CN112970337B - 用于制备具有高度密集导体的pcb产品的方法及设备 - Google Patents

用于制备具有高度密集导体的pcb产品的方法及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN112970337B
CN112970337B CN202080004537.9A CN202080004537A CN112970337B CN 112970337 B CN112970337 B CN 112970337B CN 202080004537 A CN202080004537 A CN 202080004537A CN 112970337 B CN112970337 B CN 112970337B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ink
pattern
photosensitive
oxygen
impermeable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080004537.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112970337A (zh
Inventor
N·什帕伊斯曼
A·格罗斯
A·葛雷瑟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orbotech Ltd
Original Assignee
Orbotech Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orbotech Ltd filed Critical Orbotech Ltd
Publication of CN112970337A publication Critical patent/CN112970337A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112970337B publication Critical patent/CN112970337B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/03—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/101—Inks specially adapted for printing processes involving curing by wave energy or particle radiation, e.g. with UV-curing following the printing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011—Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0017—Etching of the substrate by chemical or physical means
    • H05K3/002—Etching of the substrate by chemical or physical means by liquid chemical etching
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0073—Masks not provided for in groups H05K3/02 - H05K3/46, e.g. for photomechanical production of patterned surfaces
    • H05K3/0082—Masks not provided for in groups H05K3/02 - H05K3/46, e.g. for photomechanical production of patterned surfaces characterised by the exposure method of radiation-sensitive masks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/06—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/06—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
    • H05K3/061—Etching masks
    • H05K3/064—Photoresists
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/06—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
    • H05K3/068—Apparatus for etching printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1241—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by ink-jet printing or drawing by dispensing
    • H05K3/125—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by ink-jet printing or drawing by dispensing by ink-jet printing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1283—After-treatment of the printed patterns, e.g. sintering or curing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0137—Materials
    • H05K2201/0166—Polymeric layer used for special processing, e.g. resist for etching insulating material or photoresist used as a mask during plasma etching
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/095—Conductive through-holes or vias
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0104—Tools for processing; Objects used during processing for patterning or coating
    • H05K2203/013—Inkjet printing, e.g. for printing insulating material or resist
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/03—Metal processing
