定并且最小。
隨后測量由EQ5確定的孔眼掩模2的尺寸Xt的矯正范圍(長度)。 如果測量的該尺寸Xt的范圍不符合EQ5確定的尺寸Xt的矯正范圍， 借助于溫度控制器10、加熱元件6和加熱塊4以現(xiàn)有技術(shù)已知的方式 調(diào)整實(shí)際溫度Tl。重復(fù)該過程直到測量的尺寸Xt的范圍等于EQ5確 定的尺寸Xt的矯正范圍。
一旦測量的尺寸Xt的范圍穩(wěn)定在EQ5確定的矯正范圍，則在框架 12和孔眼掩模2之間引入粘合劑20。為了便于引入粘合劑20，把與孔 眼掩模2接觸的框架12移開，將粘合劑20用于孔眼掩模2，隨后將框 架12重新定位在孔眼掩模2上，使得框架12和孔眼掩模2都與粘合 劑20接觸。
接下來，使用任何適合的和或理想的方式將框架12和孔眼掩模2 夾持在一起，將孔眼掩模2和框架12保持在實(shí)際溫度T1，其中在粘合 劑20凝固的過程中，尺寸Xt的測量范圍等于EQ5確定的矯正的尺寸 范圍。例如，在孔眼掩模2與加熱塊4相接觸并且框架12位于孔眼掩 模2的與加熱塊4相反側(cè)面的示例中，可以在框架12的與孔眼掩模2 相反的側(cè)面以及加熱塊4的與加熱元件6相鄰的側(cè)面之間使用一個或 多個C形夾(未示出)。然而，這并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
參考圖2， 一旦粘合劑20凝固了理想的凝固時間間隔，將裝配的 孔眼掩模2和框架12 (或者是安裝有框架12的孔眼掩模2)從加熱塊 4上移走并且可以冷卻。
因?yàn)榭蚣?2的熱膨脹系數(shù)(CTEf)小于孔眼掩模的熱膨脹系數(shù) (CTEam)，對應(yīng)于該組件的冷卻，孔眼掩模2的尺寸將會比框架12 的尺寸在更大的范圍變化。然而，在比EQ3確定的實(shí)際安裝溫度Tl 低的溫度下，框架12將使得孔眼掩模2在X和Y方向上都保持拉伸。注意選擇形成孔眼掩模2和框架12的材料，從而可以確保在預(yù)定沉積
溫度T2下孔眼掩模2的實(shí)際尺寸，如果不夠精確，則保證在合理的公 差之內(nèi)。
參考圖3，在使用的一個示例中，包括安裝有孔眼掩模2的框架 12的該組件包括在與基底22和材料沉積源24有效相關(guān)的沉積真空容 器中，在存在適合真空度的情況下用于與適當(dāng)?shù)恼婵粘练e過程有關(guān)的 應(yīng)用，例如噴射、汽相沉積等。在該示例性應(yīng)用中，材料沉積過程本 身將會使得組件的溫度從環(huán)境溫度T0增加到低于實(shí)際安裝溫度Tl的 沉積溫度T2。因此，在沉積溫度T2，孔眼掩模2將會靠框架12在X 和Y方向上保持拉伸，雖然比材料沉積過程之前的拉伸更小。例如， 在真空沉積過程中使用之前，該組件可以在環(huán)境溫度T0下，框架12 以第一拉伸力(Tmax)固持著孔眼掩模2，該第一拉伸力大于在真空沉 積過程中于沉淀溫度T2下框架12作用于孔眼掩模2的第二拉伸力 (Tmin)。對形成孔眼掩模2的材料進(jìn)行選擇，從而在框架12以第一 拉伸力或者第二拉伸力固持著孔眼掩模2的時候，孔眼掩模2不會因 此發(fā)生塑性變形。
為了便于正確安裝有孔眼掩模2的控制框架12在從材料沉積源24 到基底22上的材料沉積過程中的沉積溫度T2，框架可以選擇包括連接 到適合冷卻流體源上從而使得冷卻流體通過的冷卻套25，例如冷卻液 體，如水、冷卻氣體，如氮?dú)獾?。冷卻套25使得對于框架12和孔眼 掩模2的沉積溫度T2的控制比使用沒有冷卻套25的安裝孔眼掩模2 的框架12更精確。
在EQ3確定的實(shí)際溫度將孔眼掩模2安裝到框架12上，可以確 保在沉積溫度T2下孔眼掩模2的尺寸在合理的公差之內(nèi)。因此，孔眼 掩模2的各特征或孔眼14將會在理想的位置，理想的是在可接受的公 差內(nèi)，沒有或者有很小的錯位誤差(run-on error)。參考圖4，巳經(jīng)對在升高的沉積溫度T2下上述包括安裝有框架12 的孔眼掩模2的組件以及真空沉積過程進(jìn)行了說明，應(yīng)當(dāng)注意的是該 組件也可以設(shè)計(jì)為在環(huán)境沉積溫度T2下使用，即溫度T2等于溫度T0， 在絲網(wǎng)印刷過程中，安裝有框架12的孔眼掩模2的位置與基底22有 效相關(guān)，通過刮板28和孔眼掩模2在基底22上使用焊膏26。在這種 情況下，通過上述的與公式EQ1 — EQ3相關(guān)的方式，EQ3確定的實(shí)際 安裝溫度將會被確定為較低的沉積溫度T2的函數(shù)。因此，將孔眼掩模 2安裝到框架12上的其用于環(huán)境溫度的詳細(xì)敘述在本文中將不再敘述， 以避免不必要的重復(fù)。
