專(zhuān)利名稱(chēng)：表面貼裝技術(shù)工藝的印刷模板和印刷模板的涂層方法
表面貼裝技術(shù)工藝的印刷樹(shù)及和印刷模板的涂層方法本發(fā)明涉及一種用于SMT工藝的印刷樹(shù)反，這種印刷模板在其金屬模板體 中具有對(duì)應(yīng)于預(yù)定印刷結(jié)構(gòu)的空隙，通皿些空隙可將印刷材料施加到從印刷 模板下方附著在印刷模板上的板上。例如DE44 38 281C1中公開(kāi)過(guò)一種相應(yīng)的 金屬模板。此外，本發(fā)明還涉及一種用于涂MJ^類(lèi)型的印刷模板的方法。相應(yīng)的印刷模板f腿用于SMT (Surface Mounted Technology,表面貼裝技 術(shù))工藝，SMT工藝用于為印制電路板安裝電子組件。為此需先S31絲網(wǎng)印刷 技術(shù)(Schablonendrucktechnik)按預(yù)定印刷結(jié)構(gòu)在印制電路板的特定位置上為其 配備印刷膏、焊膏賺粘劑。其中，借助所謂刮刀經(jīng)金屬模板體上的與印刷結(jié) 構(gòu)相對(duì)應(yīng)的空隙將焊膏或膠粘齊惰體施加至恪印制電路板上。在此情況下，在 印制電路板上得到焊膏沉積物 點(diǎn)，即所謂的襯墊(Pad)， Sil例如裝配機(jī) 將電子組件安裝在這些襯墊上，隨后加以固定。開(kāi)篇所提及的DE 44 38 281 Cl中公開(kāi)過(guò)一種相應(yīng)的被稱(chēng)為"絲網(wǎng)印刷網(wǎng) (Siebdruck-Sieb)"的印刷模板和這種印刷模板的制備方法。其中，有效的絲網(wǎng) 印刷網(wǎng)主要由一個(gè)皿穩(wěn)定的框架構(gòu)成，精細(xì)的金屬絲網(wǎng)在預(yù)應(yīng)力作用下粘附 在這個(gè)框架上。這個(gè)金屬絲網(wǎng)的中部區(qū)域內(nèi)固定有薄壁金屬模板，這個(gè)金屬模 板包含由空隙構(gòu)成的印刷樣本。關(guān)于這種金屬印刷模板的制備方法，另請(qǐng)參見(jiàn)US 2,421，607A。隨著電子組件的不斷小型化，印刷模板上的空隙也相應(yīng)地有所縮小。由此 產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)是，焊點(diǎn)或膠點(diǎn)或焊膏沉積物會(huì)附著在用作模板材料的金屬的開(kāi)口 邊緣或開(kāi)口壁(由各印刷樣本確定)上，從而導(dǎo)致相應(yīng)的空隙會(huì)逐步變大。而 這又會(huì)導(dǎo)致施加在印制電路板上的襯墊的外緣在提拉印刷模板時(shí)常發(fā)生拔出 (Ausreipen)或扯破(Einreil3en)。也就是說(shuō)，不再育3南足在印制電路板上印刷所 需的輪廓銳禾啲印刷圖像的要求。由于這種風(fēng)險(xiǎn)，人們往往認(rèn)為有必要ffl31特另啲清洗循環(huán)來(lái)改善印刷質(zhì)量。 但進(jìn)行清洗也就意味著工藝中斷，從而使工藝的生產(chǎn)率受到不利影響。另一種 減小，的可行方法是通過(guò)電解拋光來(lái)對(duì)金屬印刷模板的空隙區(qū)域進(jìn)行精帝U。但這會(huì)相應(yīng)地增加模板的制備成本。人們還曾嘗i繩雌用其他模板材料(例如玻璃，參見(jiàn)DE101 05 329A1)來(lái)解決上述難題。但這種材料只能實(shí)現(xiàn)相對(duì)較 大的空隙。因此，本發(fā)明的目的是提供一種適用于SMT工藝(例如印制電路板裝配或 模i央制備)的印刷模板，借助于這種印刷模板至少減小上文所述的空隙變大或 受污染的風(fēng)險(xiǎn)。這個(gè)目的M51權(quán)利要求1所述的措施而達(dá)成。據(jù)此，具有前序部分所述特 征的印刷模板建構(gòu)為印刷模板的金屬模板體配有用金屬醇鹽涂層材料制成的 薄涂層，涂層的表面能Mil化學(xué)鍵合至少一種有機(jī)成分而減小。