    • H05K2203/0369—Etching selective parts of a metal substrate through part of its thickness, e.g. using etch resist
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/05—Patterning and lithography; Masks; Details of resist
    • H05K2203/0548—Masks
    • H05K2203/0551—Exposure mask directly printed on the PCB
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011—Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0017—Etching of the substrate by chemical or physical means
    • H05K3/0023—Etching of the substrate by chemical or physical means by exposure and development of a photosensitive insulating layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

一种用于制备具有高度密集导体的PCB产品的方法，所述方法包含：提供包含导电层的PCB衬底；采用喷墨印刷机在所述PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案，所述未曝光光敏图案具有小于5μm的厚度；将所述光敏图案暴露于辐射借此界定曝光图案，所述曝光图案具有小于20μm的间距；及根据由所述曝光图案界定的图案湿蚀刻所述导电层借此界定具有小于30μm的间距的所述高度密集导体。

Description

用于制备具有高度密集导体的PCB产品的方法及设备
技术领域
本发明涉及基于液体光致抗蚀剂材料的喷墨打印的印刷电路板(PCB)制造。
背景技术
在所属领域中已知用于制造PCB的各种系统及方法。
发明内容
本发明试图提供基于液体光致抗蚀剂材料的喷墨打印的印刷电路板(PCB)生产的经改进系统及方法。
因此提供一种根据本发明的优选实施例的用于制备具有高度密集导体的PCB产品的方法，所述方法包含：提供包含导电层的PCB衬底；采用喷墨印刷机在所述PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案，所述未曝光光敏图案具有小于5μm的厚度；将所述光敏图案暴露于辐射借此界定曝光图案，所述曝光图案具有小于20μm的间距；及根据由所述曝光图案界定的图案湿蚀刻所述导电层借此界定具有小于30μm的间距的所述高度密集导体。
优选地，所述高度密集导体具有小于25μm的间距。更优选地，所述高度密集导体具有小于20μm的间距。
根据本发明的优选实施例，所述导电层是铜层。
根据本发明的优选实施例，所述方法还包含在所述采用喷墨印刷机选择性地印刷未曝光光敏图案之后且在所述曝光所述光敏图案之前采用喷墨印刷机选择性地印刷非透氧图案。另外，所述非透氧图案具有小于3μm的高度。另外或替代地，所述非透氧图案对所述辐射是透明的。优选地，所述非透氧图案的印刷不会增加所述曝光图案的所述间距。
根据本发明的优选实施例，所述方法还包含在将所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案暴露于辐射之前检验所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案中的至少一者。
根据本发明的优选实施例，所述方法还包含在所述采用喷墨印刷机选择性地印刷未曝光光敏图案之前进行所述PCB衬底的配准。
优选地，所述未曝光光敏图案用包含以下各者的光敏油墨来印刷：构成所述光敏油墨的33到64wt.％的光致抗蚀剂；构成所述光敏油墨的19.99到59.99wt.％的溶剂；构成所述光敏油墨的1到10wt.％的湿润剂；构成所述光敏油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂；构成所述光敏油墨的1到3wt.％的附着力促进剂，所述附着力促进剂具有在1700到70000Da之间的分子量；及构成所述光敏油墨的2到3wt.％的碱性溶液，所述附着力促进剂溶解于所述碱性溶液中。
根据本发明的优选实施例，所述附着力促进剂可操作以增加所述光敏油墨被印刷在其上的铜组件的湿蚀刻工艺的各向异性。另外或替代地，所述光敏油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
根据本发明的优选实施例，所述非透氧图案用包含以下各者的非透氧油墨来印刷：构成所述非透氧油墨的10到15wt.％的聚合物，所述聚合物具有最小7000Da的分子量；构成所述非透氧油墨的63.9到68.99wt.％的一或多种溶剂；构成所述非透氧油墨的20wt.％的增稠剂溶剂；构成所述非透氧油墨的1wt.％的湿润剂；及构成所述非透氧油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂。
优选地，所述非透氧油墨对具有在355到460nm之间的波长的光透明。另外或替代地，所述非透氧油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
还提供一种根据本发明的另一优选实施例的用于制备具有高度密集导体的PCB产品的设备，所述设备包含：共同底盘；喷墨印刷机，其安装在所述共同底盘上且可操作以在PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案，所述未曝光光敏图案具有小于5μm的厚度；及图案曝光器，其安装在所述底盘上且可操作以将所述光敏图案暴露于辐射借此界定曝光图案，所述曝光图案具有小于20μm的间距。
根据本发明的优选实施例，所述喷墨印刷机包含：第一喷墨头，其可操作以印刷光敏油墨的所述未曝光光敏图案；及第二喷墨头，其可操作以印刷非透氧油墨的非透氧图案。另外，所述喷墨头的喷嘴板可操作以被加热到40到60℃之间以使所述光敏油墨及所述非透氧油墨的粘度最优。
根据本发明的优选实施例，所述设备包含至少部分环绕所述共同底盘、所述喷墨印刷机及所述图案曝光器的机罩。另外，所述机罩中的大气以可操作以防止所述未曝光光敏图案在其通过所述图案曝光器曝光期间发生氧化的惰性气流为特征。
优选地，所述设备还包含可操作以烘干所述未曝光光敏图案的至少一第一油墨烘干机。另外，所述第一喷墨头、所述至少第一油墨烘干机及所述第二喷墨头经布置使得所述PCB衬底沿着所述共同底盘的逐步前进允许所述未曝光光敏图案在所述第二喷墨头印刷所述非透氧图案之前被所述至少第一油墨烘干机烘干。
优选地，所述设备还包含可操作以检验所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案中的至少一者的相机。
根据本发明的优选实施例，所述图案曝光器包含发射在355到460nm之间的范围内的光的至少一个光源。优选地，所述图案曝光器是激光直接成像曝光器。替代地，所述图案曝光器是LED曝光器。
根据本发明的优选实施例，所述设备还包含可操作以配准所述PCB衬底的相机。
