CN112055474B - 使用液态防焊材料制作电路板防焊层的方法 - Google Patents

使用液态防焊材料制作电路板防焊层的方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种在电路板上形成防焊层的方法，将液态防焊材料涂布于一表面平整的膜状载体上，成为防焊层，且液态防焊材料被预先干燥后，防焊薄膜才层合于电路板表面，所形成的防焊层具有极高的平整度。

Description

使用液态防焊材料制作电路板防焊层的方法
技术领域
本申请是有关于一种电路板的制程，特别是关于一种在电路板上形成防焊层的方法。
背景技术
电路板表面一般涂布有防焊层，将不需要焊接的部分导体加以遮盖。网版印刷是目前常用于在电路板表面涂布防焊层的方法，其利用网布将液态防焊油墨涂布在电路板表面，而后将防焊油墨加以烘干。
由于防焊油墨涂布前，电路板表面已形成电路，这使得后续网版印刷、烘干形成的防焊层的表面平整度不佳，其加工误差可能高达±10μm，且电路板不同部位的防焊层厚度仍可能有所不同，不同电路板的防焊层厚度也经常有所差异，而有稳定性不足的问题。
已知液态防焊材料的固化性质，室温中会逐渐硬化，因此需于涂布前制备，制备后需尽快用于涂布电路板表面，无法保存。即使预制成薄膜的型态，也因其固化性质，需在温度0℃以下进行冷冻保存。
发明内容
有鉴于此，本申请的主要目的在于提供一种能提高防焊层表面平整度的加工方法。
为了达成上述及其他目的，本申请提供一种使用液态防焊材料制造电路板防焊层的方法，其包括：
将一液态防焊材料涂布于一膜状载体；
将该膜状载体上的所述液态防焊材料干燥为一防焊层；
将该覆有该防焊层的所述膜状载体层合于一具有线路层的电路板表面，使该防焊层与该该电路板接触；以及
移除该膜状载体；
其中，该液态防焊材料包含一防焊树酯及一固化促进剂；且该液态防旱材料是由一第一试剂与一第二试剂混合制成，且该防焊树酯与该固化促进剂于混合前分别存在该第一、第二试剂中。
申请人发现，通过将液态防焊材料预先涂布于膜状载体、使其干燥，而后再将防焊层贴覆于电路板表面，所形成的防焊层平整度可显著提升，加工误差可大幅降低至±2μm。
本申请的另一实施例，所述膜状载体与液态防焊材料相接触的接触面的中心线平均粗糙度(Ra)为200-600nm，使防焊层有较佳的结合性，能够稳固地与后续贴覆的晶粒及封装材料结合，表现良好的结合强度。
本申请的另一实施例，将液态防焊材料通过唇型涂布机涂布于膜状载体时，涂布机在膜状载体的一宽度方向的至少一段形成至少一未涂布所述液态防焊材料的区域。在某些实施例中，本申请所制备的液态防焊材料是以连续片状涂布或以不连续的片状涂布方式涂布于膜状载体，在膜状载体上形成不同的防焊层条纹，如：斑马纹、方块数组等。
有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合附图说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请的薄膜载体与防焊层结构示意图；
图2为连续片状涂布防焊层示例图；
图3为不连续片状涂布防焊层示例图。
符号说明
1：膜状载体 2：液态防焊材料
3：保护层 4：液态防焊材料涂布区
5：液态防焊材料未涂布区
具体实施方式
本申请的特征在于，液态防焊材料(liquid type solder mask materials)并不通过网版印刷、滚轮涂布或垂帘涂布等方式直接涂布在电路板表面，而是将液态防焊材料涂布于膜状载体上，成为防焊层，且所述防焊层被预先干燥后，才层合于电路板表面，所形成的防焊层具有极高的平整度。
