向印刷电路板数字施加保护阻焊层制造技术

一种根据一个阻焊层图案把油墨施加于印刷电路板的方法和装置，其中印刷电路板具有确定了焊盘边缘的升高的焊盘。该方法包括使用油墨灌注印刷电路板，以致于油墨能够前进到焊盘边缘，并且停止在焊盘边缘附近或停止在焊盘边缘，而且不会攀升到升高的焊盘上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及向印刷电路板施加保护阻焊层(soldermask)的装置与方法。
技术介绍
在现有技术图2中，描述了向PCB(印刷电路板)施加保护阻焊层的一种传统方法的一个简化的流程图说明。使用任何传统的方法，例如使用“幕帘涂布”和“丝网印制”方法，都可能影响步骤150。已出版的PCT申请WO 02/01929 A2描述了用于印刷电路板制造的基于喷印的装置与方法。把本说明书中所提到的所有出版物以及其中所引用的出版物所公开的内容并入此处，以作参考。
技术实现思路
在高端印刷电路板上施加阻焊层的一种通用的现有技术方法是光刻法，这一方法包括下列步骤(a)预清洁和清洗电路板；(b)用液体光可成像阻焊层全涂覆面板；(c)不剥落(take free)干燥电路板的两面；(d)通过一种光照图(phototool)暴露于光化性光(通常在真空条件下)；(e)显影；(f)喷流清洗；以及 (g)电路板的最后固化。较佳的做法是，当根据本专利技术的一个优选实施例数字地施加阻焊层时，避免(b)～(f)的所有步骤，此处将对此加以描述。本专利技术旨在提供用于向印刷电路板施加保护阻焊层的改进的装置与方法。较佳的做法是，令此处所说明和所描述的向印刷电路板数字施加保护阻焊层的方法完全排除传统的光成像阶段。“焊坝”为涂覆在焊盘(pad)之间的空间的阻焊层，由于阻焊层的化学成分排斥焊料，所以防止了相邻焊盘之间的电气短路。由于光照图的有限的精度，在焊盘紧密地靠在一起，例如仅相隔大约75微米的情况下，不可能在焊盘之间留下焊坝。这可能导致短路。另外，对于具有厚焊盘的电路来说，即使可能留下焊坝，相当窄和高的焊坝也是脆弱的，可能导致破损，对于防止短路来说，这是有害的。而且，在电子部件的组装期间，碎屑可能粘在所施加的焊锡膏上，这妨碍了回流期间适当的焊接。当把油墨施加于PCB时，通孔填充有未固化的油墨。如果纵横比(PCB厚度/PCB孔径)很高，则在显影过程中不能适当地清洁这些孔，这妨碍了可焊接性。如果在电测试期间希望过孔(via)填充，例如为了改进所施加的真空度，则可以增加过孔附近滴注的密度，以能够至少部分地阻挡过孔，较佳的做法是完全阻挡过孔。通过增加滴喷射密度而不是通过传统的LPISM(液体光可成像阻焊层)施加方法填充过孔的一个特别的优点是，当使用LPISM施加方法时，由于LPISM的粘稠度高于根据本专利技术的一个优选实施例典型使用的喷墨油墨粘稠度，所以在焊料震动或回流期间，过孔中的截留空气可能导致爆炸，从而容易产生不希望的焊球。根据本专利技术的一个优选实施例，使用一个喷墨机把墨滴施加在PCB上，从而生成紧密重叠的油墨点。由于采用了SMT(表面安装技术)和TH(通孔)，所以PCB上的焊盘相对于PCB的平面升高，每一个通过喷射机所喷射的墨滴(通常假设滴喷射密度在一个适当的范围内)扩散到任何附近升高的焊盘的边缘，并且刚好停止在这一边缘。因而，根据本专利技术的一个优选实施例，提供了一种根据一个阻焊层图案把油墨施加于印刷电路板的方法，其中PCB具有确定了焊盘边缘的升高的焊盘，该方法包括使用油墨灌注PCB，以致于油墨能够前进到焊盘边缘，并且停止在焊盘边缘附近或停止在焊盘边缘，而且不会攀升到升高的焊盘上。另外，根据本专利技术的一个优选实施例，还提供了一种用于根据一个阻焊层图案把油墨施加于PCB的方法，该方法包括使用一个喷墨机，根据阻焊层图案，把墨滴滴到印刷电路板上，并且使用光化性光，例如在100毫秒内凝固每一墨滴，以防止油墨扩散。而且，根据本专利技术的一个优选实施例，阻焊层图案包括一个导体，这一导体具有导体边缘，而且其中使用步骤包括使用喷墨机把墨滴喷射到导体边缘上。再者，根据本专利技术的一个优选实施例，阻焊层图案至少包括一对相邻焊盘，其中，使用步骤包括使用喷墨机把墨滴喷射在相邻焊盘对之间，从而生成一个焊坝。