根据本发明的优选实施例，所述设备还包含共同载物台。另外，所述共同载物台被加热到最大80℃的温度以帮助烘干所述光敏油墨及所述非透氧油墨中的至少一者。
根据本发明的优选实施例，所述未曝光光敏图案用包含以下各者的光敏油墨来印刷：构成所述光敏油墨的33到64wt.％的光致抗蚀剂；构成所述光敏油墨的19.99到59.99wt.％的溶剂；构成所述光敏油墨的1到10wt.％的湿润剂；构成所述光敏油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂；构成所述光敏油墨的1到3wt.％的附着力促进剂，所述附着力促进剂具有在1700到70000Da之间的分子量；及构成所述光敏油墨的2到3wt.％的碱性溶液，所述附着力促进剂溶解于所述碱性溶液中。
根据本发明的优选实施例，所述附着力促进剂可操作以增加所述光敏油墨被印刷在其上的铜组件的湿蚀刻工艺的各向异性。另外或替代地，所述光敏油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
根据本发明的优选实施例，所述非透氧图案用包含以下各者的非透氧油墨来印刷：构成所述非透氧油墨的10到15wt.％的聚合物，所述聚合物具有最小7000Da的分子量；构成所述非透氧油墨的63.9到68.99wt.％的一或多种溶剂；构成所述非透氧油墨的20wt.％的增稠剂溶剂；构成所述非透氧油墨的1wt.％的湿润剂；及构成所述非透氧油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂。
优选地，所述非透氧油墨对具有在355到460nm之间的波长的光透明。另外或替代地，所述非透氧油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
还提供一种根据本发明的另一优选实施例的用于制备具有高度密集导体的PCB产品的设备，所述设备包含：共同载物台；喷墨印刷机，其可操作以在所述载物台上的PCB衬底上选择性地印刷未曝光图案，所述未曝光图案具有小于8μm的厚度；及图案曝光器，其可操作以将所述载物台上的所述PCB衬底上的所述图案暴露于辐射借此界定曝光图案，所述曝光图案具有小于20μm的间距。
根据本发明的优选实施例，所述喷墨印刷机包含：第一喷墨头，其可操作以印刷光敏油墨的所述未曝光光敏图案；及第二喷墨头，其可操作以印刷非透氧油墨的非透氧图案。另外，所述喷墨头的喷嘴板可操作以被加热到40到60℃之间以使所述光敏油墨及所述非透氧油墨的粘度最优。
优选地，所述设备还包含至少部分环绕所述共同载物台、所述喷墨印刷机及所述图案曝光器的机罩。另外，所述机罩中的大气以可操作以防止所述未曝光光敏图案在其通过所述图案曝光器曝光期间发生氧化的惰性气流为特征。
根据本发明的优选实施例，所述设备还包含可操作以烘干所述未曝光光敏图案的至少一第一油墨烘干机。另外，所述第一喷墨头、所述至少第一油墨烘干机及所述第二喷墨头经布置使得所述PCB衬底通过所述共同载物台的逐步前进允许所述未曝光光敏图案在所述第二喷墨头印刷所述非透氧图案之前被所述至少第一油墨烘干机烘干。
优选地，所述设备还包含可操作以检验所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案中的所述至少一者的相机。
根据本发明的优选实施例，所述图案曝光器包含发射在355到460nm之间的范围内的光的至少一个光源。优选地，所述图案曝光器是激光直接成像曝光器。替代地，所述图案曝光器是LED曝光器。
根据本发明的优选实施例，所述设备还包含可操作以配准所述PCB衬底的相机。
优选地，所述设备还包含共同底盘。
根据本发明的优选实施例，所述共同载物台被加热到最大80℃的温度以帮助烘干所述未曝光光敏油墨及所述非透氧油墨中的至少一者。
根据本发明的优选实施例，所述未曝光光敏图案用包含以下各者的光敏油墨来印刷：构成所述光敏油墨的33到64wt.％的光致抗蚀剂；构成所述光敏油墨的19.99到59.99wt.％的溶剂；构成所述光敏油墨的1到10wt.％的湿润剂；构成所述光敏油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂；构成所述光敏油墨的1到3wt.％的附着力促进剂，所述附着力促进剂具有在1700到70000Da之间的分子量；及构成所述光敏油墨的2到3wt.％的碱性溶液，所述附着力促进剂溶解于所述碱性溶液中。
优选地，所述附着力促进剂可操作以增加所述光敏油墨被印刷在其上的铜组件的湿蚀刻工艺的各向异性。另外或替代地，所述光敏油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
根据本发明的优选实施例，所述非透氧图案用包含以下各者的非透氧油墨来印刷：构成所述非透氧油墨的10到15wt.％的聚合物，所述聚合物具有最小7000Da的分子量；构成所述非透氧油墨的63.9到68.99wt.％的一或多种溶剂；构成所述非透氧油墨的20wt.％的增稠剂溶剂；构成所述非透氧油墨的1wt.％的湿润剂；及构成所述非透氧油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂。
优选地，所述非透氧油墨对具有在355到460nm之间的波长的光透明。另外或替代地，所述非透氧油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
又进一步提供一种根据本发明的又另一优选实施例的用于喷墨印刷机的光敏油墨，所述光敏油墨包含：构成所述光敏油墨的33到64wt.％的光致抗蚀剂；构成所述光敏油墨的19.99到59.99wt.％的溶剂；构成所述光敏油墨的1到10wt.％的湿润剂；构成所述光敏油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂；构成所述光敏油墨的1到3wt.％的附着力促进剂，所述附着力促进剂具有在1700到70000Da之间的分子量；及构成所述光敏油墨的2到3wt.％的碱性溶液，所述附着力促进剂溶解于所述碱性溶液中。
优选地，所述附着力促进剂可操作以增加所述光敏油墨被印刷在其上的铜组件的湿蚀刻工艺的各向异性。另外或替代地，所述光敏油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
根据本发明的优选实施例，所述光敏油墨可操作以形成具有小于5μm的高度的印刷特征。
更进一步提供一种根据本发明的另一优选实施例的用于喷墨印刷机的非透氧油墨，所述非透氧油墨包含：构成所述非透氧油墨的10到15wt.％的聚合物，所述聚合物具有最小7000Da的分子量；构成所述非透氧油墨的63.9到68.99wt.％的一或多种溶剂；构成所述非透氧油墨的20wt.％的增稠剂溶剂；构成所述非透氧油墨的1wt.％的湿润剂；及构成所述非透氧油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂。
根据本发明的优选实施例，所述非透氧油墨对具有在355到460nm之间的波长的光透明。另外或替代地，所述非透氧油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
优选地，所述非透氧油墨可操作以形成具有小于3μm的高度的印刷特征。
还提供一种根据本发明的又另一优选实施例的用于制备PCB产品的方法，所述方法包含：提供包含导电层的PCB衬底；采用喷墨印刷机以在所述PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案；及将所述光敏图案暴露于辐射借此界定曝光图案，其特征在于所述印刷未曝光光敏图案包含逐层印刷及烘干多个层，使得一层在印刷其后一层之前被烘干，借此减少或消除针孔的产生。
