利用可用激光形成结构的、可热固化的焊料阻挡漆和不导电物对印刷电路板进行涂覆的方法和装置

摘要

本发明涉及一种用可用激光形成结构的、可热固化的焊料阻挡漆和不导电物对印刷电路板(1)进行涂覆的方法和装置。该方法采用一装置，它包括至少一辊式涂覆装置(2)，该装置具有一涂覆辊(4)、一与涂覆辊(4)形成一定量间隙的定量辊(5)，一布置在辊式涂覆装置(2)上方的用于焊料阻挡漆或不导电物的储存容器(6)、用于运输印刷电路板的装置(7)，用于干燥焊料阻挡漆的装置(11)和用于翻转经过涂层的印刷电路板的装置(13)，其中所述辊式涂覆装置(2)只具有一个用于涂覆印刷电路板下侧的涂覆单元。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用可用激光形成结构的、可热固化/硬化的焊料阻挡漆和不导电物(Galvanoresist)对印刷电路板进行涂覆的方法和一种装置。

背景技术

利用焊料阻挡漆特别是光敏性焊料阻挡漆对印刷电路板进行涂覆，以保护导体，并且只露出要钎焊的孔和用于焊料锡的焊接盘(Lotpad)。在1975年以前，丝网印刷就已经足够，从那个时候开始，才开始采用光敏性焊料阻挡漆。在越来越复杂的电路中，所要求的精度只能通过用光形成结构化的工艺来保证。例如在隔幕(Vorhang)铸造方法中单侧涂覆所述漆。这在欧洲专利申请EP0002040A1中作了描述。

这种涂覆技术导致一些问题。特别是对具有宽度和高度均为10μm的高的细导体的边缘的覆盖。以500至1200mPas的粘度进行涂覆的漆特别是在干燥时由于由此引起的粘度降低从导体的边缘流下。此问题通过使用容易挥发的溶剂和由添加填料实现的高触变性来解决。首先在低温下在一链斗升降机式炉子中对经过涂覆的印刷电路板进行通风干燥。此时，导体上的漆被干燥。接着，借助热的循环空气进行实际的干燥。

高的导体的涂覆问题特别通过喷涂解决。不过，所有涂层工艺的共同点是同时也对孔进行涂覆。流入所述孔处的漆在用光形成结构(Fotostrukturierung)后在显影浴中溶去。这和自由显影的焊接盘一起导致很高的废水负担。特别是由于碱性显影工艺降低了漆的质量，这是因为，该工艺然后必须使用相应的使水分亲和性变坏的羧基。用光形成结构所需要的丙烯酸盐会损坏焊料阻挡漆的软化区，这在用无铅焊料在高的钎焊温度下钎焊时特别不利。

进一步发展的微型化对这一代的焊料阻挡漆提出了新的问题。其中显影时的不可靠性特别具有不利的作用。所有这些问题都可通过采用一种科利用激光形成结构的焊料阻挡漆来解决。由此，只对焊接盘和孔的剩余的环状部用激光(例如CO₂激光，紫外激光)进行除漆。不再需要显影工艺。由此，也不再产生聚合物废料。激光可以很精确地定位。如薄膜偏移这样的问题不会出现。目前非光敏性的可热固化的焊料阻挡漆的应用未能成功是由于，没有可用的可保证孔没有漆的施加方法。

在EP0766908中，描述了一种用于可光聚合的涂层材料的双面辊涂方法以制造多芯片模块，其中，可将定量辊加热至25至60℃，而将涂覆辊冷却至5至20℃。漆的加热导致未被转移至涂覆辊的橡胶表面上的漆层挥发和干燥。冷却导致凝结物的沉积。所得到的导体边缘覆盖部在50μm的导体高度和5μm的漆层厚度时为13μm。孔并不是无漆的。涂层粘度高达20000至100000mPas，以致只有用成型辊在涂层厚度为50至200μm时才能工作。对于带焊料阻挡漆的涂层，5至20m/min的涂覆速度过高，这是因为不能得到良好的边缘覆盖部。