可以看出，本發(fā)明是通過形成孔眼掩模2的材料的熱收縮而在框 架12上伸展孔眼掩模2。更特別的，相對較高CTE的孔眼掩模2附著 在相對較低CTE的框架上，它們都處于理想的實(shí)際安裝溫度Tl下。 隨著包括安裝有框架12的孔眼掩模2的組件冷卻，框架12和孔眼掩 模2之間的CTE的差別使得孔眼掩模2被拉伸，因?yàn)樗还潭ㄔ诰哂?較低CTE的框架12上，因此孔眼掩模2不能根據(jù)其CTE收縮。在使 用中，因?yàn)榭籽垩谀?在理想的沉積溫度T2下被框架12固持拉伸， 孔眼掩模2的尺寸可以保證在可接受的公差內(nèi)，因此在沉積溫度T2下 孔眼掩模2的特征或孔眼14將會在理想的位置，可以避免由于孔眼掩 模2的不可控制膨脹而造成的所謂的錯位誤差。
參考圖5，示出了孔眼掩模2和框架12材料的可能結(jié)合方式的矩 陣。然而，該矩陣中包括的材料并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，因?yàn)榭梢?想到，孔眼掩模2、框架12或二者都可以使用任何適合的和/或理想的 材料。
在圖5中， 一個示例性結(jié)合方式可包括，框架12由Inva,制成而 孔眼掩模2由Kovar⑧制成。Invar 是Imphy S.A.Corporation of Pairs,France在美國的注冊商標(biāo)(注冊號No.0,063,970) 。 Ko酉⑧是 Westinghouse Electric & Manufacturing Company Corporation of
19Pittsburgh, Pennsylvania, USA在美國的注冊商標(biāo)(注冊號 No.0,337，962)。
可以看到，本發(fā)明是一種用于安裝和使用孔眼掩模的新穎的并且 非顯而易見的方法，確保在理想沉積溫度下進(jìn)行沉積的過程中，孔眼 掩模中的孔眼位于理想的位置。本發(fā)明消除或者避免了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù) 制造和使用的孔眼掩模2的特征位置不正的問題。
已經(jīng)參考優(yōu)選的實(shí)施例敘述了本發(fā)明。 一旦閱讀和理解了前面的 詳細(xì)敘述，其它人就可以進(jìn)行明顯的改進(jìn)和變化。例如，上面的敘述 中冷卻套25與孔眼掩模2安裝框架12相連接位于沉積真空容器中， 可以想到，要用于圖4所示絲網(wǎng)印刷過程的孔眼掩模2安裝框架12也 可以包括冷卻套25，從而便于更精確地控制其沉積溫度T2。希望將本 發(fā)明構(gòu)造為包括在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的或者其等價的所有這樣的改 進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1. 一種準(zhǔn)備和使用孔眼掩模的方法，包括(a)使孔眼掩模的溫度升高到第一安裝溫度(T1)，從而使孔眼掩模的尺寸根據(jù)其熱膨脹系數(shù)(CTEam)增大，直到其至少一個尺寸為理想的范圍；(b)將框架的溫度升高到T1，從而使框架的大小根據(jù)其低于CTEam的熱膨脹系數(shù)(CTEf)長大；(c)在溫度T1將孔眼掩模固定安裝在框架上；以及(d)使得安裝有框架的孔眼掩模的溫度從T1降低，因此CTEf和CTEam之間的差別使得框架在多于一個的尺寸上保持孔眼掩模被拉伸，并且不會使孔眼掩模變形。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括(e) 在步驟(d)之后，將安裝有框架的孔眼掩模裝到沉積真空 容器中；(f) 在步驟(e)之后，將沉積真空容器排空到理想的沉積壓力；以及(g) 在步驟(f)之后，在理想的沉積壓力下，將材料從沉積真 空容器中的材料沉積源通過安裝有框架的孔眼掩模沉積到沉積真空容器中的基底上，其中沉積過程使得孔眼掩模和框架的溫度增加到小于 Tl的第二沉積溫度(T2)，因此CTEf和CTE^使得框架以小于步驟 (d)中的拉伸力在多于一個的尺寸上保持孔眼掩模被拉伸，并且不會 使孔眼掩模變形。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，還包括在步驟(g)的過程中給框 架的冷卻套提供冷卻流體。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括(e)在步驟(d)之后，與基底有效相關(guān)地定位安裝有框架的孔眼掩模；以及(f)在步驟(e)之后，通過安裝有框架的孔眼掩模將材料沉積 到基底上，其中在沉積過程中孔眼掩模和框架的溫度為小于T1的第二 環(huán)境沉積溫度(T2)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中沉積材料是焊膏。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中Tl確定為在使用中孔眼掩模的CTE^和第二沉積溫度(Tl)相結(jié) 合的函數(shù)；并且 T2小于Tl。