一种高宽比超过1.0的高精密厚膜图形的印刷装置和印刷方法

摘要

本发明公开了一种高宽比超过1.0的高精密厚膜图形的印刷装置和印刷方法，通过将基材置于底部带有磁场发生装置的平台与带有精密图案的磁性网版之间，通过磁力使网版和平台夹紧基材，然后在磁性网版表面刮涂浆料或油墨以填充图案，然后对刮涂面进行加热，使其干燥或预固化，再抬起网版，抽出印刷有厚膜图形的基材，进行进一步烧结得到印刷好的高宽比大于1.0的精密厚膜图形。本发明的方法可以避免因局部压力导致网版变形而对图形精度和位置精度产生的偏差，可以得到高宽比大于1.0的高精密厚膜图形。

说明书

技术领域

本发明属于印刷电路技术领域，具体涉及一种高宽比超过1.0的高精密厚膜图形的印刷装置和印刷方法。

背景技术

现有印刷电路方法，都是将油墨或浆料等具有流动性能的材料通过压力和剪切力透过网版，如丝网、钢片网等具有图形开口的网版，在基材上形成图案，然后立刻抬起网版，实现快速连续的印刷。但是这种工艺方法，由于在抬网过程中，油墨或浆料仍是流动态或触变态，容易受到抬网影响而流动，所以难以印刷，更难印刷出高宽比(高宽比aspect ratio：图形高度除以图形宽度的比值)超过1.0的精密图形。相反，由于过高，印刷好的浆料顶部会向侧面流淌，造成上窄下宽的图形，甚至有边缘渗墨现象。

此外，在传统条件下，网版(如丝网、钢片网)在印刷压力下虽然会瞬间、局部贴合在基材表面，但是由于局部压力容易导致网版变形，会对图形精度和位置精度产生偏差，更难以印刷出高精密的厚膜图形。

因此，仍旧需要开发一种高宽比超过1.0的高精密厚膜图形的印刷方法。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种高宽比超过1.0的高精密厚膜图形的印刷装置，可用于印刷高宽比超过1.0的高精密厚膜图形。

本发明的另一目的在于提供这种印刷装置用于一种高宽比超过1.0的高精密厚膜图形的印刷方法。

为实现以上发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种高宽比超过1.0的高精密厚膜图形的印刷装置，包括用于印刷高精密厚膜图形的平台，平台上可放置待印刷线路图形的基材和磁性网版，其中，所述平台底部设有磁场发生装置，可通过磁力使磁性网版和平台夹紧基材。

在一个具体的实施方案中，所述磁场发生装置为磁铁或磁力线圈；优选地，所述磁场发生装置的磁场范围大于磁性网版的尺寸范围。

在一个具体的实施方案中，所述磁性网版的材质选自硬磁性或软磁性物质，优选选自添加有铁、钴、镍或铁氧体的具有硬磁性或软磁性物质，或其合金金属。

在一个具体的实施方案中，所述待印刷基板的厚度为0.1mm以上，优选0.1～1mm；优选地，所述待印刷基板的平整度优于平台和/或网版的平整度；更优选地，所述待印刷基板的平整度为待印刷线路厚度的±5％以内。

另一方面，一种高宽比超过1.0的高精密厚膜图形的印刷方法，包括以下步骤：

1)通过将基材置于前述的印刷装置的平台与带有精密图案的磁性网版之间，通过磁力使网版和平台夹紧基材；

2)在磁性网版表面刮涂浆料或油墨以填充图案；

3)对刮涂面进行加热，使其干燥或预固化；

4)抬起网版，抽出印刷有厚膜图形的基材，进行进一步烧结得到印刷好的高宽比大于1.0的精密厚膜图形。

在一个具体的实施方案中，所述步骤1)中磁力为10-20N；优选地，所述步骤1)中带有精密图案的磁性网版通过激光、蚀刻或电铸的方法制作而成。

在一个具体的实施方案中，所述步骤1)中基材表面涂覆有偶联剂；优选地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物或高级脂肪酸、醇、酯的偶联剂中的至少任一种。

在一个具体的实施方案中，所述步骤1)中磁性网版孔内和表面涂覆有脱模剂；优选地，所述脱模剂选自二甲基硅油、硅橡胶类、硅树脂类、腊类、含氟树脂、聚乙二醇、低分子量聚乙烯中的至少任一种。

在一个具体的实施方案中，所述步骤3)中通过红外或热风加热网版刮涂面，使得浆料干燥或预固化；优选地，加热温度在300℃以内，优选为80℃以内，更优选50～80℃，加热时间为0.5～5分钟。

在一个具体的实施方案中，所述步骤4)中烧结温度为120～2000℃，烧结时间为15～120分钟。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的方法通过将基材至于底部带有磁铁或磁力线圈的平台，与带有精密图案的磁性网版之间，通过磁力使网版和平台夹紧基材，然后在磁性网版表面刮涂浆料或油墨，填充图案，该图案高宽比可超过1.0，然后在刮涂面进行快速红外加热，使得浆料或油墨干燥或固化，有利于脱模后，再抬起网版，实现高宽比可超过1.0的精密图形印刷。