这一高涂覆速度也在名称为“用于高速涂覆木质/塑料表面和金属表面的方法和装置”的DE10131027A1中作了描述。此处，最好借助一熔融辊从一粉末漆储存器中输送可辐射固化的粉末漆。利用单纯热固化的漆这是无法实现，因为这样会出现固化反应和凝集/烧结作用。为了涂覆底侧，将熔融辊浸入粉末漆容器中而不进行定量处理。这在可热固化的漆的情况下，会造成存储容器的固化。

对在专利文献EP069823B1中所描述的方法，上述情况同样适用，该方法描述了由熔体组成的可辐射固化的涂层剂的涂覆。没有一种已知的方法能实现按照本发明的目的。它们仅仅涉及可辐射固化的漆系统。印刷电路板运输所需要的无漆边缘同样不能实现。市场上销售的焊料阻挡漆含有矿物性填料以提高粘度，尤其是为了防止漆从导体侧面流下。通常在焊料阻挡漆中包含重量百分比为20％至50％的所述矿物性填料。如果用激光使所述市场上销售的焊料阻挡漆形成结构，则在焊接盘上就留有构成蘑菇状的灰烬残余物。这就妨碍了无缺陷的钎焊，此外，还使清洁困难。

利用当前的施加方法不能保证孔无漆。

发明内容

本发明的目的是，解决现有技术冲在涂覆印刷电路板时出现的前述问题。本发明的目的特别是，提供一种优选可热固化的焊料阻挡漆和不导电层，以及一种方法和装置，它们使得可借助激光实现无残余物地形成结构，并且其中用薄的漆层厚度在导体狭而高时保证良好的边缘覆盖部，保证无缺陷的、封闭的漆表面，以及同时保证孔和印刷电路板边缘无漆。

本发明的内容是一用于用焊料阻挡漆或不导电物对印刷电路板进行涂覆的装置，它包括至少一个辊式涂覆装置，该装置具有一橡胶化/包有橡胶的上导向辊、一橡胶化的下涂覆辊、一与所述涂覆辊形成一定量间隙的定量辊，一个布置在所述辊式涂覆装置上方的用于焊料阻挡漆或不导电物的储存容器，用于运输印刷电路板的装置、用于干燥焊料阻挡漆的装置和一用于翻转已涂覆的印刷电路板的装置，其中所述辊式涂层装置只具有一个用于涂覆印刷电路板的下侧的涂覆单元。

按照本发明的装置的优选的实施形式是权利要求2至6的内容。

此外本发明还涉及一种用于用焊料阻挡漆或不导电物涂覆印刷电路板的方法，它包括下列步骤：

(i)将印刷电路板输送至一辊式涂覆装置，其中所述辊式涂敷装置只具有一个用于涂覆基体下侧的涂覆单元，

(ii)定量供给在25℃时具有4000至15000mPas的粘度的焊料阻挡漆或不导电物或粉末漆，

(iii)在印刷电路板的下侧上涂覆所述漆，

(iv)在一足以将漆的粘度降低至300mPas以下或将粉末漆的粘度降低至500mPas以下的温度下和时间段内干燥经涂覆的印刷电路板，使所述漆固化并无粘性，以及

(v)翻转印刷电路板并在同一个或另一个辊式涂覆装置上进行步骤(i)至(iv)。

按照本发明的方法的优选的实施形式为权利要求8至10的内容。

最后，本发明涉及一种可借助激光形成结构的焊料阻挡漆和不导电物，其特征为，它有一重量百分比为50％至100％的固体成分和一在25℃时为5000至15000mPas的粘度。

焊料阻挡漆或不导电物的优选的实施形式为权利要求11至17的内容。

附图说明

图1示意地示出按照本发明的装置。

图2示出用于使用粉末漆的按照本发明的装置的另一实施形式。

图3示意地示出按照现有技术已知的方法涂覆的印刷电路板。

图4示出用按照本发明的方法涂覆的印刷电路板。

图中表示的是：

(1)印刷电路板；(2)辊式涂覆装置；(3)橡胶化的导向辊；(4)橡胶化的涂覆辊；(5)定量辊；(6)储存容器；(7)用于运输印刷电路板的装置；(8)刮刀；(9)定量辊；(10)铜导体；(11)用于干燥焊料阻挡漆的装置；(12)筛网箱(Siebkasten)；(13)翻转器；(14)导体边缘覆盖部

