專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)流體加壓制造無(wú)氣泡的、涂覆了液體焊掩膜的印刷電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基質(zhì)表面與涂在其上的液體可光聚合層之間得到基本無(wú)氣泡界面的一種方法。更具體說(shuō)，本發(fā)明特別適用于在生產(chǎn)印刷電路板時(shí)應(yīng)用掩焊膜。
如同《印刷電路手冊(cè)》(PrintedCircuitsHandbook，第二版，C.F.Coombs，Jr.編)第六章中所公開(kāi)，在制造電路板和其它電子元件時(shí)，一般把可光固化的液層涂在基質(zhì)表面上。在典型的應(yīng)用中，用絲網(wǎng)印刷的方法，使用具有所需電路圖樣影象的模板絲網(wǎng)，把可光固化的液體防蝕劑印到基質(zhì)上，在基質(zhì)上產(chǎn)生一個(gè)印刷電路圖樣，然后將其光固化并進(jìn)一步處理就得到印刷電路。另外也可用像噴涂、簾流涂、網(wǎng)涂等方法把可光固化的液體均勻地涂到基質(zhì)上，然后對(duì)固化輻射、光化輻射進(jìn)行成象曝光，再進(jìn)一步顯影就在基質(zhì)表面得到印刷電路圖樣?？晒夤袒镔|(zhì)可以在溶液的形式涂布，也可以以無(wú)溶劑的純液體形式涂布。無(wú)論在哪種情況下，在涂布過(guò)程中都有可能帶入空氣或空隙。
Losert等人的美國(guó)專(zhuān)利4，230，793公開(kāi)了一種簾流涂布方法，可用于將可光固化的焊掩溶液涂到電路板基質(zhì)上，除去溶劑后再進(jìn)行無(wú)溶劑層的成象和顯影，這樣就在電路板上得到耐焊劑的密封掩膜。
Sullivan的美國(guó)專(zhuān)利4，506，004和4，591，265公開(kāi)了一種光成象系統(tǒng)，其中，用絲網(wǎng)印刷的方法，將一種可光聚合的純凈液體印到掩光膜和電路板基質(zhì)上，然后將涂層拼合，影象光固化后進(jìn)一步顯影，就得到了有焊掩膜的電路板。
Heiart的美國(guó)專(zhuān)利4，548，884公開(kāi)了可光聚合液體的一種應(yīng)用，即在接觸成像的過(guò)程中用于基質(zhì)和掩光膜之間，在進(jìn)一步顯影后在電路板基質(zhì)上得到焊掩膜影象。
Oizuma等人的美國(guó)專(zhuān)利4，388，129公開(kāi)了一種方法，用無(wú)溶劑液體樹(shù)脂浸漬多孔纖維基質(zhì)，通過(guò)讓空氣溶于液體樹(shù)脂并使組合物固化而基本上使全部夾帶的空氣泡消失。通過(guò)放置足夠的時(shí)間(用超聲波可使之縮短)，通過(guò)把未固化的層壓板放入壓縮空氣中，或通過(guò)使用脫氣液體樹(shù)脂都可以消除這些空氣泡。
本發(fā)明涉及在基質(zhì)上得到基本無(wú)氣泡的光敏液層的方法，包括以下步驟(a)將至少一層光敏液層涂到基質(zhì)表面上，形成涂復(fù)的基質(zhì);(b)用加壓流體向涂復(fù)基質(zhì)施加至少0.3大氣壓(約5磅/英寸2)表壓的均勻高壓，從而消除在液層中夾帶的任何氣泡或空隙;(c)釋放高壓。
本發(fā)明可認(rèn)為是先有技術(shù)光敏液體涂復(fù)法的改進(jìn)方法，其中，用光敏液體涂復(fù)基質(zhì)，掩光膜或光學(xué)壓印器與基質(zhì)對(duì)齊，可以與液體接觸也可以與液體上方但不接觸，然后使光化輻射通過(guò)掩光膜進(jìn)行成象曝光。如果不用掩光膜或光學(xué)壓印器，可以用投影成象法或掃描激光束或其它一些形式的掃描光化輻射進(jìn)行涂復(fù)基質(zhì)的成象曝光。不管用什么樣的方法曝光及進(jìn)一步顯影以形成模板耐蝕影象，涂復(fù)基質(zhì)都首先按照本發(fā)明的方法承受流體壓力，以消除在涂復(fù)的光敏層及其與基質(zhì)或/和掩光膜或保護(hù)覆蓋膜(如果有的話(huà))之間不希望有的微氣泡或空隙。雖然在光敏層的表面沒(méi)進(jìn)行保護(hù)時(shí)可以用對(duì)光敏層呈惰性的液體作為加壓流體，但一般使用氣相流體如空氣、氮?dú)獾取＝Y(jié)合Heiart的美國(guó)專(zhuān)利4，548，884中所公開(kāi)的接觸曝光法，可進(jìn)一步敘述本發(fā)明的均勻流體加壓法，該專(zhuān)利在本文中引作參考。因此本文還需重提該專(zhuān)利的各部分。
可按照本發(fā)明技術(shù)涂復(fù)、加壓及成象的片狀基質(zhì)按其最終制品的用途可以是各式各樣的。這種基質(zhì)可以是剛性的或柔軟的，粗糙的或光滑的，均質(zhì)的或非均質(zhì)的，導(dǎo)電的或不導(dǎo)電的?？梢杂霉饷粢后w涂復(fù)該基質(zhì)，在單側(cè)或雙側(cè)成象，基質(zhì)表面本身可以在涂復(fù)光敏液體之前就是光敏的。