进一步提供一种根据本发明的又另一优选实施例的用于制备PCB产品的方法，所述方法包含：提供包含导电层的PCB衬底；用液体光致抗蚀剂油墨溶剂擦拭清洁所述导电层；及此后采用喷墨印刷机以在所述PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案。
再进一步提供一种根据本发明的又另一优选实施例的用于制备PCB产品的方法，所述方法包含：提供包含导电层的PCB衬底；及采用喷墨印刷机以在所述PCB衬底上的所选择位置处选择性印刷贯穿通孔填充材料油墨。
还提供一种根据本发明的又另一优选实施例的用于制备包含贯穿通孔的PCB产品的设备，所述设备包含：共同载物台，其特征在于其包含光散射的PCB衬底支撑表面，激光发生器，其致使激光照射在所述PCB衬底支撑表面上，借以通过所述贯穿通孔到达所述PCB衬底支撑表面的激光被散射以便也照射在所述贯穿通孔的侧壁上，借此引起所述贯穿通孔内的光致抗蚀剂的聚合。
优选地，所述PCB衬底支撑表面是激光漫射的。
附图说明
从下文结合图式进行的详细描述，将更完整地理解及了解本发明，其中：
图1A及1B是根据本发明的优选实施例构造及操作的计算机可控产品制备微环境(CCPPME)的两个替代性实施例的简化示意性说明；
图2A到2C是由图1的CCPPME制备的印刷电路板(PCB)产品的简化说明，其说明各个制备阶段；
图3是说明在使用图1A或图1B的CCPPME制备图2A到2C的PCB产品中有用的典型的印刷及曝光制备方法的简化流程图；
图4A到4H是由光学显微镜拍摄的图2A到2C的PCB产品的图像；
图5A、5B及5C是制备可使用图1B的CCPPME制备的含有贯穿通孔的PCB产品的方法的简化说明。
具体实施方式
现参考图1A，其是根据本发明的优选实施例构造及操作的计算机可控产品制备微环境(CCPPME)100的简化示意性说明。应注意，图1A不是按比例绘制的，且围绕仅存在于本发明的一些实施例中的子系统绘制了虚线。应进一步注意，CCPPME 100可操作以印刷及曝光多种衬底上的光敏特征，所述衬底尤其包含挠性板、多孔板及卷对卷。CCPPME 100优选地包含卷对卷处理系统(未展示)，例如第2017/0225447或2018/0229516号美国专利公开案中描述的卷对卷处理系统，其揭示内容特此以引用方式并入。
如图1A所见，CCPPME 100优选地包含机罩102，其经安装在具有共同载物台112的共同底盘110上方。共同载物台112可操作以使衬底前进通过CCPPME 100的各个子系统116，所述衬底通常是下文参考图2A到2C展示及描述的印刷电路板(PCB)衬底114。典型的共同载物台112如受让人的第8,770,563号美国专利中描述那样构造及操作，其揭示内容特此以引用方式并入。
优选地，共同载物台112具有高度平坦性，例如在800mm的长度内具有小于50μm的斜度。此外，载物台112内产生的真空优选地强到足以固持具有在0.05mm与10mm之间的厚度的PCB衬底。
优选地，CCPPME 100的第一子系统116包含相机118，例如在商业上可从德国伊尔默瑙(Ilmenau,Germany)的TechnoTeam图像处理有限责任公司(TechnoTeamBildverarbeitung GmbH)购买的TTDCMOS120。相机118可操作以在由CCPPME 100进行进一步处理之前配准PCB衬底114。应了解，共同载物台112使PCB衬底114以不变的方式前进，使得接着由相机118进行PCB衬底114的配准，当PCB衬底114被共同载物台112支撑时，无需进行进一步配准。此外，共同载物台122优选地被加热，优选地被加热到最大100℃的温度以帮助在油墨被印刷之后立即烘干所述油墨。更优选地，共同载物台122被加热到最大80℃的温度以帮助在油墨被印刷之后立即烘干所述油墨。进一步优选地，共同载物台122被加热到最大50℃的温度以帮助在油墨被印刷之后立即烘干所述油墨。
优选地，CCPPME 100的另一子系统116包含高吞吐量压电喷墨印刷机(HTPIJ)120，其包含可操作以印刷光敏油墨的至少一第一高吞吐量双向压电喷墨头(HTBPIH)130、及可操作以烘干由第一HTBPIH 130印刷在PCB衬底114上的光敏油墨的至少一第一油墨烘干机140。HTPIJ 120可任选地包含可等同于第一HTBPIH 130的可操作以印刷非透氧油墨的第二HTBPIH 150、及可操作以烘干由第二HTBPIH 150印刷在PCB衬底114上的非透氧油墨的第二油墨烘干机160。
优选地，第一HTBPIH 130及第二HTBPIH 150两者都是由不可溶于用于本发明的油墨中的溶剂中的材料形成，所述油墨在下文进行描述。第一HTBPIH 130及第二HTBPIH 150中的每一者优选地以在5到100kHz之间的频率操作且包含容量各自在6到60pL之间的多个喷嘴、及喷嘴板，所述喷嘴板可操作以被加热，优选地被加热到25到80℃之间的温度以使光敏油墨及非透氧油墨的粘度最优。更优选地，喷墨头的喷嘴板可操作以被加热到40到60℃之间以使光敏油墨及非透氧油墨的粘度最优。替代地，喷墨头的喷嘴板可操作以被加热到25到50℃之间以使光敏油墨及非透氧油墨的粘度最优。
HTPIJ 120可如第7,757,628、9,058,157及9,221,265号美国专利中描述那样构造及操作，其揭示内容特此以引用方式并入。
本发明的实施例的特定特征是，第一HTBPIH 130、第一油墨烘干机140及第二HTBPIH 150经布置使得PCB衬底114的逐步前进允许由第一HTBPIH 130印刷的光敏油墨在由第二HTBPIH 150进行叠印之前被第一油墨烘干机140烘干。
应了解，逐层印刷及烘干有助于避免针孔形成，所述针孔原本可能会由于各种油墨组分的蒸发速率的差异而出现。通常，油墨中的高蒸气压溶剂首先蒸发，借此增加油墨的粘度，且可能导致薄聚合物膜的产生。此后蒸发的低蒸气压溶剂可能已其它方式随着蒸发气体穿过薄聚合物层产生针孔。在印刷后一非透氧油墨层之前烘干先前印刷的光敏油墨层避免了薄聚合物膜的形成且因此避免了针孔。
第一油墨烘干机140及第二油墨烘干机160可各自为任何合适的烘干机，例如气流烘干机、线性IR灯、扫描IR灯、闪光灯、真空烘干机、加热载物台烘干机或其任何组合。通过改变所使用的印刷设置及油墨，HTPIJ 120提供对具有小到50μm的长度及宽度尺寸及0.5到5μm的高度的特征的印刷。
CCPPME 100的另一任选子系统116包含第二相机170，例如在商业上可从德国伊尔默瑙的TechnoTeam图像处理有限责任公司购买的TTDCMOS120。第二相机170可操作以检验印刷特征。
在一些实施例中，CCPPME 100中的大气，明确来说，其机罩102内的大气包含可操作以防止印刷特征在曝光期间发生氧化的惰性气流172，例如流动的N2。应注意，无论CCPPME 100中包含惰性气流172还是不包含惰性气流172，CCPPME 100内的压力都维持在环境压力。
在一些实施例中，CCPPME 100中的大气，明确来说，其机罩120内的大气可包含清洁空气，借此在正压下提供清洁环境，级<100,000。
CCPPME 100的另一子系统116包含可操作以选择性地曝光由第一HTBPIH 130印刷的光敏油墨的部分的图案曝光器180，优选地是激光直接成像(LDI)子系统。图案曝光器180可操作以将光敏印刷图案暴露于激光辐射，从而界定具有小到5/5μm的线/空间(L/S)的曝光图案。典型的图案曝光器180包含发射在355到460nm的范围内的光的至少一个光源，且可如第8,531,751号美国专利中描述那样构造及操作，其揭示内容特此以引用方式并入。