所述液态防焊材料包含一防焊树酯及一固化促进剂；且该液态防焊材料是由一第一试剂与一第二试剂混合制成，且该防焊树酯与该固化促进剂于混合前分别存在该第一、第二试剂中。所述液态防焊材料可以是热硬化防焊油墨、光硬化防焊油墨或其组合。
其中，所述的防焊树脂可为光可成像防焊树酯，其以含羧基光可成像树酯为佳，或者并用环氧树酯与含羧基光可成像树酯，或者并用其他热硬化性树酯、光硬化性树酯与含羧基光可成像树酯。所述固化促进剂可包含光聚合起使剂、硬化助剂、硬化触媒或其组合。防焊树脂与固化促进剂混合后，所述液态防焊材料才开始发生固化反应，在两者混合前，固化反应不会发生。
举例而言，防焊主剂例如是中国台湾太阳油墨股份有限公司所贩卖的商品型号PSR-4000EG23A、PSR-4000AUS308或PSR-2000WT500防焊主剂、或互应化学工业株式会社所贩卖的商品型号PSR-550RE HR3A或PSR-550D防焊主剂；固化促进剂例如是中国台湾太阳油墨股份有限公司所贩卖的商品型号CA-40AUS308或CA-40G24固化促进剂、或互应化学工业株式会社所贩卖的商品型号LS-55RE RM-3或LS-55D固化促进剂。
前述液态防焊材料混合后，可通过添加稀释剂将液态防焊材料调整至适当的黏度，例如10-200dPa·s，较佳为10-100dPa·s。
所述稀释剂例如为二甲基乙酰胺、甲基乙基酮、环己酮、甲苯、二甲苯、四甲基苯、溶纤剂、甲基溶纤剂、丁基溶纤剂、卡必醇、甲基卡必醇、丁基卡必醇、丙二醇单甲基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇二乙基醚、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、三丙二醇单甲基醚、乙酸乙基酯、乙酸丁基酯、乳酸丁基酯、醋酸纤维素、丁基醋酸纤维素、卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、二丙二醇单甲基醚乙酸酯、碳酸丙烯酯、脂肪族烃类、石油醚、石脑油、溶煤石油精等石油系溶剂或其组合。
制备完液态防焊材料后，将防液态防焊材料涂布于一表面平整的膜状载体，将液态防焊材料干燥为成为一防焊层。所述膜状载体的表面可为光滑面或雾面。所述膜状载体可为聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)或其他聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚酰胺酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜等，其厚度较佳介于10-150μm。所述涂布例如使用唇形涂布机进行。
液态防焊材料的干燥可将薄膜通过烘干机，将液态防焊材料干燥为防焊层，防焊层厚度可介于10-200μm，较佳介于10-50μm，其加工误差可控制在±1μm，烘干机温度例如为50-150℃，视液态防焊材料特性，防焊层亦可连续通过多个烘干机进行阶段式烘干。干燥后的防焊层通常具有指触干燥特性，但未完全硬化。
请参考图1的结构，图1是本申请的一种实施方式。在本实施方式中，将液态防焊材料(2)覆于膜状载体(1)后，有一相对于膜状载体(1)的另一面，为避免该表面受到污染，可在液态防焊材料(2)干燥后层合一保护膜(3)于该表面。所述保护膜(3)可为聚乙烯薄膜、具四氟乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或经表面处理的纸。