在Heiart發(fā)明的方法中可以將一片或幾片片狀基質(zhì)放入定位和曝光裝置。裝置的定位部分使得基質(zhì)的定位一般呈直角精確地對(duì)準(zhǔn)掩光膜。此掩光膜使光敏層對(duì)光化輻射進(jìn)行成象曝光。
掩光膜也稱(chēng)為光學(xué)壓印器，是一種可讓光輻射通過(guò)的軟膜。既可用一片，也可用兩片掩光膜，因?yàn)槠瑺罨|(zhì)的兩側(cè)可能先后或同時(shí)成象。在使用兩片掩光膜時(shí)，在一個(gè)厚度與基質(zhì)厚度相近的薄載片的每一側(cè)平行地像鉸鏈般地連著每一片膜的引導(dǎo)邊。掩光膜可以靠它們與共同載片的這種鉸鏈關(guān)系彼此保持精確的定位關(guān)系。
在使用兩片掩光膜時(shí)，基質(zhì)是放置或?qū)χ杏诠庋谀ぶg的，所以基質(zhì)應(yīng)至少與一片光掩膜對(duì)齊。定位的接觸可以簡(jiǎn)單地是基質(zhì)與載片的邊對(duì)邊接觸，這時(shí)唯一一個(gè)附加的要求是光掩膜上所希望的影象圖樣要完全包容到待成象片材的面積之內(nèi)。然而，定位更一般地要求包含在基質(zhì)上的細(xì)部要與掩光膜上一個(gè)或多個(gè)影象的細(xì)部精確對(duì)準(zhǔn)。在這種情況下，在片材上面或中間至少兩個(gè)接觸點(diǎn)要與固定于載片上的兩個(gè)相應(yīng)接觸點(diǎn)有固定的關(guān)系。這兩個(gè)點(diǎn)可以是在片材和載片邊上距離合適的刻痕或突起。此外，這樣的點(diǎn)可以由一對(duì)定位銷(xiāo)和定位孔組成，這時(shí)在片材上有與定位銷(xiāo)成所預(yù)期方向的精確鉆出的定位孔。在使用多片基質(zhì)時(shí)，各基質(zhì)的定位是相同的，這樣就在基質(zhì)上得到許多片基本同等曝光的光敏層供隨后顯影。
一旦基質(zhì)與載片定好位，就在掩光膜處于或接近鉸鏈邊的外表面上施加大致平行于載片的正壓力，并在垂直于絞鏈線(xiàn)和平行于基質(zhì)表面的方向增加(相對(duì)地)壓力，并在升壓的同時(shí)，比如用涂復(fù)的方法向基質(zhì)和/或掩光膜的內(nèi)表面涂上光敏液體，這樣，就在光敏液中間層存在下把柔軟的掩光膜鋪到基質(zhì)的至少一側(cè)面上。實(shí)際上，通過(guò)增大線(xiàn)性壓力而形成的基質(zhì)與掩光膜之間的箝狀區(qū)起壓延作用或形成光敏中間層，掩光膜暫時(shí)粘到光敏中間層上，得到一種定位的層合結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中，光敏中間層把基質(zhì)表面與掩光膜隔開(kāi)。在基質(zhì)的兩面都涂復(fù)光敏液體時(shí)，最好將鉸合的掩光膜定位的組合片材通過(guò)一對(duì)壓力輥來(lái)進(jìn)行這種層合或壓合步驟。根據(jù)液體的粘度、基質(zhì)通過(guò)箝區(qū)的速度和希望的層厚來(lái)調(diào)節(jié)箝區(qū)壓力。在這種操作方式下，首先將壓力施加在位于或靠近基質(zhì)和柔軟掩光膜的引導(dǎo)邊處，而每塊掩光膜的拖尾部部分卷在每個(gè)壓力輥的曲面上。然后將光敏液體(最好是可光硬化的)涂在基質(zhì)或掩光膜或同時(shí)涂在二者的表面上。在某些情況下，在掩光膜上涂復(fù)光敏液體，而在基質(zhì)上涂一種低粘度液體。定位裝置最好這樣裝，即其通用方向向上，這就是說(shuō)，基質(zhì)相對(duì)于壓力輥和液體涂布器運(yùn)動(dòng)的方向是向上。應(yīng)該理解，基質(zhì)和壓力輥，要么兩個(gè)都能運(yùn)動(dòng)，要么處于上方的一個(gè)處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)處于這種方向時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基質(zhì)上液體的整理和清潔作用，因?yàn)檫^(guò)多的液體還能使用，只是簡(jiǎn)單地流到能在其中捕集任何多余物料的收集槽中。此外，最好在壓力輥上方區(qū)域進(jìn)行光化曝光，這里更容易不出現(xiàn)不希望有的液體。不用減壓就能得到這種使涂復(fù)基質(zhì)和掩光膜對(duì)齊的方法。應(yīng)當(dāng)明白，基質(zhì)只有一面需要涂復(fù)，只需在基質(zhì)的一側(cè)有掩光膜和壓力裝置。