已經(jīng)表明，用純金屬氧化物材料來(lái)制備金屬模板體的涂層只能取得較小成 效。現(xiàn)在已知的是，通過(guò)在金屬醇鹽材料中目的明確地化學(xué)鍵合有機(jī)成分(基 團(tuán)或M鏈)，即借助于有機(jī)金屬醇鹽化合物可顯著減小表面能(相對(duì)于未改性 金屬氧化物凃?qū)硬牧隙?。其結(jié)果是，通過(guò)印刷模板的空隙被施加到位于印刷 模板下方的印制電路板上的通常呈膏狀焊料或膠粘材料在模板體，特別是在模 板體的空隙的壁上的粘附性也相應(yīng)有所減小。因此，在印刷工藝(即施加印刷 材料)中通過(guò)低能量涂層材料可改善金屬模板體的空隙的所謂脫離性能。由此 而產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)是，可以{頓尺寸很小的空隙，且不會(huì)出現(xiàn)間隙增大的風(fēng)險(xiǎn)。模板空隙區(qū)域內(nèi)的這種涂層將兩種有利特性集于一身空隙保持其尺寸，因?yàn)橹恍枰⊥繉?，特別是納米范圍內(nèi)的涂層。其次，涂層材料一定程度上具 有平整空隙壁的作用，或者具有相同的積極作用，從而使其具有規(guī)則結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的印刷模板的有利實(shí)施方案可從權(quán)利要求1的從屬權(quán)利要求中獲得。 金屬醇鹽涂層材料可有利地至少包含一種或多種下列元素的至少一種醇鹽鋁(Al)、硅(Si)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)或憶(Y)。借 助相應(yīng)的金屬醇鹽可實(shí)現(xiàn)形式為所謂雜化聚合物(具有醇鹽和有機(jī)網(wǎng)絡(luò))的特 別合適的熱穩(wěn)定性涂層材料。其中，這麟化聚合物中的有機(jī)成分雌可由烷基、芳基或硅氧烷基團(tuán)構(gòu) 成。此外，通艦涂層材料進(jìn)行特別選擇，可避免或強(qiáng)烈減低空隙因涂層材料 具有排斥膏狀材料的特性而增大或增加。如果^ffi金屬醇鹽涂層材料，并且在涂層材料中額外添加形式例如為氟芳 基的含氟部分，就可進(jìn)一步增強(qiáng)涂層的疏水和/疏油特性。如果印刷模板的涂層的表面能小于20 mN/m (毫牛頓每米)，優(yōu)選小于15 mN/m，貝ij任何情況下均能確保這種斥液特性。借助于本發(fā)明的涂層可有利地4輕少一個(gè)空隙具剤氐達(dá)200阿和500 pm 的最大尺寸。此外，印刷凈鎌的涂層厚度有利地小于10叫，雌小于5pm。較小厚度 相應(yīng)降低了膏狀印刷材禾浙戔余物附著的風(fēng)險(xiǎn)。待施加印刷材料j腿可以是膏狀焊料^^粘材料。印刷模板的涂層可特別有利i艦過(guò)溶膠凝膠法而制成，其中，通過(guò)濕化學(xué) 法將涂層材料的前體材料(Vomiaterial)施加在金屬樹(shù)及體上，隨后對(duì)前體材料 進(jìn)行熱固化處理。其中，特別可通過(guò)噴霧、浸漬、流涂、輥涂或涂抹等方法來(lái) 施加前體材料。印刷模板的另一種有利的涂覆方法的特征在于，在低壓或大氣壓條件下采 用等離子體輔助CVD (Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)工藝。通過(guò)這兩種涂覆方法均可有利地實(shí)現(xiàn)實(shí)際上不會(huì)附著在空隙壁上的涂層。 M31在金屬醇鹽材料中添加含氟部分，可有利i鵬一步^i涂層的i^7jC和/或疏 油作用。下面借助附圖所示的 實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。其中