而后，利用压合机将覆有防焊层的膜状载体层合于一具有线路层的电路板表面，且防焊层与电路板接触。在具有保护膜的场合，在层合前需将保护膜移除。覆有防焊层的膜状载体需在防焊层完全硬化前层合于电路板表面，较佳者，在覆有防焊层的膜状载体干燥后的三天内，防焊层被层合于电路板表面。在可能的实施方式中，防焊层经过干燥处理后，不贴覆保护膜即直接层合于电路板表面。在可能的实施方式中，覆有防焊层的膜状载体于贴覆保护膜后先被收卷，而后再移置至压合机所属产线进行所述层合作业。在可能的实施方式中，如上述方式收卷后，在温度0℃以上保存一段时间，较佳为15-25℃保存，而后再移置至压合机所属产线进行所述层合作业。
而后，将膜状载体移除，即可在电路板表面形成防焊层，且通过本申请所公开的方法所形成的防焊层平整度极高，加工误差可控制在±2μm。
在防焊层需要开窗的场合，可进一步对防焊层进行曝光、显影作业，所述曝光作业可在膜状载体移除前或移除后进行，当曝光作业在膜状载体移除前进行时，所述膜状载体为透明或半透明，而可让曝光作业所照射的光线通过膜状载体。视防焊层的热硬化及/或光硬化特性，电路板可再进行烘烤或照射紫外线，使防焊层完全硬化。
本申请的另一实施例，所使用的膜状载体与该液态防焊材料接触的接触面为相对粗糙面，使防焊层有较佳的结合性，以增强防焊层的黏晶良率及封胶结合强度，较佳的膜状载体接触面Ra值介于200-600nm。在某些实施方式中，所述膜状载体与液态防焊材料接触面的中心线平均粗糙度(Ra)为200-600nm。
本申请的另一实施例，将液态防焊材料通过唇型涂布机涂布于膜状载体时，涂布机在膜状载体的一宽度方向的至少一段形成至少一未涂布液态防焊材料的区域。在某些实施方式中，当液态防焊材料被涂布于该膜状载体时，涂布机在膜状载体的一宽度方向有至少一段空隙，而该膜状载体在一长度方向上相对该唇形涂布机持续移动，唇形涂布机是连续地在该膜状载体上涂布所述液态防焊材料，因此液态防焊材料是以连续片状涂布方式涂布于膜状载体，形成如图2所示的斑马纹，其中灰色区域代表液态防焊材料涂布区(4)，白色区域代表液态防焊材料未涂布区(5)；在某些实施例中，当液态防焊材料被涂布于该膜状载体时，涂布机在膜状载体的一宽度方向有至少一段空隙，而该膜状载体在长度方向上相对该唇形涂布机持续移动，且该唇形涂布机是间歇性地在该膜状载体上涂布所述液态防焊材料，因此液态防焊材料是以不连续片状涂布方式涂布于膜状载体，形成如图3所示的方块数组，其中灰色区域代表液态防焊材料涂布区(4)，白色区域代表液态防焊材料未涂布区(5)。
以下通过多个实施例说明本申请的特性。
实施例一
使用中国台湾太阳油墨股份有限公司所贩卖的商品型号PSR-2000WT500作为第一试剂，并使用中国台湾太阳油墨股份有限公司所贩卖的商品型号Ca-25 KX50作为第二试剂，将两者混合后加入适量稀释剂调配成液态防焊材料，将黏度调整至80dPa·s，接着将液态防焊材料通过唇形涂布机均匀涂布于一PET膜状载体，液态防焊材料的涂布厚度为35μm，接着将覆有液态防焊材料的PET膜依序通过温度为70℃、80℃、90℃、80℃的烘干机进行阶段式干燥，使液态防焊材料干燥为防焊层，而后利用压合机将干燥后覆有防焊层的PET膜层合于已预先制作好电路的电路板，将防焊层贴合于电路板表面，最后将PET膜状载体移除，加工后的电路板的防焊层表面极度平整，加工误差小于±1μm。
实施例二
使用互应化学工业株式会社所贩卖的商品型号PSR-550RE HR-3A作为第一试剂，并使用互应化学工业株式会社所贩卖的商品型号LS-55RE RM-3作为第二试剂，将两者混合后加入适量稀释剂调配成液态防焊材料，将黏度调整至70dPa·s，接着将液态防焊材料通过唇形涂布机均匀涂布于一PET膜状载体，液态防焊材料的涂布厚度为35μm，接着将覆有液态防焊材料的PET膜依序通过温度为80℃、90℃、100℃、90℃的烘干机进行阶段式干燥，使液态防焊材料干燥为防焊层，而后利用压合机将干燥后的覆有防焊层的PET膜层合于已预先制作好电路的电路板，将防焊层贴合于电路板表面，最后将PET膜状载体移除，加工后的电路板的防焊层表面极度平整，加工误差小于±1μm。