如果基質(zhì)的表面是平滑的，比如說(shuō)復(fù)合鋁板，就能得到厚度均勻的光敏液體以及在其后由此光敏液體得到的粘合硬化材料。如果基質(zhì)表面不平滑，比如有如印刷電路板的凸起花紋，由于有凸起部分，光敏液層將是不均勻的。除了在包含凸起部分的那部分基質(zhì)以外，光敏液層的厚度是均勻的。按照同樣的方式，由光敏液體得到的粘合部分也是均勻的。
在Heiart的方法中，一旦將掩光膜與涂有光敏液體中間層的基質(zhì)定位固定，就用任何光化輻射源在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)光敏液體曝光。在一種優(yōu)選的Heiart操作方式中，層壓的元件從壓力輥中出來(lái)，停止前進(jìn)，然后掛在一固定向上的位置并用3000～4000?；虿ㄩL(zhǎng)更高的均勻光化輻射對(duì)掩光膜曝光。當(dāng)基質(zhì)的兩側(cè)都有光敏液層時(shí)，最好兩側(cè)同時(shí)曝光。也可以從定位裝置中完全取出基質(zhì)并將其放在任何適當(dāng)?shù)钠毓庋b置中曝光?？拷缑孀饔没蚪缑嬉后w引起的粘性力，掩光膜和載片仍然與基質(zhì)及其光敏層定位固定。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，界面力和粘性力可能都存在。
因制造掩光膜所用的材料而異，光化曝光可引起液體與掩光膜發(fā)生光致粘合。為了保證曝光并固化的液體容易剝離，可用一層對(duì)光化輻射基本是透明的薄剝離膜來(lái)保護(hù)或改變掩光膜表面。剝離層與掩光膜的影象表面應(yīng)有強(qiáng)粘合力，但與固化光敏液體的粘合力弱。剝離層應(yīng)盡可能薄，比如影象掩光膜的厚度最好比如為約0.001英寸或更薄，以保證曝光影象的高分辨率。一種有用的剝離膜是用粘合劑粘在影象掩光膜上的厚度為0.0005英寸的聚對(duì)苯二甲酸亞乙酯膜。其它還包括各種蠟和普通的離模劑。掩光膜的理想特性有適合于涂復(fù)/層壓工藝的足夠柔軟性、在與液體組合物長(zhǎng)時(shí)間接觸時(shí)的尺寸穩(wěn)定性、對(duì)液體組合物的化學(xué)穩(wěn)定性、易剝離性、與曝光后的光聚合物能剝離的涂層有相容性以及對(duì)應(yīng)力的機(jī)械耐久性。
當(dāng)影象曝光完成時(shí)，從已曝光光敏層表面上剝掉一張或幾張掩光膜，這樣成象單元就脫離了定位狀態(tài)。然后成像單元從涂復(fù)-定位-曝光裝置送出，而掩光膜載片組件可回到其初始位置，如果有一系列基質(zhì)要成象，就去接受下一片基質(zhì)。在一種優(yōu)選的操作方式中，對(duì)于一系列基質(zhì)，對(duì)其大部分，預(yù)曝光工序是倒過(guò)來(lái)在曝光之后進(jìn)行的。這樣，已曝光的層壓?jiǎn)卧蚧赝ㄟ^(guò)壓力裝置，比如輥，每片掩光膜被拉回到各自的壓力輥上進(jìn)入儲(chǔ)存區(qū)，直至達(dá)到載片上的絞鏈區(qū)。在這一點(diǎn)，或靠近這一點(diǎn)處，掩光膜-載片組合件停止運(yùn)動(dòng)，成象的基質(zhì)被排到一個(gè)裝置中，這個(gè)裝置把基質(zhì)從涂復(fù)-定位-曝光裝置中送出?？梢杂貌煌谳伒难b置如橡皮輥來(lái)加壓。加壓裝置也可以是運(yùn)動(dòng)的，而夾持與掩光膜定位的基質(zhì)的裝置則可以是靜止的。在這樣的操作方式中，裝置將相當(dāng)容易接受一系列待曝光基質(zhì)中的下一片。在一種優(yōu)選的操作中，在曝光后，成象的基質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向朝下，并且壓力輥分開(kāi)使成象基質(zhì)落到轉(zhuǎn)送裝置上。在從成象片材剝下時(shí)，可以用任意多種方式儲(chǔ)存掩光膜。優(yōu)選的儲(chǔ)存方式是在在卷片鼓上，掩光膜表面在鼓上仍然沒(méi)有額外的接觸。另外，掩光膜可以懸掛儲(chǔ)存或卷到壓力輥?zhàn)陨砩稀?br> 在定位和成像曝光過(guò)程中，片狀基質(zhì)可朝向任何方向，包括水平或垂直?；|(zhì)最好處于垂直或基本垂直的平面中。在Heiart方法中，可用任何裝置把基質(zhì)送入或送出裝置的定位位置。對(duì)于Heiart的優(yōu)選的上下方向操作方式，可用傳送帶水平地把基質(zhì)傳到其邊緣，直到被放到載片下面，在這里用一個(gè)提升裝置把它提升到定位接點(diǎn)處。在曝光之后，成象片材掉到傳送帶上，傳送帶將其水平地送到設(shè)備外的邊緣上。