圖1非常示 意性的不是按照真實(shí)比例示出了按照本發(fā)明進(jìn)行涂層的印刷模板的構(gòu)造；以及 圖2為所述模板的某個(gè)區(qū)域的局部放大部分。各附圖中的相應(yīng)部件用相同的附 圖標(biāo)記表示。在附圖以咅靦圖形式加以顯示的總體上用2標(biāo)識(shí)的印刷模板采用的是這類(lèi) 模板的已知實(shí)施方式。印刷模板2的金屬模板體2a雌用鋼游別靴質(zhì)鋼， 例如鉻鎳鋼)、或者由鎳或其他鎳合錄喊。金屬模板體2a的厚度D通常肝 100 pm至5000 pm之間。模板體2a中以已知方式(例如通3i激光技術(shù)或電鍍 法)加工成有空隙3或其他類(lèi)型的穿孔(孔口)。這些空隙的最大尺寸a通常介 于200pm至500nm之間，例如約為400nm。尺寸a取決于需要施加到位于模 板體下方的印制電路板5上的襯墊(接觸面)的預(yù)期尺寸，這些襯墊由已知的 印刷材料(如已知的焊膏賺粘膏)構(gòu)成。為此需將印刷模板2壓印在印制電 路板5上。隨后，從間隙3的開(kāi)口側(cè)，借助g印刷才M的自由表面涂抹的刮 刀將焊膏或膠粘膏施加在印制電路板上。根據(jù)本發(fā)明，為了使焊膏繊粘齊阿以在這個(gè)印刷工藝之后的從印制電路板5上提拉印刷模板2時(shí)很好地脫離印刷模板，特別是脫離印刷模板的空隙3 的壁(即所謂的脫離性能)，印刷模板配有特別功能化的涂層。其原因在于，通 過(guò)用涂層材料對(duì)相關(guān)表面進(jìn)行涂覆，可抑制模板空隙3的壁7上的斷裂行為， 從而將表面能減小到20 mN/m以下，優(yōu)選減小到15mN/m以下。與有機(jī)基團(tuán)化 學(xué)結(jié)合的熱穩(wěn)定性金屬醇鹽材料(即所謂的有機(jī)金屬醇鹽化合物)(參見(jiàn)例如 《R6mppChemieLexikon》，1989年第9版，德國(guó)斯圖加特C. Thieme出版社，第115、 106頁(yè))適合用作凃?qū)硬牧稀ｄN(xiāo)列而言，這些材料可m溶膠;鵬法或反應(yīng)性等離子，積法在使用低壓或大氣壓等離子體^^牛下制備。下面對(duì)這兩種可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的涂層的有利方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。其中所述 方法未詳加說(shuō)明的細(xì)節(jié)和步驟是普遍已知的 I.根據(jù)溶膨疑膠法所進(jìn)行的涂覆圖2中總體上用6表示的具有防粘特性的涂層特別在空隙3的側(cè)壁7方面 具有含有涂層材料的有機(jī)和無(wú)機(jī)成分的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。將用有機(jī)成分或側(cè)鏈改性金 屬醇鹽用作前體材料或原料(即所謂的"前體')來(lái)建構(gòu)相應(yīng)的涂層。此處特別 適用的是Al、 Si、 Ta、 Ti、 Zr、 Hf、 Y等元素的金屬醇鹽。根據(jù)相應(yīng)的鵬實(shí) 施例，選用具有下列結(jié)構(gòu)的硅醇鹽Xn-Si-(OR)4-n。其中， X=醇鹽的有機(jī)改性，R =烷基(例如甲基或乙基)或芳基(例如苯基)(參見(jiàn)《R6mpp Chemie Lexikon》， 1989年第9版，德國(guó)斯圖加特C.Thieme出版社，第115、 260頁(yè))， 0=氧。X可以是反應(yīng)性或非反應(yīng)性側(cè)鏈。通過(guò)對(duì)改性金屬醇鹽進(jìn)行水解和縮合來(lái) 制備涂層。金屬醇鹽的有機(jī)改性會(huì)對(duì)凃?qū)犹匦援a(chǎn)生重要影響。船據(jù)賠X (例如烷基 鏈、芳基織基繊硅氧烷基團(tuán))可極大減小涂層的表面能，并弓跑船Jc和/ 或疏油效應(yīng)。當(dāng)然，還可M51添加經(jīng)表面處理的納米級(jí)粒子或微米級(jí)粒子棘戰(zhàn)基于 溶膠凝膠的疏水型涂層材料進(jìn)行進(jìn)一步改性，以便改善例如機(jī)械耐磨性或耐蝕 性，或者取得特別的催化效果。舉例而言，通過(guò)添加具有催化作用的成分(例 如納米級(jí)催化劑粒子或 級(jí)催化齊啦子)可使含碳沉積物發(fā)生熱氧化劂軍(即所謂的活性涂層)。