具体实施方式

下面将较详细地说明本发明：漆的涂覆可按照本身为本领域技术人员公知的方法进行，只要此时所用的涂层装置只有一个用于涂层基体下侧的涂层单元。

在采用根据权利要求1的装置时，可将焊料阻挡漆和一两侧都设有导体和(例如用于接纳接线的构件的)孔的印刷电路板1一起输送给例如一第一辊式涂覆装置2，所述漆具有在25℃时最好为5000至15000mPas的粘度和一50％至100％的固体含量，而且既能热固化，也能辐射固化，同时最好不含或只含少量的矿物填料，所述辊式涂覆装置包括一橡胶化的上导向辊3、一橡胶化的下涂覆辊4和一与涂覆辊形成一定量间隙的定量辊15，必要时可在涂覆辊和定量辊之间布置一用于给印刷电路边缘除漆的楔形刮刀8。在定量辊5与涂覆辊4之间从一个设置在辊式涂覆装置的上方的储存容器6中定量供应高粘度的焊料阻挡漆。现在，通过光滑(Rz＝5至10μm)而柔软(肖氏硬度A为20至40)的橡胶表面将所述具有最好为5000至15000mPas的粘度的焊料阻挡漆优选以一1至4m/min的速度以一最好为10至70μm的层厚涂覆在印刷电路板1的下侧上。

在进行所述高粘度的涂覆时，由于漆在橡胶上的高粘附性，只有一部分位于涂覆辊上的漆层会发生转移。漆的转移的前提是粘附在待涂覆的印刷电路板表面上。由于所述粘附性在铜导体10上是最大的，所以这里也会涂覆最厚的漆层。孔可不形成粘附表面，从而漆在这里也不会发生转移。在迄今使用的辊式涂覆方法中，通过带沟槽的橡胶件这样来施加漆，以使漆从沟槽中被压出，此时漆也被压入孔中。在按照本发明的方法中，涂覆与待涂覆的表面的特性无关地进行。由此，这样涂覆的焊料阻挡漆很好地覆盖导体，并使孔和印刷电路板边缘保持无漆，从而保证了装有电线的构件的良好钎焊和印刷电路板向干燥器中的运输。通过按照本发明设置橡胶，结合高的涂层粘度，可避免橡胶表面由于高的导体的切入而损坏。

在所述涂覆之后，通过用于运输印刷电路板的装置7例如一具有输送夹的链式运输机将印刷电路板1输送到一干燥器一例如一红外干燥器—中，所述干燥器只在运输线路的下方设有用于干燥的装置，例如红外线辐射器11。所述红外线辐射器设有波长为2至4μm的中波辐射器。迄今为止，在通常在链斗升降机式炉子中采用的挥发路线中对漆进行干燥而不降低粘度，从而所述漆不会由于粘度降低而从导体边缘流下，与此相反，在按照本发明的方法中追求相反的效果。漆应当尽可能快地在其粘度上从5000至15000mPas降低至低于500mPas。由此，原来是波纹状的漆表面变得光滑，而且漆流到导体侧面上。没有矿物填料有利于这一流动过程。漆的温度应当在10至60秒内变成100至120℃。由于所用的干燥处理和与之相关的粘度增加可避免滴落。孔与边缘保持无漆。于是，此后所采用的干燥处理导致漆的固化。在通过干燥和硬化而变得无粘附性以后，在一翻转器13中翻转印刷电路板1，并将其在同一装置中进行第二次涂覆或送至一结构相同的第二辊式涂覆装置中。如图3所示，导体10在漆层厚度为30μm时通常有一5至10μm的边缘覆盖部。如图4所示，在按照本发明的方法中得到一大于10μm的导体边缘覆盖部14。