应了解，一个L/S测量的两个值之和等于重复图案的间距。因此，5/5μm的L/S等于10μm的间距。L/S测量的第一值标示重复特征的常规长度或宽度尺寸，且L/S测量的第二值标示重复特征之间的空间的常规长度或宽度尺寸。
替代地，图案曝光器180可为任何其它合适的曝光系统，例如LED曝光器。针对此曝光可采用的典型的LED曝光器是在商业上可从以色列亚夫内的澳宝科技(Orbotech,Yavne,Israel)购买的Orbotech DiamondTM 8。
现在参考图1B，其说明图1A的实施例的替代例，且包含上文所描述的图1A的实施例的全部元件。如图1B中所见，提供了额外HTBPIH 190，且其可操作以印刷贯穿通孔填充材料油墨。还提供了额外油墨固化设备191，且其可操作以固化由额外HTBPIH 190沉积于PCB衬底的贯穿通孔内的贯穿通孔填充材料油墨。
优选地，共同载物台112经涂覆有光漫射层或以另一方式经处理成光散射的，所述方式例如(举例来说)擦洗或化学粗糙处理。以此方式，通过贯穿通孔照射在光漫射层上的激光被散射以也照射在贯穿通孔的侧壁上。此散射激光引起贯穿通孔内的光致抗蚀剂的聚合。特定来说，散射激光引起贯穿通孔的侧壁上的未曾接收到足够的直接激光以被聚合的光致抗蚀剂的聚合。
优选地，贯穿通孔内部的散射光将曝光整个内贯穿通孔表面。众所周知的是，光致抗蚀剂需要特定曝光光能量来进行完全聚合且因为贯穿通孔内表面可能大于贯穿通孔圆面积，所以无论何时曝光照射在贯穿通孔区上都可能需要增加曝光光强度。增加贯穿通孔内部的曝光光强度的另一原因可能是由于贯穿通孔的底部的反射率减小、或来自表面的非均匀散射。为了增加贯穿通孔的曝光强度，应相应地增加直接成像光，例如通过提高对应贯穿通孔区处的经调制激光扫描点。
应了解，在本发明的实施例中可采用负性及正性光致抗蚀剂。
适于结合CCPPME 100的第一HTBPIH 130使用的光敏油墨优选地包含向其添加溶剂、湿润剂、表面活性剂及附着力促进剂的光致抗蚀剂。当使用包含表面活性剂的光致抗蚀剂时，可以避免使用额外表面活性剂。在一些实施例中，可将护岸剂添加到光敏油墨。替代地，附着力促进剂也可用作护岸剂。
如上文提及，光敏油墨优选地包含光致抗蚀剂。优选地，本发明的光敏油墨中使用的光致抗蚀剂是负性光致抗蚀剂，其是从瑞士巴塞尔的HTP高科技光敏聚合AG(HTP HiTechPhotopolymere AG,Basel,Switzerland)购买的例如Diaetch 100及DET 765.12的辐射聚合光致抗蚀剂、或在商业上可从美国陶氏公司(Dow,Inc.,USA)购买的PHOTOPOSITTM SN68H，或在商业上可从瑞士巴塞尔的HTP高科技光敏聚合AG购买的例如DET 539.72及DET 539.21的光二聚聚合光致抗蚀剂。替代地，本发明的光敏油墨中使用的光致抗蚀剂可为在商业上可从中国台湾台中市大东方树脂工业有限公司(Great Eastern Resins IndustrialCo.Ltd.,Taichung City,Taiwan,China)购买的LP7609H、LP7803D1及LP7901V、在商业上可从中国台湾长春集团(Chang Chun Group,Taiwan,China)购买的
Figure GDA0003053244930000101
品牌、来自英格兰伊莱克特拉聚合物有限公司(Electra Polymers LTD,England)的PHOTRAKTM、及在商业上可从日本太阳油墨(Taiyo Ink,Japan)购买的X-77。
如上文提及，光敏油墨优选地包含溶剂。溶剂根据喷墨印刷需要将光敏油墨的粘度从通常不适于从喷嘴喷射的光致抗蚀剂的粘度降低到更适于从喷嘴喷射的粘度。光敏油墨的粘度在印刷机操作温度下优选地在5到15cps的范围内。优选地，溶剂具有低于100℃的沸点，从而有助于光敏油墨的快速烘干。另外，溶剂优选地对人类及环境具有低风险，尤其具有相对较低毒性、可燃性及反应性性质。典型的溶剂包含正丙醇、2-甲氧基-2-丙醇、异丁醇、丙二醇单甲醚及异丙醇。
如上文提及，光敏油墨优选地包含湿润剂。湿润剂防止光敏油墨在从第一HTBPIH130喷射之前凝固在喷嘴板上。典型的湿润剂包含乙二醇(例如甘油(1到3wt.％)、丙二醇(5到10wt.％)，二丙二醇(1到3wt.％)及三甘醇(5到10wt.％))、及乙二醇醚(例如二乙烯乙二醇二乙醚(5到10wt.％)、二甘醇二甲醚(5到15wt.％)、乙二醇单丁醚(5到10wt.％)、二丙二醇二甲醚(2到6wt.％)及二丙二醇单甲基醚(2到6wt.％))。
如上文提及，光敏油墨优选地包含表面活性剂。表面活性剂调整光敏油墨的表面张力，从而影响其墨滴大小及可湿性。光敏油墨的表面张力优选地在20到30dyn/cm的范围内。由第一HTBPIH 130喷射的光敏油墨的墨滴大小优选地在6到60pL的范围内。可湿性优选地使得光敏油墨液滴扩散以在PCB衬底114上形成具有最小凸起的平坦沉积。典型的表面活性剂包含硅聚合物(例如在商业上可从德国威塞尔BYK化学有限责任公司(BYK-ChemieGmbH,Wesel,Germany)购买的BYK-345(0.1到0.3wt.％)、BYK-310(0.1到0.5wt.％)及BYK-3760(0.1到0.5wt.％))、及含氟聚合物(例如在商业上可从美国杜邦公司(DuPont,Inc.,USA)购买的CapstoneTM 1157(0.01到0.05wt.％)、CapstoneTM 1460(0.05到0.1wt.％)及CapstoneTM 1475(0.01到0.05wt.％))。
如上文提及，光敏油墨优选地包含附着力促进剂。附着力促进剂促进光敏油墨附着到PCB衬底114上，且产生更平滑印刷特征。应了解，附着力促进剂，特定来说，具有高酸值的附着力促进剂会增加未曝光光聚合物在显影期间的溶解度且改进在其蚀刻期间用光敏油墨印刷的特征的稳定性，甚至对于具有小到5μm的长度及宽度尺寸的特征来说也是如此。附着力促进剂的分子量优选地在1000到70000Da之间。具有在8000到70000Da的范围内的分子量的附着力促进剂的一些聚合物链可延伸超出被印刷的光敏油墨特征的宽度。在此情况中，延伸聚合物链中的多数将通过在蚀刻步骤期间喷射在衬底上的液体蚀刻剂的压力来移除。剩余的延伸聚合物链用作护岸剂，从而吸收到经蚀刻材料的侧壁且防止对其进行不良各向同性蚀刻。典型的附着力促进剂具有高酸值且包含在商业上可从德国路德维希港BASF(BASF,Ludwigshafen,Germany)购买的
Figure GDA0003053244930000111
682、
Figure GDA0003053244930000112
ECO 684、
Figure GDA0003053244930000113
680、
Figure GDA0003053244930000114
ECO 675、
Figure GDA0003053244930000115
678、
Figure GDA0003053244930000116
HPD 696及
Figure GDA0003053244930000117
HPD 671。附着力促进剂优选地溶解于碱性溶液中，例如2-氨基-2-甲基1-丙醇(0.5到4wt.％)，2-二甲基氨基乙醇(0.5到4wt.％)或乙醇胺。