實(shí)施上文所述的溶膠} 涂層方法時(shí)，通過(guò)傳統(tǒng)方法(特別是濕化學(xué)法) (例如噴霧、浸漬、流涂、輥涂或涂抹)將前附才料施加到金屬模板體2上。隨后誦.常在室溫革大約30(TC的溫度范圍內(nèi)對(duì)涂層進(jìn)行熱固化處理。 一般情況下 (例如)超過(guò)40(TC的較高的固化、鵬是不太合適的，因?yàn)樵谶@種 驢條件下往 往會(huì)產(chǎn)生附著作用較小的玻璃質(zhì)被覆層。在高固化溫度的情況下，熱不穩(wěn)定的 側(cè)鏈X有可能發(fā)生分解。剩列而言，含氟側(cè)艦于高^(guò)鵬用就不具有足夠大的 熱穩(wěn)定性。在此情況下，25(TC^!25(TC的固化溫度和/或4頓^m會(huì)使側(cè)鏈 ^!率，從而弱化涂層的疏水效果。而在低溫應(yīng)用中(這可例如在絲網(wǎng)印刷中有利地提供)fflii含氟側(cè)鏈x可進(jìn)一步增強(qiáng)船Jc和疏油交媒。另一方面，短鏈側(cè)基(例如乂=甲基或芳基)直到，高溫范圍內(nèi)貝懼有足夠大的熱穩(wěn)定性。 對(duì)于疏油性涂層系統(tǒng)而言，所t驗(yàn)層的層厚d例如有利地處于小于1 pm的范圍內(nèi)，而耐刮擦系統(tǒng)則可^^用大于5 (nm的較大厚度d。 一般情況下，1 |Lim至5nm范圍內(nèi)的所得層厚d是有利的，且是足夠的。 II.按CVD工藝所進(jìn)行的涂覆也可fflil等離子體輔助的反應(yīng)性CVD (Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)工藝產(chǎn)生本發(fā)明的基于金屬醇鹽的防粘涂層6 。為此可^ffi反應(yīng)性硅 烷化合物，例如六甲基二硅織(HMDSO)。 ffiil添加適當(dāng)?shù)暮柰榛衔?可向涂層引入含誠(chéng)分。所繊加以已知方式例如招氏壓CVD裝置中進(jìn)行。也 可在裝置內(nèi)部通過(guò)大氣壓等離子1^覆用作基材的金屬樹(shù)反體2a。與溶膠M^ 涂覆法類(lèi)似，由于受含氟基團(tuán)的熱不穩(wěn)定性，具有含氟成分的CVD涂層的效果 穩(wěn)定性(特別如^7jC特性)被到最高25(TC得以實(shí)現(xiàn)。因而在高纟鵬用中，可 ttiM，不含氟的硅烷化合物。在已知的模板體2a上實(shí)施根據(jù)Jl^方法獲得的測(cè)i丈凃?qū)?。通過(guò)各種工藝 (例如浸漬、噴霧、輥涂)施加涂層，并在低于20(TC的 鵬割牛下將其固化。 在施加過(guò)程中，在模板的上側(cè)覆蓋一層易于解下的薄膜。這層薄膜在浸漬工藝 中被稍微滲入(這是可容忍的)。通過(guò)噴霧或輥涂法而施加的材料相對(duì)較少；因 此，薄膜所受到的負(fù)荷也相應(yīng)較小。有利的是，其上刮涂有焊料的表面在上述 工藝中不會(huì)受到污染或被涂覆。特別是空隙的壁7上不會(huì)被涂覆。fflil確定接觸角驗(yàn)證防粘效果。這種效果在iOT或不使用沖洗齊,實(shí)現(xiàn)的多個(gè)清洗步驟后仍能保持穩(wěn)定。本發(fā)明的涂層還能有利地導(dǎo)致減小表面粗糙度。 借此可解決存在于現(xiàn)有技術(shù)中的側(cè)壁粗糙度問(wèn)題，進(jìn)而不再出現(xiàn)所用膏體的脫 離鵬蹉的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種用于SMT工藝的印刷模板，所述印刷模板在其金屬模板體中具有對(duì)應(yīng)于預(yù)定印刷結(jié)構(gòu)的空隙，通過(guò)所述空隙印刷材料將被施加到將從所述印刷模板下方附著在所述印刷模板上的板上，其特征在于，所述金屬模板體(2a)配有用金屬醇鹽涂層材料制成的薄涂層(6)，所述薄涂層(6)的表面能通過(guò)至少一種有機(jī)成分的化學(xué)鍵合得到降低。