涂到掩光膜或基質(zhì)或它們二者之上的光敏液體可以是負(fù)性也可是正性。負(fù)性液體應(yīng)是一種可光固化的組合物，其中光化輻射的作用可直接也可間接地使影象曝光區(qū)固化，或者改變其流變性能。最好也發(fā)生不溶化作用。典型的光固化反應(yīng)包括自由基鏈?zhǔn)郊泳?、交?lián)反應(yīng)和預(yù)聚物的二聚反應(yīng)等。在Kosar所著的《光敏體系》(“LightSensitiveSystem”，JohnWiley&Sons公司1965年出版)一般性地公開(kāi)了這種可光固化組合物。正性液體一般也應(yīng)是一種組合物，這里光化輻射的作用是對(duì)影象曝光區(qū)的固化及其它流變學(xué)變化進(jìn)行脫敏或抑制。一般說(shuō)來(lái)，在光脫敏之后是未曝光區(qū)的固化。美國(guó)專(zhuān)利4，162，162和4，269，933中敘述了這種正性體系。
光敏液體在未曝光狀態(tài)下應(yīng)具有一定的粘度，靠層或壓力及/或重力的作用，使之適合在基質(zhì)和掩光膜之間形成并保持一厚度均勻的連續(xù)層。最佳液體粘度將受到液層厚度、為在基質(zhì)和掩光膜之間形成液體中間層而施加的壓力、形成液體中間層的速度、基質(zhì)的溫度和方向(比如垂直-水平)等的影響。在選定的層壓壓力、層壓輥(或接觸區(qū))硬度和層壓速度等條件以及用途的要求條件下，能在掩光膜和基質(zhì)之間形成可接受的厚度和穩(wěn)定的光敏液體中間層的粘度定為粘度下限。在同樣的層壓條件下，能向掩光膜提供一層光滑的、有適當(dāng)厚度的均勻涂層的設(shè)備能力及液體與電路或凸起部分(如果有的話(huà))完全吻合而不夾入空氣或低粘度液珠的能力則決定了粘度的上限。
優(yōu)選的負(fù)性光敏液是含有至少一種單體和一種可被光化輻射活產(chǎn)生自由基的加聚引發(fā)劑體系的可光聚合液體，這種單體最好是含有一個(gè)或多個(gè)端烯基的可加聚烯類(lèi)不飽和化合物。一般說(shuō)來(lái)，該液體還含有聚合物粘合劑、填料或其它單體，它們可單獨(dú)或結(jié)合使用，以調(diào)節(jié)光敏液體的粘度和其它性能。該液體還可含有其它成分，如染料、顏料、增塑劑、增粘劑、熱穩(wěn)定劑等為涂復(fù)制品的特定用途所需要的物質(zhì)。
下面列舉有用單體、引發(fā)劑、粘合劑和其它組分的例子。
單體丙烯酸叔丁酯、二丙烯酸1，5-戊二醇酯、丙烯酸N，N-二乙氨基乙酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸1，4-丁二醇酯、二丙烯酸二甘醇酯、二丙烯酸-1，6-己二醇酯、二丙烯酸-1，3-丙二醇酯、二丙烯酸-1，10-癸二醇酯、二異丁烯酸-1，10-癸二醇酯、二丙烯酸-1，4-環(huán)己二醇酯、二丙烯酸2，2-二羥甲基丙烷酯、二丙烯酸甘油酯、二丙烯酸三聚丙二醇酯、三丙烯酸甘油酯、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯、三丙烯酸季戊四醇酯、二丙烯酸2，2-二(對(duì)羥苯基)-丙烷酯、四丙烯酸季戊四醇酯、三異丁烯酸2，2-二(對(duì)羥苯基)丙烷酯、二丙烯酸三甘醇酯、二異丁烯酸多氧乙基-2，2-二(對(duì)羥苯基)-丙烷酯、雙酚A的二(3-異丁烯酰氧基-2-羥丙基)醚、雙酚A的二(2-異丁烯酰氧乙基)醚、雙酚A的二(3-丙烯酰氧基-2-羥丙基)醚、雙酚A的二(2-丙烯酰氧乙基)醚、四氯雙酚A的二(3-異丁烯酰氧基-2-羥丙基)醚、四氯雙酚A的二(2-異丁烯酰氧乙基)醚、四溴雙酚A的二(3-異丁烯酰氧基-2-羥丙基)醚、四溴雙酚A的二(2-異丁烯酰氧乙基)醚、1，4-丁二醇的二(3-異丁烯酰氧基-2-羥丙基)醚、雙酚酸的二(3-異丁烯酰氧基-2-羥丙基)醚、二異丁烯酸三甘醇酯、三丙烯酸聚氧丙烯化三羥甲基丙烷酯(462)、二異丁烯酸乙二醇酯、二異丁烯酸丁二醇酯、二異丁烯酸-1，3-丙二醇酯、三異丁烯酸-1，2，4-丁三醇酯、二異丁烯酸-2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯、三異丁烯酸季戊四醇酯、二異丁烯酸1-苯基乙二醇酯、四異丁烯酸季戊四醇酯、三異丁烯酸三羥甲基丙烷酯、二異丁烯酸1，5-戊二醇酯、富馬酸二烯丙酯、苯乙烯、二異丁烯酸1，4-苯二酚酯、1，4-二異丙烯基苯和1，3，5-三異丙烯基苯。
除了上述烯類(lèi)不飽和單體之外，可光固化層還可含有至少一種下列分子量至少為300的可用自由基引發(fā)鏈增長(zhǎng)、可加聚的烯類(lèi)不飽和化合物。這些單體最好包括由2-15個(gè)碳的亞烷基二元醇或含有1-10個(gè)醚鍵的醇醚制備的二丙烯酸亞烷基或多縮亞烷基二醇酯，和美國(guó)專(zhuān)利2，927，022(引為參考)所公開(kāi)的單體，例如有許多可加聚的烯鍵，特別是在分子端部有烯鍵的單體，尤其是這樣一些單體，其中至少一個(gè)，最好是多數(shù)烯鍵與碳雙鍵(包括碳-碳雙鍵和碳-雜原子，如氮、氧和硫雙鍵)共軛。這類(lèi)化合物中，不飽和烯基，特別是乙烯基，最好和酯或酰胺結(jié)構(gòu)共軛。