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中T1 = T2+ (Xt — Xa) / ( (Xt) (CTEam)) 其中Xt二孔眼掩模在溫度Tl下的目標(biāo)尺寸；并且 &=孔眼掩模在低于T2的初始溫度T0下，例如在室溫或環(huán)境溫 度下的實(shí)際測量尺寸。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中T1=T2+ ( (X「Xa) / ( (Xt) (CTEam) ) + ( (CTEf (Tl — T2) ) /CTEam)， 其中Xt二孔眼掩模在溫度Tl下的目標(biāo)尺寸；并且 Xa二孔眼掩模在低于T2的初始溫度TO下，例如在室溫或環(huán)境溫 度下的實(shí)際測量尺寸。
9. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中拉伸力是預(yù)先確定的。
10. —種準(zhǔn)備和使用孔眼掩模的方法，包括(a) 在低于安裝溫度的沉積溫度下將材料沉積到基底上的過程中，提供在多于一個尺寸上靠框架保持為拉伸的孔眼掩模，其中在安裝溫度下孔眼掩模沒有被熱膨脹系數(shù)(CTE)低于孔眼掩模的框架保持 為拉伸；(b) 與基底有效相關(guān)地定位框架安裝孔眼掩模；以及(c) 當(dāng)框架和孔眼掩模處于沉積溫度時，通過靠框架在多于一個 方向上保持為拉伸的孔眼掩模在基底上沉積材料。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于其中 在步驟(b)中，還將安裝有框架孔眼掩模定位在真空沉積容器中；以及該方法還包括在步驟(C)之前，將真空沉積容器排空為理想的沉 積壓力。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于響應(yīng)用于在理想沉積壓力下通過孔眼掩模將材料沉積到基底上的過程，安裝有框架的孔眼 掩模的溫度變化為的沉積溫度。
13. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于沉積溫度為環(huán)境溫度， 或者為在步驟(c)的過程中由通過框架冷卻套的冷卻流體所控制的溫度。
14. 如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括在孔眼掩模中電鑄形成圖案，其中在電鑄成形的孔眼掩模沒有被框架保持為拉伸的情況下，電鑄成形的孔眼掩模在沉積溫度下具有至 少一個尺寸小于理想的范圍；以及在安裝溫度下將電鑄成形的孔眼掩模安裝到框架上，其中在沉積 溫度下，框架將電鑄成形的孔眼掩模保持為拉伸，該一個尺寸處于理 想的范圍。
15. —種安裝有框架的孔眼掩模，包括在沉積溫度下在多個尺寸 上被框架保持為拉伸的孔眼掩模，其中該安裝有框架的孔眼掩模用于在基底上沉積材料o
16. 如權(quán)利要求15所述的安裝有框架的孔眼掩模，其中制成該框 架的材料具有比制成孔眼掩模的材料更低的熱膨脹系數(shù)(CTE)。
17. 如權(quán)利要求16所述的安裝有框架的孔眼掩模，其中 電鑄形成孔眼掩模，當(dāng)在沉積溫度下孔眼掩模沒有被框架保持為拉伸的時候，至少有一個尺寸不是理想的范圍；以及電鑄成形的孔眼掩模在大于沉積溫度的安裝溫度下安裝在框架 上，從而在沉積溫度下，在該一個尺寸處于理想范圍的情況下框架將 電鑄形成的孔眼掩模保持為拉伸。
18. 如權(quán)利要求16所述的安裝有框架的孔眼掩模，其中框架由 invar 、陶瓷/玻璃、kovar 、鴇、鐵/鋼、鎳或金制成。
19. 如權(quán)利要求16所述的安裝有框架的孔眼掩模，其中孔眼掩模 由陶瓷/玻璃、kovar 、鎢、鐵/鋼、鎳、金、銅、銀或鋁制成。
全文摘要
一種準(zhǔn)備和使用孔眼掩模的方法，將孔眼掩模的溫度升高到第一安裝溫度(T1)，從而使孔眼掩模的尺寸根據(jù)其熱膨脹系數(shù)(CTE_am)增大，直到其至少一個尺寸為第一理想范圍。也將框架的溫度增加到T1，從而使框架的大小根據(jù)其低于CTE_am的熱膨脹系數(shù)(CTE_f)長大。在溫度T1將孔眼掩模固定安裝在框架上。隨后安裝有框架的孔眼掩模用于在低于T1的溫度T2下將材料沉積到基底上，因此框架將影孔掩模保持為拉伸，有一個尺寸在第二理想范圍。
文檔編號B05D1/32GK101547749SQ200680000641
公開日2009年9月30日 申請日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者杰弗里·W·康拉德, 約瑟夫·A·馬爾卡尼奧 申請人:阿德文泰克全球有限公司