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷模板，其特征在于，所述金屬醇鹽涂層材料 包含一種或多種下列元素的至少一種S享鹽鋁(Al)、硅(Si)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、 鋯(Zr)、鉿(Hf)或釔(Y)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的印刷^鎌，其特征在于，所述金屬醇鹽涂層 材料的有機(jī)成分由烷基、芳基或硅氧烷基團(tuán)構(gòu)成。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的印刷模板，其特征在于，所 ^^屬醇鹽涂層材料上鍵合有含氟部分。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的印刷模板，其特征在于，所 述涂層(6)的表面能小于20mN/m，優(yōu)選小于15mN/m。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的印刷模板，其特征在于，至 少一個(gè)空隙(3)的最大尺寸(a)為200 nm和500 nm。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的印刷模板，其特征在于，所 述涂層(6)的厚度(d)小于10拜，伏選小于5nm。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的印刷模板，其特征在于，待 施力卿刷材料是膏狀焊料繊粘材料。
9. 根據(jù)J^權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的印刷模板，其特征在于由鋼、 鎳(M)或鎳合鉞喊的模板體(2a)。
10. —種用于涂覆根據(jù)上述權(quán)禾腰求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的印刷模板的 方法，其特征在于溶膠凝膠法，其中，通過(guò)濕化學(xué)地將所述涂層材料的模塑材 料施加在所述金屬模板體(2a)上，隨后對(duì)所述模塑材料進(jìn)行熱固化處理。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，通過(guò)噴霧、浸漬、流涂、輥涂或涂抹等方法來(lái)施加所述模塑材料。
12. —種用于涂覆根據(jù)權(quán)禾腰求l至9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的印刷模板的 方法，其特征在于在低壓或大氣壓條件下進(jìn)行的等離子體輔助CVD工藝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于SMT工藝的印刷模板(2)，所述印刷模板包含金屬模板體(2a)，所述金屬模板體具有預(yù)期的印刷結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的空隙(3)。通過(guò)所述空隙(3)可將印刷材料布置在從所述印刷模板下方附著在所述印刷模板上的板上。為避免所述印刷材料附著在所述空隙(3)區(qū)域內(nèi)，所述金屬模板體(2a)配有用金屬醇鹽涂層材料制成的薄涂層(6)，所述薄涂層(6)的表面能通過(guò)至少一種有機(jī)成分的化學(xué)鍵合得到降低。所述涂層特別可通過(guò)溶膠凝膠法而實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H05K3/12GK101268724SQ200680034789
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者H·澤寧格, R·茲倫納 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司