实施例三
使用互应化学工业株式会社所贩卖的商品型号PSR-550D作为第一试剂，并使用互应化学工业株式会社所贩卖的商品型号LS-55D作为第二试剂，将两者混合后加入适量稀释剂调配成液态防焊材料，将黏度调整至70dPa·s，接着将液态防焊材料通过唇形涂布机均匀涂布于一PET膜状载体，，防焊混合浆料的涂布厚度为35μm，接着将覆有液态防焊材料的PET膜依序通过温度为80℃、90℃、100℃、90℃的烘干机进行阶段式干燥，使液态防焊材料干燥为防焊层，而后利用压合机将干燥后覆有防焊层的PET膜层合于已预先制作好电路的电路板，将防焊层贴合于电路板表面，最后将PET膜状载体移除，加工后的电路板的防焊层表面极度平整，加工误差小于±1μm。
实施例四
使用实施例一所述的试剂制备液态防焊材料，将两者混合后加入适量稀释剂调配成液态防焊材料，将黏度调整至70dPa·s，接着将液态防焊材料通过唇形涂布机。涂布时，于模唇间隙遮断几处出口，使涂布机在PET膜的宽度方向有多段空隙，涂布时，PET膜的长度方向上相对该唇形涂布机持续移动，液态防焊材料是连续地在PET膜上。干燥后的防焊层形成如图2所示的斑马纹，其中灰色区域代表液态防焊材料涂布区(4)，白色区域代表液态防焊材料未涂布区(5)。
实施例五
使用实施例一所述的试剂制备液态防焊材料，将两者混合后加入适量稀释剂调配成液态防焊材料，将黏度调整至70dPa·s，接着将液态防焊材料通过唇形涂布机。涂布时，于模唇间隙遮断几处出口，使涂布机在PET膜的宽度方向有多段空隙，涂布时，PET膜的长度方向上相对该唇形涂布机持续移动，调整涂布机供料时机，使液态防焊材料是间歇性地在PET膜上。干燥后的防焊层形成如图3所示的方块数组，其中灰色区域代表液态防焊材料涂布区(4)，白色区域代表液态防焊材料未涂布区(5)。
比较例一
使用中国台湾太阳油墨股份有限公司所贩卖的商品型号PSR-2000WT500作为防焊主剂，并使用中国台湾太阳油墨股份有限公司所贩卖的商品型号Ca-25 KX50作为固化促进剂，将两者混合后利用网版印刷直接涂布于已预先制作好电路的电路板表面，使用烘干机令防焊油墨干燥，加工后的电路板的防焊层表面平整度低，加工误差达±10μm。
由实施例一至三可知，本申请将液态防焊材料预先涂布于膜状载体、使其干燥，而后再将防焊层贴覆于电路板表面，所形成的防焊层平整度可显著提升，加工误差可大幅降低至±2μm以下，远优于各种直接将防焊油墨涂布于电路板上的现有技术的防焊油墨涂布制程。
比较例二
依实施例一至三所制备的覆有防焊层的PET膜，在防焊层烘干后，将覆有防焊层的PET膜分别保存于20℃和零下20℃，于24小时后，观察防焊层与PET膜的外观是否有剥离现象。
○：有剥离现象。
×：无剥离现象。
表一
Figure BDA0002284191890000071
如以上结果显示，本申请的液态防焊材料干燥后，可于常温保存，其保存状态优于低温保存。
防焊层后续制程评价
(1)黏晶(Die Attach)良率(评价1)
在前述实施例一所得电路板的防焊层表面进行黏晶，通过下述基准评价黏晶良率。
○：良率超过70％。
△：良率介于50-70％。
×：良率低于50％。
(2)封胶(Molding Compound)结合强度(评价2)
在前述实施例一所得电路板的防焊层表面令环氧树酯封胶固化，将固化后的环氧树酯封胶自电路板拔除，通过下述基准评价封胶结合强度。
○：防焊层随封胶一并被拔除的比例超过90％。
△：防焊层随封胶一并被拔除的比例介于60-90％。