引發(fā)劑在共軛碳環(huán)體系中有兩個(gè)環(huán)內(nèi)碳原子的取代或未取代的多核醌類(lèi)。適用的這種引發(fā)劑包括9，10-蒽醌、1-氯蒽酯、2-氯蒽醌、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、八甲基蒽醌、1，4-萘醌、9，10-菲醌、1，2-苯并蒽醌、2，3-苯并蒽醌、2-甲基-1，4-萘醌、2，3-二氯萘醌、1，4-二甲基蒽醌、2，3-二甲基蒽醌、2-苯基蒽醌、2，3-二苯基蒽醌、蒽醌α-磺酸鈉鹽、3-氯2-甲基蒽醌、惹烯醌、7，8，9，10-四氫并四苯醌和1，2，3，4-四氫苯并(a)蒽-7，12-二酮。其它一些也可用的光引發(fā)劑，即使其中一些在低到85℃的溫度下就可被熱激活，它們?cè)赑lambeck的美國(guó)專(zhuān)利2，760，863中有所敘述，包括連位酮化合物(如丁二酮、聯(lián)苯酰等);α-酮醇(如苯偶茵、新戊偶茵等);偶茵醚(如苯偶茵甲基和乙基醚等);α-烴基取代的芳香偶茵，包括α-甲基苯偶茵，α-烯丙基苯偶茵和α-苯基苯偶茵。此外，還可以使用美國(guó)專(zhuān)利2，850，445;2，875，047;3，097，096;3，074，974;3，097，097和3，145，104所公開(kāi)的可光還原的染料和還原劑以及吩嗪、惡嗪和醌類(lèi)染料。其它適用的聚合引發(fā)劑是如美國(guó)專(zhuān)利3，427，161;3，479，185和3，549，367所述的和授氫劑共用的米蚩酮、二苯甲酮2，4，5-三苯基咪唑基二聚體及其混合物。與此相似，1981年6月8日提交的美國(guó)專(zhuān)利271，241中所公開(kāi)的環(huán)己二烯酮化合物也可用作引發(fā)劑。
粘合劑粘合劑可單獨(dú)使用、結(jié)合使用或與填料共用，以調(diào)節(jié)光敏液體的粘度。典型的粘合劑有聚丙烯酸酯和聚α-烷基丙烯酸酯(如聚異丁烯酸甲酯和聚異丁烯酸乙酯);聚乙烯基酯(如聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙烯酯/丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯/異丁烯酸酯和經(jīng)水解的聚乙酸乙烯酯);乙烯/乙酸乙烯共聚物;聚苯乙烯;偏二氯乙烯共聚物(如偏二氯乙烯/丙烯腈、偏二氯乙烯/異丁烯酸酯和偏二氯乙烯/乙酸乙烯共聚物);聚氯乙烯和共聚物(如聚氯乙烯/乙酸酯);平均分子量為4000～1，000，000的高分子量聚氧乙烯多元醇;環(huán)氧化合物;共聚酯，如由分子式為HO-(CH2)n-OH的多亞甲基二醇與下列物質(zhì)反應(yīng)得到的產(chǎn)物(這里n為2～10的整數(shù))(1)六氫對(duì)苯二甲酸、癸二酸和對(duì)苯二甲酸;(2)對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸和癸二酸;(3)對(duì)苯二甲酸和癸二酸;(4)對(duì)苯二甲酸和間苯二甲酸;(5)由所述二元醇和以下物質(zhì)制備的共聚酯混合物(ⅰ)對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸和癸二酸;(ⅱ)對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、癸二酸和己二酸;合成橡膠，如丁腈橡膠、羧基改性丁腈橡膠(如3%)、ABS共聚物、異丁烯酸的1～4個(gè)碳原子的烷基酯/丙烯腈/丁二烯共聚物、異丁烯酸的1-4個(gè)碳原子的烷基酯/苯乙烯/丙烯腈/丁二烯共聚物、氯丁橡膠、氯化橡膠、SBS及SIS嵌段共聚物以及在Holden等人的美國(guó)專(zhuān)利3，265，765(引為參考)中敘述的其它嵌段共聚物、異丁烯酸正丁酯、聚醚型聚氨酯樹(shù)脂等;尼龍或聚酰胺類(lèi)(如聚N-甲氧甲基亞己基己二酰胺);纖維素酯類(lèi)(如乙酸纖維素、乙酸琥珀酸纖維素以及乙酸丁酸纖維素);纖維素醚類(lèi)(如甲基纖維素、乙基纖維素和芐基纖維素);聚碳酸酯類(lèi);聚乙烯醇縮醛類(lèi)(如聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇縮甲醛);聚甲醛。
填料如果需要，可光聚合層也可含有不混溶的聚合或非聚合的有機(jī)或無(wú)機(jī)填料或增強(qiáng)劑，它們?cè)诠饩酆衔锲毓馑玫牟ㄩL(zhǎng)下基本是透明的，如親有機(jī)相的二氧化硅、膨潤(rùn)土、二氧化硅，粉末玻璃、膠體碳以及各種類(lèi)型的染料和顏料，其用量可隨著可光聚合層所需的性能來(lái)變化。美國(guó)專(zhuān)利3，754，920和3，785，817中所公開(kāi)的顆粒厚度適用于此目的。