用于制备适于结合CCPPME 100的第一HTBPIH 130使用的光敏油墨的一般过程如下。在第一步骤中，将溶液、碱性溶液及附着力促进剂一起混合在低剪切混合器(<500rpm)中，优选地达10分钟。在第二步骤中，将表面活性剂及湿润剂添加到混合器及混合所述溶液，优选地达额外5分钟。在最后混合步骤中，将光致抗蚀剂溶液添加到混合器且进行混合，优选地达额外10分钟。此后，通过优选地具有大约0.2μm的孔大小的薄膜过滤所述溶液。应注意，光敏油墨的制备在黄光条件下执行。
光敏油墨配制的实例
表1到5展示适于结合CCPPME 100的第一HTBPIH 130使用的光敏油墨配制的实例。
表1
Figure GDA0003053244930000118
表2
Figure GDA0003053244930000119
Figure GDA0003053244930000121
表3
Figure GDA0003053244930000122
表4
Figure GDA0003053244930000123
表5
Figure GDA0003053244930000124
适于结合CCPPME 100的第二HTBPIH 150使用的非透氧油墨对图案曝光器180的曝光透明且优选地包含具有最小7000Da的分子量、溶剂、增稠剂溶剂、湿润剂及表面活性剂。
非透氧油墨中的聚合物使光敏油墨在曝光工艺期间不受氧气影响。使光敏油墨不受氧气影响防止光敏油墨中的聚合剂与氧气发生反应替代地使光敏油墨在其曝光期间聚合。典型的聚合物包含聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、半纤维素及聚(甲基丙烯酸丁酯-共-(2-二甲基氨基乙基)甲基丙烯酸酯-共-甲基丙烯酸甲酯)。
如上文提及，非透氧油墨优选地包含溶剂及增稠剂溶剂。增稠剂溶剂根据喷墨印刷需要将非透氧油墨的粘度调整成适于从喷嘴喷射的粘度。非透氧油墨的粘度在印刷机操作温度下优选地在5到15cps的范围内。优选地，在具有低于100℃的熔点的情况下，溶剂有助于快速烘干非透氧油墨。另外，溶剂优选地对人类及环境具有低风险，尤其具有相对较低毒性、可燃性及反应性性质。典型的溶剂包含水、正丙醇、2-甲氧基-2-丙醇及异丁醇。典型的增稠剂溶剂包含丙二醇(10到20wt.％)、二丙二醇(10到20wt.％)和三甘醇(10到20wt.％)。
如上文提及，非透氧油墨优选地包含湿润剂。湿润剂防止非透氧油墨在从第二HTBPIH 150喷射之前凝固在喷嘴板上。典型湿润剂包含乙二醇(例如甘油(1到3wt.％))、及乙二醇醚，例如乙二醇单丁醚(5到10wt.％)及二丙二醇二甲醚(2到6wt.％)。
如上文提及，非透氧油墨优选地包含表面活性剂。表面活性剂调整非透氧油墨的表面张力，从而影响其墨滴大小及可湿性。非透氧油墨的表面张力优选地在20到30dyn/cm的范围内。由第二HTBPIH 150喷射的非透氧油墨的墨滴大小优选地在6到60pL的范围内。可湿性是优选地使得非透氧油墨液滴扩散以在PCB衬底114上形成具有最小凸起的平坦沉积。典型的表面活性剂包含硅聚合物(例如在商业上可从德国威塞尔BYK化学有限责任公司购买的BYK-345(0.1到0.3wt.％)、BYK-310(0.1到0.5wt.％)及BYK-3760(0.1到0.5wt.％))、及含氟聚合物(例如在商业上可从美国杜邦公司(DuPont,Inc.,USA)购买的CapstoneTM1157(0.01到0.05wt.％)、CapstoneTM 1460(0.05到0.1wt.％)及CapstoneTM 1475(0.01到0.05wt.％))。
用于制备适于结合CCPPME 100的第二HTBPIH 150使用的非透氧油墨的一般过程如下。在第一步骤中，将溶剂、增稠剂、湿润剂及表面活性剂一起混合在低剪切混合器(<500rpm)中，优选地达5分钟，接着，增加混合剪切及慢慢地添加聚合物及接着进行混合，优选地达额外30分钟。此后，通过优选地具有大约0.2μm的孔大小的薄膜过滤所述溶液。
非透氧油墨配制的实例
表6到7展示适于结合CCPPME 100的第二HTBPIH 150使用的非透氧油墨配方的实例。
表6
成分 功能 量(wt.％)
聚乙烯吡咯烷酮360K 聚合物 10
水 溶剂 58.99
2-甲氧基-2-丙醇 溶剂 10
丙二醇 增稠剂溶剂 20
甘油 湿润剂 1
Capstone<sup>TM</sup> 1157 表面活性剂 0.01
表7
成分 功能 量(wt.％)
聚(乙烯醇)20K 聚合物 15
水 溶剂 53.9
正丙醇 溶剂 10
二丙二醇 增稠剂溶剂 20
甘油 湿润剂 1
BYK-345 表面活性剂 0.1
适于结合图1B的CCPPME 100的额外HTBPIH 190使用的贯穿通孔填充材料油墨优选地特征在于，其在显影及蚀刻期间是稳定的且可通过剥离移除。贯穿通孔填充材料油墨的固化可通过热固化或化学固定来执行。贯穿通孔填充材料油墨可为例如正性光致抗蚀剂，例如可热固化的
Figure GDA0003053244930000141
或聚酰亚胺配制。另外，贯穿通孔填充可通过采用在pH<10下是稳定的且在pH＝14下可选择性地移除的高酸值丙烯酸聚合物(优选地，丙酸或丁酸)来实现。
在PCB生产中，存在在蚀刻工艺期间需要进行涂覆及保护的各种类型的通孔，例如贯穿通孔及微型通孔。贯穿通孔可使用液体光致抗蚀剂来涂覆，然而，在曝光工艺中，通孔的侧壁的中心区域可能不会因照明而聚合。因此，穿孔的区可能仍然不受保护，且可能在蚀刻工艺中被洗掉。为了克服此问题，贯穿通孔填充材料油墨可在其固化之前直接且选择性地沉积于贯穿通孔内。
适于结合图1B的CCPPME 100的额外HTBPIH 190使用的贯穿通孔填充材料油墨优选地包含溶剂及增稠剂溶剂，还优选地还包含湿润剂及表面活性剂。增稠剂溶剂根据喷墨印刷需要将贯穿通孔填充材料油墨的粘度调整成适于从喷嘴喷射的粘度。贯穿通孔填充材料油墨的粘度在印刷机操作温度下优选地在5到15cps的范围内。优选地，溶剂具有低于100℃的沸点，从而有助于贯穿通孔填充材料油墨的快速烘干。另外，溶剂优选地对人类及环境具有低风险，尤其具有相对较低毒性、可燃性及反应性性质。贯穿通孔填充材料油墨的后固化工艺优选地在低于200℃的温度下进行。典型的溶剂包含水、正丙醇、2-甲氧基-2-丙醇及异丁醇。典型的增稠剂溶剂包含丙二醇(10到20wt.％)，二丙二醇(10到20wt.％)和三甘醇(10到20wt.％)。
如上文提及，贯穿通孔填充材料油墨优选地包含湿润剂。湿润剂防止贯穿通孔填充材料油墨在从额外HTBPIH 190喷射之前凝固在喷嘴板上。典型湿润剂包含乙二醇(例如甘油(1到3wt.％))、及乙二醇醚，例如乙二醇单丁醚(5到10wt.％)及二丙二醇二甲醚(2到6wt.％)。
如上文提及，贯穿通孔填充材料油墨优选地包含表面活性剂。表面活性剂调整贯穿通孔填充材料油墨的表面张力，从而影响其墨滴大小及可湿性。贯穿通孔填充材料油墨的表面张力优选地在20到30dyn/cm的范围内。由额外HTBPIH 190喷射的贯穿通孔填充材料油墨的墨滴大小优选地在6到60pL的范围内。典型的表面活性剂包含硅聚合物(例如在商业上可从德国威塞尔BYK化学有限责任公司购买的BYK-345(0.1到0.3wt.％)、BYK-310(0.1到0.5wt.％)及BYK-3760(0.1到0.5wt.％))、及含氟聚合物(例如在商业上可从美国杜邦公司购买的CapstoneTM 1157(0.01到0.05wt.％)、CapstoneTM 1460(0.05到0.1wt.％)及CapstoneTM 1475(0.01到0.05wt.％))。