×：防焊层随封胶一并被拔除的比例低于60。
需说明的是，进行前述评价时，实施例一所选用的PET膜状载体共有以下五种：
评价例一：膜状载体的接触面的中心线平均粗糙度(Ra)为242nm。
评价例二：膜状载体的接触面的中心线平均粗糙度(Ra)为276nm。
评价例三：膜状载体的接触面的中心线平均粗糙度(Ra)为419nm。
评价比较例一：膜状载体的接触面的中心线平均粗糙度(Ra)为121nm。
评价比较例二：膜状载体的接触面的中心线平均粗糙度(Ra)为76nm。
表二
接触面Ra值(nm) 评价1 评价2
评价例一 242 ○ ○
评价例二 276 ○ ○
评价例三 419 ○ ○
评价比较例一 121 △ △
评价比较力二 76 × ×
如以上的说明所示，本申请利用接触面Ra值介于200-600nm的膜状载体(相当于膜状载体接触面为相对粗糙面)，在电路板上所形成的防焊层，其黏晶良率及封胶结合强度，均远优于接触面Ra值低于200nm的膜状载体(相当于膜状载体接触面为相对平滑面)在电路板上所形成的防焊层。因此，通过选用具有预定Ra值的膜状载体，能够赋予电路板的防焊层较佳的结合性，能够稳固地与后续贴覆的晶粒及封装材料结合，表现良好的结合强度。
以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修改为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。

Claims (10)

1.一种以液态防焊材料制作电路板防焊层的方法，其特征在于，包括：
将一液态防焊材料制涂布于一膜状载体；
将该膜状载体上的所述液态防焊材料干燥为一防焊层；
将覆有该防焊层的所述膜状载体层合于一具有线路层的电路板表面，使该防焊层与该电路板接触；以及
移除该膜状载体；
其中，该液态防焊材料包含一防焊树酯及一固化促进剂；且该液态防焊材料是由一第一试剂与一第二试剂混合制成，且该防焊树酯与该固化促进剂于混合前分别存在该第一、第二试剂中。
2.如权利要求1所述的以液态防焊材料制作电路板防焊层的方法，其特征在于，该液态防焊材料更包含一稀释剂。
3.如权利要求1所述的以液态防焊材料制作电路板防焊层的方法，其特征在于，该液态防焊材料在涂布时的黏度为10-200dPa·s。
4.如权利要求1所述的以液态防焊材料制作电路板防焊层的方法，其特征在于，覆有该防焊层的所述膜状载体更包括一保护膜层合于该防焊层相对于该膜状载体的另一面，该保护膜在防焊层层合于该电路板前被移除。
5.如权利要求1所述的以液态防焊材料制作电路板防焊层的方法，其特征在于，该防焊层与该电路板接触前均保存于温度0℃以上的环境。
6.如权利要求1所述的以液态防焊材料制作电路板防焊层的方法，其特征在于，该防焊层与该电路板接触前均保存于15-25℃的环境。
7.如权利要求1所述的以液态防焊材料制作电路板防焊层的方法，其特征在于，该膜状载体具有一与该液态防焊材料接触的接触面，该接触面的中心线平均粗糙度为200-600nm。
8.如权利要求1所述的以液态防焊材料制作电路板防焊层的方法，其特征在于，该液态防焊材料是通过一唇形涂布机涂布于该膜状载体。
9.如权利要求8所述的以液态防焊材料制作电路板防焊层的方法，其中，该唇形涂布机在该膜状载体的一宽度方向上的至少一段形成至少一未涂布所述液态防焊材料的区域。
10.如权利要求8或9所述的以液态防焊材料制作电路板防焊层的方法，其中，该液态防焊材料被涂布于该膜状载体时，该膜状载体在一长度方向上相对该唇形涂布机持续移动，且该唇形涂布机间歇性地在该膜状载体上涂布所述液态防焊材料。
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