其它可有可無(wú)的添加劑包括抑制劑、染料、顏料、增塑劑等。
適用的熱聚合抑制劑包括對(duì)甲氧基苯酚、氫醌和烷基或芳基取代的氫醌和醌類(lèi)、叔丁基兒茶酚、焦醅酚、樹(shù)脂酸銅、萘胺、β-萘酚、氯化亞銅、2，6-二叔丁基對(duì)甲酚、吩噻嗪、吡啶、亞硝基二聚體(如1，4，4-三甲基-2，3-重氮二環(huán)[3.2.2]-壬-2-烯-2，3-二氧化物)、二硝基苯、對(duì)甲醌和氯醌。
可加入各種染料以增大形成的影象的可見(jiàn)性。也可用顏料達(dá)到此目的。然而，所用的任何著色劑對(duì)所用的光化輻射都應(yīng)是透明的。
可用的增塑劑可以是與所用的任何聚合粘合劑相容的任何普通增塑劑，如鄰苯二甲酸二烷基酯、聚乙二醇和磷酸烷基酯。
雖然光敏液體可涂在掩光膜也可涂在基質(zhì)上，但此液體還可同時(shí)涂于這二者之上。另外，可以在每個(gè)表面上同時(shí)涂復(fù)不同的光敏液體，得到具有漸變性能的最終層。此外，這兩種不同液體不必都是光敏的，可將同時(shí)涂復(fù)的兩種都不是光敏的液體或一種是光敏而另一種不是光敏的液體進(jìn)行合并而在基質(zhì)的掩光膜之間形成單層光敏層。此外，還可把不同的系統(tǒng)涂在基質(zhì)的前表面和后表面。
在本發(fā)明中，應(yīng)該認(rèn)為，上述Heiart方法中所例舉的先有技術(shù)液體涂復(fù)法一般可用于從涂復(fù)的基質(zhì)中排除空氣，但在涂復(fù)層或其與基質(zhì)之間的界面中或任何接觸掩光膜或防護(hù)膜的界面中存在有微氣泡或空隙的某些情況下，仍是不令人滿(mǎn)意的，在制造印刷電路板和用液體涂復(fù)層作為具有凸起電路的基質(zhì)表面上的焊掩膜時(shí)，當(dāng)高密度電路板的凸起電路導(dǎo)電區(qū)之間的間隔變小時(shí)，有這些微氣泡或空隙就至關(guān)要緊了。當(dāng)與相鄰電路導(dǎo)電線(xiàn)之間的介電表面相比微氣泡或空隙的尺寸顯得很大時(shí)，電路的電性能一般要受到影響，在一些情況下造成焊掩膜粘合不良，在焊接過(guò)程中造成電短路。在本發(fā)明中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在這種高密度液體電路涂層中存在的微氣泡或空隙通過(guò)把涂復(fù)的基質(zhì)浸入加壓流體如壓縮空氣中很短時(shí)間，就能永遠(yuǎn)被除去。除去的微氣泡不僅溶解于液層，而且當(dāng)涂復(fù)的基質(zhì)從加壓流體中取出甚至旋轉(zhuǎn)或進(jìn)一步加工時(shí)微氣泡也不會(huì)再出現(xiàn)。實(shí)際上，在浸入加壓流體時(shí)，向浸入的涂復(fù)基質(zhì)的整個(gè)面積和各個(gè)方向上都施加了均勻的壓力，而對(duì)可光聚合涂層的物理性能和曝光性能沒(méi)有不利影響。
在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，一般是在涂復(fù)工序之后將涂復(fù)的結(jié)構(gòu)放入壓力室中，把室內(nèi)的流體壓力升到至少約0.3大氣壓表壓，最好至少約3大氣壓表壓達(dá)約1分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間。雖然優(yōu)選的流體是空氣或氮?dú)?，但也可使用如水或惰性有機(jī)物或其溶液之類(lèi)的液體，前提是它們對(duì)可光聚合液層的完整性沒(méi)有不良影響。可用許多方式調(diào)節(jié)流體加壓條件以確保無(wú)氣泡或空隙的涂復(fù)印刷電路結(jié)構(gòu)。對(duì)于涂復(fù)的焊掩膜，一般在室溫下(如25～30℃)，在約5～6大氣壓表壓(即約74～88磅/英寸2)下在空氣中加壓約1分鐘，一般是在約1～10分鐘，結(jié)構(gòu)就成為無(wú)氣泡的了。提高涂復(fù)基質(zhì)的溫度，則制造無(wú)氣泡結(jié)構(gòu)所需的時(shí)間可縮短到一分鐘以?xún)?nèi)，或者所需的流體壓力可以降低。另外，降低所施加的流體壓力，比如降到約0.3大氣壓表壓(約5磅/英寸2)以下或/和降低涂復(fù)基質(zhì)溫度至低于室溫或常溫，則制造無(wú)氣泡結(jié)構(gòu)所需的時(shí)間可延長(zhǎng)到1分鐘以上?？梢赃x擇所用的實(shí)際條件使之適應(yīng)于對(duì)涂復(fù)基質(zhì)結(jié)構(gòu)加壓所用的特定方法并保證在成象曝光前無(wú)氣泡結(jié)構(gòu)的完整性。流體加壓可以間歇地進(jìn)行，這時(shí)，把許多涂復(fù)結(jié)構(gòu)放入室中并升高流體壓力;也可以以連續(xù)流線(xiàn)方法進(jìn)行，這時(shí)，每片涂復(fù)的基質(zhì)在從涂復(fù)機(jī)出來(lái)之后進(jìn)入流體加壓室達(dá)所需的時(shí)間，以確保無(wú)氣泡和無(wú)空隙的涂復(fù)結(jié)構(gòu)。