本发明的方法，通过磁力夹紧基材配合不会出现印刷好的浆料顶部会向侧面流淌导致形成的图形上窄下宽的情况；也不会存在因为局部压力导致网版变形而对图形精度和位置精度产生偏差的问题。

附图说明

图1为本发明高宽比大于1.0的精密厚膜图形的印刷装置结构示意图。

其中，1为印刷装置、2印刷平台、3磁场发生装置、4基材、5磁性网版、6网孔图形、7磁场、8磁场压力。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的一种高宽比超过1.0的高精密厚膜图形的印刷装置1包括一印刷平台2，以及位于印刷平台2底部的磁场发生装置3，所述印刷平台2表面可放置待印刷线路图形的基材4，基材4上放置磁性网版5。所述磁场发生装置3可以是磁力线圈或磁铁，或者其他可以形成磁场的部件，其作用在于形成磁场对磁性网版5产生磁场压力8，从而夹紧基材4，避免网版因为局部压力而变形。同时，所述磁性网版5上具有网孔图形6，所述网孔图形6可由现有技术的方法制备而成，例如激光、蚀刻或电铸等方法，网孔图形6的网版尺寸、厚度和图形精度根据实际要求设计制作，磁性网版的厚度通常不超过1mm，否则难以固化或烧结；图形精度不低于20μm，存在浆料印刷过网困难和后续附着力较小的问题，例如图形厚度200μm，最小线宽100μm，高宽比2.0。带有精密图案的磁性网版通过激光、蚀刻或电铸的方法制作而成，这可以参考现有技术，本发明的关键在于网版为磁性网版。所述磁性网版的材质选自硬磁性或软磁性物质，例如为铁磁性网版或铁氧体磁性网版等。

其中，待印刷基板的厚度为0.1mm以上，优选0.1～1mm，所述待印刷基板可以为本领域常用的材质，例如为1mm氧化铝陶瓷片。待印刷基板的平整度最好优于平台和/或网版的平整度，以便能在磁力的作用下被夹紧；优选地，所述待印刷基板的平整度为待印刷线路厚度的±5％以内。

所述的磁场发生装置没有任何的限制，只要是能发生磁场的部件均可，例如为常规的磁铁或磁力线圈；通常，要求磁场发生装置的磁场范围大于磁性网版的尺寸范围，以便能将磁性网版的全部面积提供磁力，以对带印刷基板向下的夹紧力。

另一方面，一种高宽比超过1.0的高精密厚膜图形的印刷方法，包括以下步骤：

1)通过将基材置于前述的印刷装置的平台与带有精密图案的磁性网版之间，通过磁力使网版和平台夹紧基材；

2)在磁性网版表面刮涂浆料或油墨以填充图案；

3)对刮涂面进行加热，使其干燥或预固化；

4)抬起网版，抽出印刷有厚膜图形的基材，进行进一步烧结得到印刷好的高宽比大于1.0的精密厚膜图形。

在步骤1)中，磁场发生装置提供的磁力约需要10-20N，即大约需要10-20N的夹紧力，根据磁力大小例如按照450*450mm的平台面积可计算相应的磁场强度。

一个优选的实施例中，步骤1)中基材表面涂覆有偶联剂；所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物或高级脂肪酸、醇、酯的偶联剂中的至少任一种，例如为硅烷偶联剂。

一个优选的实施例中，所述步骤1)中磁性网版孔内和表面涂覆有脱模剂；所述脱模剂选自二甲基硅油、硅橡胶类、硅树脂类、腊类、含氟树脂、聚乙二醇、低分子量聚乙烯中的至少任一种，例如为2000型二甲基硅油。

在步骤1)的磁力作用下，通过磁力使网版和平台夹紧基材，由于是完全垂直方面的作用力，网版不会出现由于应力等导致的变形等情况，使得制备的线路图形精度高。

在步骤2)中，在磁性网版表面刮涂浆料或油墨可参考现有技术，其中的浆料或油墨也可以是现有技术中任意的浆料或油墨，可根据线路需要加以选择，例如为高温导电铜浆等。

在步骤3)中，提起网版前对刮涂面进行加热，使其干燥或预固化，例如通过红外或热风加热网版刮涂面，使得浆料干燥或预固化；优选地，加热温度在300℃以内，优选为80℃以内，更优选50～80℃，加热时间为0.5～5分钟。通常，印刷线路越厚，需要的时间越长。对于高温导电铜浆，加热温度例如为200℃，加热3分钟。具体可根据不同的浆料类型选型不同的加热温度，本领域技术人员可以理解的是，加热温度和时间可以任意匹配，例如在较低的加热温度下加热更长的时间，或者在较高的加热温度下加热较短的时间均可以达到基本相同的加热效果，这是本领域技术人员可以合理选择的。

通过步骤3)的干燥或预固化处理后，浆料不会从顶部向侧面流淌导致形成上窄下宽的图形，也不会出现边缘渗墨等现象，可以容易地制备出高宽比超过1地高精密厚膜图形。

在步骤4)中，抬起网版，抽出印刷有厚膜图形的基材，进行进一步烧结即可，烧结温度例如为120～2000℃，烧结时间例如为15～120分钟。对于不同的浆料或油墨，烧结温度和时间不尽相同，这也是本领域技术人员可以合理选择的。例如对于高温导电铜浆，烧结温度为800℃，烧结时间为60min。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。