另外，根据本专利技术的一个优选实施例，光化性光包括UV光。因此，根据本专利技术的一个优选实施例，该方法还包括提供至少具有一个孔的印刷电路板，而且其中灌注步骤包括灌注除了孔的紧邻附近之外的印刷电路板。如果希望阻挡部分孔，则可以通过增加过孔附近的墨滴密度加以实现。再者，根据本专利技术的一个优选实施例，每一个孔具有至少10∶1的纵横比。另外，根据本专利技术的一个优选实施例，印刷电路板至少具有一个孔，而且该方法还包括使用印刷电路板而不必清洁孔。本专利技术的一个优选实施例的一个特别的特征在于，在组装过程期间，除了覆盖和保护导体外，阻焊层还通过化学排斥焊料防止电气短路，并防止了焊球粘在电路板上。本专利技术的另一个特别的特征在于，不会明显形成疵痕(straw)。当使用传统的阻焊层施加方法时，特别是PCB具有高的焊盘和导体时，容易形成不希望的“疵痕”。这些疵痕是沿SMT焊盘或导体的垂直于涂覆方向的线性边缘的线性气泡。疵痕的形成会带来麻烦，因为陷入疵痕的空气可能在高焊料温度时爆炸，从而产生不希望的焊球。如现有技术中所教授示的，阻焊层放置的光可成像清晰度，会产生高边缘清晰度。然而，光刻工艺的当前技术状态的限制之一是，很难获得光照图和PCB焊盘之间的好的套准精度。由于同一批中不同电路板之间的小的套准差异和PCB变形，以及由于使用了对可能包含在每一批中的数十块电路板进行成像的一个单一的光照图，所以会出现这一困难。传统上，通过在焊盘周围留出不暴露的边缘余量，获得光照图与PCB焊盘的套准精度，这导致了这些焊盘周围沟渠的形成。这些现象促使PCB制造商决定对于细距部件，在相邻焊盘之间应完全消除阻焊层分隔(“焊坝”)。这一决定是有问题的，因为在相继的回流焊接过程期间，在消除相邻焊盘之间的短路方面，焊坝是十分重要的。当使用一个喷墨机时，人们希望获得与传统光刻PCB制造过程中所获得的锐边清晰度可比的锐边清晰度。最小化墨滴体积是获得锐边清晰度的一条可行途径，然而，最小化墨滴体积明显地降低了印刷速度、降低了墨滴置位精度、以及吞吐能力。本专利技术的一个优选实施例的一个特别的特征在于，通过对一构型目标上的具有凸起特征的边缘进行灌注，可以在不使用特别小的墨滴的情况下，确定锐边。根据本专利技术的一个优选实施例所提供的数字阻焊层施加的一个特别的优点在于，针对每一电路板进行图像定标的可能性，考虑了同一批中不同PCB尺寸之间的小的差别。可以精确地把喷墨墨滴放置在预先确定的点和区域位置，允许其流动一段确定的时间周期，直至达到最近的焊盘，然后，例如使用光化性光凝固墨滴，光化性光将固化液体阻焊层光敏部分。接下来，例如，为了确保导体边缘的覆盖、为了建立焊坝、为了添加一个标志、或者出于其它任何原因，较佳的做法是印刷阻焊层的一个附加层。在其达到介质之后，尽可能快地凝固这一附加层，例如通过UV固化、通过暴露于IR辐射、与/或通过施加热空气。这一立即凝固防止了墨滴从导体流下，并允许在固化前允许扩散的第一固化层之上建造较高的焊坝被允许。可有选择地在一或多个通道施加后继的油墨印刷，以确保对导体边缘等有问题的地方提供充分厚的涂层。通过本专利技术的灌注方法之一，而不是通过这一
中人们所熟悉的光成像方法施加阻焊层的其它的优点包括(a)增加了焊坝的机械强度，因为施加了厚的铜焊盘。在传统的光成像工艺中，由于焊盘周围的沟渠的形成，所形成的焊坝相当高而窄，易于机械破损。相比之下，通过根据本专利技术的一个优选实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据一个阻焊层图案把油墨施加于印刷电路板的方法，其中印刷电路板具有确定了焊盘边缘的升高的焊盘，该方法包括：使用油墨灌注印刷电路板，以使油墨前进到焊盘边缘，并且停止在焊盘边缘附近或停止在焊盘边缘，而不会攀升到升高的焊盘上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗恩祖海尔，雅各布莫泽勒，拉恩威尔克，
申请(专利权)人：普林塔有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]