雖然在Heiart的接觸曝光法中已敘述了本發(fā)明，但本發(fā)明同樣適用于任何其它液體涂復(fù)系統(tǒng)。這樣一些系統(tǒng)包括(但不限于)Sullivan的美國(guó)專(zhuān)利4，506，004和4，591，265以及Losert等人的美國(guó)專(zhuān)利4，230，793等所公開(kāi)的系統(tǒng)，以及公開(kāi)了使用可光聚合和可熱固化液體的普通絲網(wǎng)涂復(fù)和印刷法。可用任何先有技術(shù)或常規(guī)的裝置以純凈液體或溶劑溶液形式將液體涂在基質(zhì)表面上，在后一種情況下一般在施加均勻流體壓力之前除去溶劑。
提出如下實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)例把各組分放入容器并用空氣泵帶動(dòng)的葉輪式攪拌器進(jìn)行攪拌，直到得到均勻的溶液(根據(jù)溫度和攪拌速度不同，時(shí)間為4～24小時(shí))，制得具有如下組成的粘性可光聚合液體。組分的量以重量份數(shù)給出，粘度單位為泊，是在25℃下，用5號(hào)測(cè)軸以6轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速用Brookfield粘度計(jì)測(cè)得的。
組分量二丙烯酸二縮三(丙二醇)酯6456%丙烯酸乙酯、37%異丁烯酸27.1甲酯和7%丙烯酸三元共聚物分子量約260，000，酸值約76～85，玻璃化溫度37℃Carboset515丙烯酸樹(shù)脂100%6.5粘度2，000，000厘泊，酸值63，
分子量7，000，玻璃化溫度14℃叔丁基蒽醌2二乙基羥胺0.22-巰基-1，3，4-三唑0.2液體粘度857印刷電路板的單側(cè)被定位，在室溫下用粘性可光聚合液體涂復(fù)，并用反向輥涂層進(jìn)行成象曝光。
用普通的疊氮物質(zhì)制造掩光膜。粘上一片Tapecon乳液保護(hù)膜(Tapecon公司，Rochester，N.Y.)來(lái)保護(hù)掩光膜的影象表面，這種膜是一種厚度為0.0005英寸的透明聚酯膜，上面有0.0005英寸厚的粘合層。定位貼到掩光膜片上的是一個(gè)電路板導(dǎo)向器，它具有幾個(gè)定位突起，其厚度與待成象的印刷電路板接近。
在厚度為0.062英寸的環(huán)氧玻璃纖維板的一個(gè)側(cè)面有約0.003英寸高的電路花紋的一個(gè)印刷電路板上，在導(dǎo)向邊有幾個(gè)定位缺口，它們和電路板導(dǎo)向器上的定位突起相吻合。
用下述方法在掩光膜的被保護(hù)表面上涂復(fù)一層粘性液體A。涂布輥?lái)槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)從加料盤(pán)中提起液體。位于涂布輥表面上方的計(jì)量刀控制涂層厚度和寬度，并用在兩端處的兩個(gè)刮板防止沉積的多余液體堆積到掩光膜上。當(dāng)掩光膜按順時(shí)針?lè)较蚓淼娇辙D(zhuǎn)輥上時(shí)，掩光膜的被保護(hù)表面擦過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的涂布輥的涂布表面，把被涂液體轉(zhuǎn)送到保護(hù)表面上。
當(dāng)電路板導(dǎo)向器通過(guò)由壓力輥和卷在空轉(zhuǎn)輥上的掩光膜所形成的箝狀區(qū)時(shí)，印刷電路板上的缺口被固定到導(dǎo)向器的定位突起上，使印刷電路板與掩光膜上的影象定位通過(guò)箝狀區(qū)。當(dāng)此板通過(guò)箝狀區(qū)時(shí)，電路板表面與粘性液層接觸，通過(guò)由箝狀區(qū)壓出任何多余液體，就得到均勻涂布的印刷電路板。調(diào)節(jié)計(jì)量刀、進(jìn)行涂布的速度以及/或壓力輥所施加的壓力，就得到最終涂層所希望的厚度0.004英寸。當(dāng)印刷電路板的拖尾邊通過(guò)箝狀區(qū)時(shí)，運(yùn)動(dòng)停止，復(fù)合件保持在原位，在距離掩光膜平面4英寸處的紫外螢光燈源來(lái)的光化輻射，通過(guò)粘上的掩光膜使涂復(fù)層進(jìn)行成象曝光。
在光化輻射曝光完成后，壓力輥升起，掩光膜片向反向運(yùn)動(dòng)，把成象的電路板送出。光固化的影象和掩光膜的被保護(hù)表面完全分開(kāi)，而且仍和電路板表面牢牢地粘在一起。在持成象的后續(xù)板的顯影過(guò)程中，留在掩光膜表面上的未固化粘性液體再次與新鮮的液體合在一起。