现参考图2A到2C，其是由CCPPME 100(图1)制备的PCB产品200的简化说明，其说明各个制备阶段。应注意，图2A到2C并非是按比例绘制的。图2A展示PCB产品200，其包含PCB衬底114，PCB衬底114形成有覆盖其上表面的铜层210，其中铜层210通常具有在0.2到36μm之间的厚度。图2A中展示的PCB产品200还包含由第一HTBPIH 130且任选地由第二HTBPIH 150选择性地印刷在铜层210上的至少一个印刷图案212。应注意，印刷图案212具有小到50μm的长度及宽度尺寸，如由一对箭头214及216指示。
印刷图案212包含由第一HTBPIH 130印刷的具有在0.5到5μm之间的典型厚度的光敏印刷图案，且任选地包含由第二HTBPIH 150印刷的具有在0.1到3μm之间的厚度的非透氧印刷图案。如上文描述，任选非透氧印刷图案被印刷在光敏印刷图案之上。
图2B展示在已经由图案曝光器180选择性地曝光从而产生曝光图案220及222之后的具有印刷图案212的PCB产品200。应了解，如图2B中所见，曝光图案220的宽度具有与曝光图案222不同的量级。应注意，曝光图案222具有小到5/5μm的L/S，如由箭头224指示。
图2C展示在使印刷图案212及曝光图案220及222显影及随后蚀刻铜层210之后的PCB产品200。应注意，在蚀刻了铜层210之后，曝光图案222具有小到10/10μm的L/S，如由箭头230指示。
现在参考图3，其是说明在使用CCPPME 100(图1)制备PCB产品200(图2A到2C)中有用的典型的印刷及曝光制备方法300的简化流程图。CCPPME 100优选地作为较大型制造工艺的部分结合其它工具使用。应注意，印刷及曝光制备方法300优选地适于作为减材制造工艺的部分，但不限于与减材制造工艺一起使用。
应了解，虽然下文的实施例描述描述了用于制备PCB产品200的印刷及曝光制备方法300，PCB产品200包含在其上表面上形成有铜层210的PCB衬底114，其中铜层210通常具有在0.5到36μm之间的厚度，但印刷及曝光制备方法300还可使用具有不同材料及/或厚度的导电层或非导电上层的衬底来实施。通常，当PCB衬底114包含例如铬酸盐保护层的临时保护层时，作为处理的部分，在印刷及曝光制备方法300之前移除所述保护层。
应了解，使用液体光致抗蚀剂涂层优选地消除了对微蚀刻工艺的需要，需要微蚀刻工艺来增加表面粗糙度且借此增加铜层与干光致抗蚀剂膜之间的物理附着力，这是因为液体光致抗蚀剂涂层用化学方法附着到了铜层。液体光致抗蚀剂涂层优选地被印刷在相对平滑的表面上。液体光致抗蚀剂涂层的使用可有利于减少工艺步骤及材料浪费。此外，当与平滑表面一起工作时，使用液体光致抗蚀剂是有利的，例如用于高频率应用的一种柔性材料或多种柔性材料。
优选地，用浸没在油墨溶剂中的擦拭物擦拭清洁铜表面，以增加油墨可湿性及涂层质量。通过氧化从铜表面移除保护性铬酸盐层提供了高反应性及疏水性铜表面，同时将合适溶剂施加到此反应性表面且允许其蒸发(此通常花费几秒)使铜表面反应性较低且与液体光致抗蚀剂油墨更相容。
如图3中所见，在第一步骤308，用户将经适当格式化的计算机辅助制造(CAM)文件上传到CCPPME 100，包含用于待处理的PCB衬底114的所要印刷及曝光的指令。在下一步骤310，将待处理的PCB衬底114放置在CCPPME 100的载物台112上，且使其向用于配准PCB衬底114的相机118前进，如在配准步骤311所见。应了解，共同载物台112使PCB衬底114以不变的方式前进，使得在步骤311由相机118对PCB衬底进行配准之后，当PCB衬底114在印刷及曝光制备方法300期间被共同载物台112支撑时，无需进行进一步配准。
当使用图1B的CCPPME 100时，在下一步骤312，方法300检查CAM文件以查看是否需要印刷贯穿通孔。优选地，当印刷贯穿通孔时，CAM文件包含位置的精确坐标及通孔大小以及用于所述通孔的所要印刷及曝光的指令。
如果需要打印贯穿通孔，那么使PCB衬底114前进到HTBPIH 190以印刷通孔填充油墨，如步骤313中所见。PCB衬底114此后通过载物台112前进到油墨固化步骤314，其中通孔填充油墨不受下游显影及蚀刻工艺影响。
当使用图1A的CCPPME 100时，在配准步骤311之后，或当使用图1B的CCPPME 100时，在无需印刷贯穿通孔时在步骤312之后，或当需要印刷贯穿通孔时在油墨固化步骤314之后，通常会使正被处理的PCB衬底114的部分前进到第一HTBPIH 130以选择性地印刷光敏油墨，如在光敏油墨印刷步骤315所见。应注意，第一HTBPIH 130印刷光敏油墨以形成覆盖含有在印刷及曝光制备方法300之后的蚀刻阶段期间将保持的材料的PCB衬底114的所有区的例如印刷图案212的印刷图案。接着，通过载物台112使正被处理的PCB衬底114的部分前进到第一油墨烘干机140，在第一油墨烘干机140处存在于光敏油墨中的溶剂被蒸发，如在第一烘干步骤316所见。通过改变所使用的印刷设置及油墨，在第一烘干步骤316处的溶剂蒸发之后，在光敏油墨印刷步骤315印刷的特征的长度及宽度尺寸可小到50μm，且在光敏油墨印刷步骤315印刷的特征的高度在0.5到5μm的范围内。
如步骤318、320及322中所见，在本发明的一些实施例中，在光敏油墨印刷步骤315中印刷的特征需要用非透氧涂层进行涂覆。当光敏油墨包含利用自由基聚合的光致抗蚀剂且所述光致抗蚀剂在存在氧气时被曝光时，光敏油墨的非透氧涂层是必要的。
当需要非透氧涂层时，使正被处理的PCB衬底114的部分前进到第二HTBPIH 150以选择性地印刷非透氧油墨，如在非透氧油墨印刷步骤320所见。应注意，非透氧油墨优选地被印刷在所有印刷图案212上且不会被印刷在PCB产品200的其它区域中。
当需要非透氧涂层时，接着使正被处理的PCB衬底114的部分前进到第二烘干机160且使存在于非透氧油墨中的溶剂蒸发，如在第二烘干步骤322所见。通过改变所使用的印刷设置及油墨，在第二烘干步骤322之后，在非透氧油墨印刷步骤320印刷的特征的长度及宽度尺寸可在从50μm到PCB衬底114的最大尺寸的范围内，且在非透氧油墨印刷步骤320印刷的特征的高度在0.1到3μm的范围内。
应了解，在步骤315到322期间，PCB产品200优选地对应于图2A。本发明的实施例的特定特征是，在非透氧油墨印刷步骤320印刷的非透氧油墨被印刷在光敏油墨之上且可操作以使光敏油墨在曝光期间免受氧化作用，但在非透氧油墨印刷步骤320印刷的非透氧油墨不会增加曝光图案220的最小长度及宽度尺寸。
当无需非透氧涂层时在第一烘干步骤316之后，或当需要非透氧涂层时在第二烘干步骤322之后，工艺以任选检验步骤继续进行，如在步骤324及326所见。在需要进行检验的情况中，使正被处理的PCB衬底114的部分前进到相机170，且检验PCB衬底114以确保在印刷图案中存在最小针孔，如在步骤326中所见。应了解，印刷油墨的液体成分以及印刷图案212的高度会促进将油墨附着到PCB衬底114。
工艺以下一步骤328继续进行，其中使正被处理的PCB衬底114的部分前进到图案曝光器180，且使印刷图案212选择性地曝光，从而形成曝光图案220。应了解，在步骤328之后，PCB产品200优选地对应于图2B。曝光图案220的特征在于小到5/5μm的L/S。应注意，印刷图案212被选择性地曝光，从而形成上覆在印刷及曝光制备方法300之后的蚀刻步骤期间将保持的材料的曝光图案220。在步骤328之后，PCB衬底114准备好进行在印刷及曝光制备方法300之后的进一步处理。