按照本发明，这可以由此做到，即漆含有一种其量按重量百分比为5至20％的具有大于120℃的沸点的高沸点溶剂的成分，而未加入矿物填料。在粉末形焊料阻挡漆中，这通过将粘度降低至低于2000mPas、优选低于1000mPas、最优选低于500mPas来实现。没有矿物填料还使得可利用激光形成结构而不在铜表面上形成蘑菇状的灰烬残余物。

按照另一实施形式，用于实施按照本发明的方法的装置具有另一定量辊9。在定量辊5和9之间，从布置在辊式涂覆装置2的上方的储存容器6中定量供应高粘度的焊料阻挡漆。在采用可热固化的粉末形焊料阻挡漆时，通过一筛网箱12将所述漆涂覆在与涂覆辊4相反地旋转的定量辊5上。所述定量辊接受保留在涂覆辊4上的漆，然后在涂覆辊上撒布粉末状的焊料阻挡漆。按此方式，可以避免初始固化并使得可用辊子施加可热固化的粉末状焊料阻挡漆。在借助定量辊5和9进行涂层厚度的调节以后，可以通过一粘贴在固定的定量辊9上的厚度约为30至150μm左右的薄膜实现使边缘无漆，由此节约了涂覆面积。以后，利用反向旋转的定量辊5将所述漆转移至涂覆辊4的光滑(Rz＝5至10μm)而柔软(肖氏硬度A为20至40)的橡胶表面上，并且以最好为5000至15000mPas的粘度、按1至4m/min的速度用20至70μm的涂层厚度涂覆在印刷电路板1的下侧上。在用可热固化的粉末状焊料阻挡漆进行涂覆时，所有辊子和要涂层的印刷电路板都加热至一可达到所要求的涂层粘度的温度。

现在通过下面的实施例更详细地说明本发明。

例1

印刷电路板：300×420×1.5mm，按照NEMA(国家电子联合制造协会)的FR4型，导体高度最大100μm，导体宽度150μm。

焊料阻挡漆：100重量份的Probimer 65 Fa.Vantico AG+5重量份的γ-丁内酯。

辊式涂覆装置：RC Fa.Bürkle，橡胶化：100mm、肖氏硬度A30，Rz 5μm；

辊隙宽度：100μm；

湿涂覆：50μm。

速度：2m/min；

红外辐射器：第一辐射器波长2μm，第二辐射器波长4μm；

循环空气温度：120℃；

干燥器长度：4m。

结果：

干燥膜厚：30μm；

在100μm的导体高度时，边缘覆盖部：11μm；

孔的直径300至1000μm：无漆。

例2

印刷电路板(2)：300×420×1.5mm，按照NEMA的FR 4型，导体高度最大100μm、导体宽度150μm；

焊料阻挡漆(1)：125重量份的以80％的重量百分比包含在乙二醇一甲醚中的Rütapox VE3746，Fa.Bakelite AG；0.5重量份的2-乙基-4-甲基咪唑Fa.BASF。