當(dāng)對(duì)得到的成象板進(jìn)行檢查時(shí)，沿著垂直于涂復(fù)路線(xiàn)的電路線(xiàn)觀察到呈氣泡狀的夾帶空氣。用相同的方式進(jìn)行本方法，只是在印刷電路板的拖尾邊通過(guò)箝形區(qū)之后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，復(fù)合元件從箝形區(qū)取出并放入一個(gè)處于室溫的密封壓力室中(約68℃F或約20℃)。使用壓縮空氣將室壓升高到約80磅/英寸2(約5.4大氣壓表壓)達(dá)2分鐘。在這段時(shí)間內(nèi)，液體受到的升壓等于室內(nèi)壓力的增加?？煽匆?jiàn)液體中的微氣泡縮小了，最終擴(kuò)散進(jìn)入液體。2分鐘以后，加壓室回復(fù)到常大氣壓，復(fù)合元件回到其在輥的箝形區(qū)外面的位置，在這里繼續(xù)進(jìn)行剩下的曝光步驟。甚至用顯微鏡檢查(200倍)，沿著電路線(xiàn)也未能檢出夾帶的空氣泡或空隙。對(duì)于用在焊接時(shí)的保護(hù)掩光膜即焊掩膜來(lái)說(shuō)，無(wú)氣泡保護(hù)涂層是重要的要求。
用1%的NaCO3水溶液，在95°F，以3～4英尺/分的顯影速度在商品ADS-24顯影機(jī)中除去成象的電路板上剩下的未固化液體，得到除了在相應(yīng)于要焊接電氣元件的穿孔處的焊接點(diǎn)以外，在整個(gè)電路圖上都具有硬化保護(hù)涂層的印刷電路板。
在顯影之后，在300°F的烘箱內(nèi)將該板焙烘1小時(shí)，然后以10英尺/分的速度兩次通過(guò)商品紫外線(xiàn)固化裝置，使保護(hù)涂層固化。然后，此電路板便可進(jìn)行常規(guī)的打光、助熔劑處理、插入電氣元件以及焊接。
權(quán)利要求
1.一種在包括一個(gè)光敏液層與基質(zhì)之間的界面在內(nèi)的基質(zhì)上得到基本無(wú)氣泡的光敏液層的方法，包括以下各步驟(a)在所述基質(zhì)的表面上涂復(fù)至少一層光敏液層以形成涂復(fù)的基質(zhì)；(b)用加壓流體均勻地向所述的涂復(fù)基質(zhì)施加至少0.3大氣壓表壓的高壓，由此消除在所述液層和界面中夾帶的任何氣泡；(c)釋放高壓。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述高壓為至少3大氣壓表壓。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用包圍住所述基質(zhì)的加壓室。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述基質(zhì)有升高的凸起。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述液層是可光聚合的。
6.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使所述液體對(duì)光化輻射成象曝光。
7.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述流體是氣體。
8.權(quán)利要求7的方法，其特征在于，所述氣體是空氣。
9.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述流體是加壓液體。
10.權(quán)利要求9的方法，其特征在于，所述加壓液體是水。
11.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在常溫下施加加壓流體。
12.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，施加加壓流體的時(shí)間為約1分鐘至約10分鐘。
13.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，施加加壓流體的時(shí)間為約1分鐘或更短。
全文摘要
公開(kāi)了一種在基質(zhì)上涂覆了液體之后，通過(guò)施加均勻的流體壓力而得到無(wú)氣泡的光敏液層及其與基質(zhì)的界面的方法。
文檔編號(hào)H05K3/00GK1043798SQ8910948
公開(kāi)日1990年7月11日 申請(qǐng)日期1989年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月23日
發(fā)明者加里·卡爾·斯托特 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司