粘度：在25℃时为9500mPas；

在160℃时固化一小时后的TG：155℃。

辊式涂覆装置：RC Fa.Bürtle，橡胶化：100mm；

硬度：肖氏A30、Rz 5μm；

辊隙宽度：100μm；

湿涂覆：50μm。

速度：2m/min。红外辐射器：第一辐射器波长2μm，第二辐射器波长4μm。

循环空气温度：120℃；

干燥器长度：4m；

160℃下固化1小时。

涂层结果：

干燥膜厚：30μm；

在100μm的导体高度时，边缘覆盖部：11μm；

孔的直径300至1000μm：无漆。

利用激光形成结构的结果：

二氧化碳激光：焊接盘无灰烬残余物；

钎焊结果：

孔与焊接盘无缺陷地用焊料湿润。

例3

印刷电路板：300×420×1.5mm。按照NEMA的FR4型，导体高度最大100μm，导体宽度10μm。

焊料阻挡漆：80.0重量份的EPOSID VP868-2，按重量70％，Duroplast-Chemie；

19.5重量份的HAT 9490 Kresolnovolak，重量百分比100％，Fa.Vantico；

0.5重量份的2-乙基-4-甲基咪唑Fa.BASF；

合计按重量100份，按重量75％。

粘度：在25℃时为7500mPas；在160℃时固化1小时后的TG：150℃。

辊式涂覆装置：RC Fa.Robert Bürkle GmbH Freudenstadt；

橡胶化：100mm；

硬度：肖氏A30，Rz 5μm；

辊隙宽度：120μm；

湿涂覆：50μm；

转移：体积百分比42％。

速度：2m/min；

红外辐射器：第一辐射器波长2μm，第二辐射器波长4μm；

循环空气温度：120℃；

干燥器长度：4m。

结果：

干燥膜厚：30μm；

100μm的导体高度时的边缘覆盖部：11μm；

孔的直径300至1000μm：无漆；

印刷电路板边缘：5mm无漆。

利用激光形成结构的结果：

二氧化碳激光：焊接盘无灰烬残余物；

燃烧气体：无卤素。

钎焊结果：

孔与焊接盘无缺陷地用焊料湿润。

例4

印刷电路板：300×420×1.5mm，按照NEMA的FR 4型，导体高度最大100μm，导体宽度100μm。

焊料阻挡漆：80.0重量份的EPOSID VP 868-2，重量百分比70％，

Durplast-Chemie；

19.5重量份的HAT 9490 Kresolnovolak，重量百分比100％，Fa.Vantico；

0.5重量份的2-乙基-4-甲基咪唑Fa.BASE。

合计100重量份，按重量75％。

粘度：25°时为了500mPas。

辊式涂覆装置：RC Fa.Robert Bürkle GmbH Freudenstadt；

橡胶化厚度：100mm；

硬度：肖氏A30，Rz 5μm；

定量辊5与9之间的辊隙宽度：120μm；

湿涂覆：50μm；

转移：体积百分比42％；

定量辊9上的特弗隆薄膜，在右边缘的开口：410mm；

速度：2m/min；

红外辐射器：第一辐射器波长2μm，第二辐射器波长4μm；

循环空气温度：120℃；

干燥器长度：4m。

例5

印刷电路板：300×420×1.5mm，按照NEMA的FR4型，导体高度最大100μm，导体宽度100μm；

粉末型焊料阻挡漆：

95.00重量份的环氧树脂DER 671 Fa.Dow Chemical；

4.5重量份的双氰胺；

0.5重量份的2-甲基咪唑Fa.BASF；

合计100重量份的粉末状焊料阻挡漆。

熔融范围：65至78℃；

粘度：在110℃时为1400mPas；

粒度/颗粒尺寸：10至20μm；

在160℃时固化1小时后的TG：160℃。

辊式涂覆装置：H RC Fa.Rokert Bürkle GmbH Freudenstadt；

橡胶化：10mm；

硬度：肖氏A 30，Rz 5μm；

涂覆辊4与定量辊5和9的温度：110℃；

印刷电路板的温度：110℃；

定量辊9上的特弗隆薄膜，在右边缘的开口：410mm；

定量辊5与9之间的辊隙宽度：50μm；

干式涂覆：30μm；

转移：体积百分比60％；

速度：3m/min；

红外辐射器：第一辐射器波长2μm，第二辐射器波长4μm；

循环空气温度：140℃；

干燥器长度：4m。

结果：

第一涂层：

干燥膜厚：30μm；

在100μm的导体高度时的边缘覆盖部：11μm；

孔的直径300至1000μm：无漆；

印刷电路板边缘：5mm无漆。

结果：

第二涂层：

干燥膜厚：30μm；

在100μm的导体高度时的边缘覆盖部：12μm；

孔的直径300至1000μm：无漆；

印刷电路板边缘：5mm无漆。

利用激光形成结构的结果：

二氧化碳激光：焊接盘无灰烬残余物；

燃烧气体：无卤素。

钎焊结果：

孔与焊接盘无缺陷地用焊料湿润。