应注意，印刷及曝光制备方法300优选地形成用于制备具有高度密集导体的PCB产品的方法的部分。在印刷及曝光制备方法300之后，印刷图案212经显影及冲洗，从而移除光敏印刷图案的未曝光部分及所有非透氧印刷图案(如果使用了一者)，从而仅留下遮蔽PCB衬底114的曝光图案220。本发明的特定特征是，显影图案的特征在于小到5/5μm的L/S。本发明的实施例的另一特征是，由于印刷图案212的高度且因此由于曝光图案220的高度，如上文参考图2A到3描述，使用CCPPME 100及印刷及曝光制备方法300制造的印刷图案212可在比对于使用典型的已知光刻方法制造的类似图案来说可能的时间更短的时间内显影及冲洗。
现在参考图4A到4H，其是由光学显微镜拍摄的例如PCB产品200(图2A到2C)的PCB产品的图像。图4A到4H的放大率由比例尺410指示。应注意，图4A到4H展示已经显影之后的曝光图案220。应进一步注意，图4A到4D中说明的曝光图案220由不具有附着力促进剂的光敏油墨形成，且图4E到4H中说明的曝光图案220由包含附着力促进剂的光敏油墨形成。
现在参考图5A，其包含含有贯穿通孔502的PCB板500的两个简化截面图像。图5A说明在贯穿通孔502的形成期间可能出现的问题。如图5A中所见，PCB板500及贯穿通孔502两者都在电介质核心510上经涂覆有薄铜层520。接着，PCB板500及铜层520经涂覆有光致抗蚀剂油墨530，其覆盖整个板的铜层520。接着，使用通常是LDI曝光器的图案曝光器对经涂覆PCB板500(包含铜层520)进行曝光，如由箭头540指示。在曝光步骤期间，光使靠近贯穿通孔502的边缘的光致抗蚀剂油墨530聚合，但不会使贯穿通孔502的内侧壁的中心聚合。在显影工艺之后，洗掉未聚合的光致抗蚀剂油墨530，从而使下方的铜层520的一部分在后一蚀刻工艺期间不受保护。此可在贯穿通孔502中产生非导电区503。
现在参考图5B，其说明克服图5A描述的问题的第一方法。如图5B中所见，在施加光致抗蚀剂油墨530之前在贯穿通孔502中印刷通孔填充油墨550及随后曝光540光致抗蚀剂油墨530在显影及蚀刻工艺期间在贯穿通孔中的铜表面之上提供保护层。
现在参考图5C，其说明克服图5A描述的问题的第二方法。图5C说明在含有扩散层560的载物台上生产PCB。在曝光工艺期间，到达扩散层的激光被反向散射，如由箭头570指示，从而导致贯穿通孔502内的全部光致抗蚀剂油墨530的聚合，此因此在蚀刻工艺期间保护了铜层520。
在上文图3中描述的工艺之后，在使印刷图案212显影之后，较大型制造工艺继续。应了解，虽然下文描述的较大型制造工艺的下一步骤是铜表面层湿蚀刻步骤，但较大型制造工艺的下一步骤可为在光刻工艺之后的任何合适步骤，其尤其包含所属领域的一般技术人员所知的干蚀刻步骤、非传导表面蚀刻步骤或离子植入步骤。
铜层210可使用任何合适的蚀刻工艺进行蚀刻，例如湿蚀刻。适于进行湿蚀刻的典型的蚀刻溶液包含以下组分中的一者：例如CuCl2的铜盐、例如FeCl3的铁盐、铬硫酸、过硫酸盐、亚氯酸钠及过氧化氢。典型的蚀刻工艺包含将蚀刻溶液喷射到铜层210上。
应了解，在蚀刻步骤之后，PCB产品200优选地对应于图2C。由于印刷图案212的厚度，如上文参考图2A到3描述，还由于在印刷图案中存在护岸剂，如上文参考光敏油墨描述，蚀刻的各向异性且因此导体的直线性增加，从而允许导体更紧密地间隔开。
应注意，本发明的印刷及曝光制备方法300可用于具有各种尺寸的蚀刻导体的制造。本发明的实施例的特定特征是，具有10/10μm的L/S的蚀刻导体可结合本发明的印刷及曝光制备方法300制造。通过实例，具有18μm高度的铜层可如上文描述那样经蚀刻以形成具有小到25/25μm的L/S的高度密度导体，而具有5μm的高度的铜层可如上文描述那样经蚀刻以形成具有小到10/10μm的L/S的高度密集导体。
在蚀刻了曝光图案220下方的层之后，曝光图案220可任选地被剥离。由于印刷图案212的厚度且因此由于曝光图案220的厚度，如上文参考图2A到3描述，使用CCPPME100及印刷及曝光制备方法300制造的曝光图案220可比使用典型的已知光刻方法制造的类似图案更容易且在更短的时间内剥离。此外，在一些情况中可避免曝光图案220的剥离，且处理可在曝光图案220处在原位的情况下继续进行。
所属领域的技术人员应了解，本发明不限于本文中已经明确说明及展示的内容，而是还包含并非是现有技术的本文中描述的特征的组合及子组合及其修改。

Claims (91)

1.一种用于制备具有高度密集导体的PCB产品的方法，所述方法包括：
提供包含导电层的PCB衬底；
采用喷墨印刷机在所述PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案，所述未曝光光敏图案具有小于5μm的厚度；
将所述光敏图案暴露于辐射借此界定曝光图案，所述曝光图案具有小于20μm的间距；及
根据由所述曝光图案界定的图案湿蚀刻所述导电层借此界定具有小于30μm的间距的所述高度密集导体，
其中所述未曝光光敏图案用包括以下各者的光敏油墨来印刷：
构成所述光敏油墨的33到64wt.％的光致抗蚀剂；
构成所述光敏油墨的19.99到59.99wt.％的溶剂；
构成所述光敏油墨的1到10wt.％的湿润剂；
构成所述光敏油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂；
构成所述光敏油墨的1到3wt.％的附着力促进剂，所述附着力促进剂具有在1700到70000Da之间的分子量；及
构成所述光敏油墨的2到3wt.％的碱性溶液，所述附着力促进剂溶解于所述碱性溶液中。
2.根据权利要求1所述的方法，且其中所述高度密集导体具有小于25μm的间距。
3.根据权利要求1所述的方法，且其中所述高度密集导体具有小于20μm的间距。
4.根据权利要求1所述的方法，且其中所述导电层是铜层。
5.根据权利要求1所述的方法，且其还包括在所述采用喷墨印刷机选择性地印刷未曝光光敏图案之后且在所述曝光所述光敏图案之前采用喷墨印刷机选择性地印刷非透氧图案。
6.根据权利要求5所述的方法，且其中所述非透氧图案具有小于3μm的高度。
7.根据权利要求5所述的方法，且其中所述非透氧图案对所述辐射是透明的。
8.根据权利要求5所述的方法，且其中所述非透氧图案的印刷不会增加所述曝光图案的所述间距。
9.根据权利要求5所述的方法，且其还包括在将所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案暴露于辐射之前检验所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的方法，且其还包括在所述采用喷墨印刷机选择性地印刷未曝光光敏图案之前进行所述PCB衬底的配准。
11.根据权利要求1所述的方法，且其中所述附着力促进剂可操作以增加所述光敏油墨被印刷在其上的铜组件的湿蚀刻工艺的各向异性。
12.根据权利要求1或权利要求11所述的方法，且其中所述光敏油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
13.一种用于制备具有高度密集导体的PCB产品的方法，所述方法包括：
提供包含导电层的PCB衬底；
采用喷墨印刷机在所述PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案，所述未曝光光敏图案具有小于5μm的厚度；
将所述光敏图案暴露于辐射借此界定曝光图案，所述曝光图案具有小于20μm的间距；及
根据由所述曝光图案界定的图案湿蚀刻所述导电层借此界定具有小于30μm的间距的所述高度密集导体，
所述方法还包括：在所述采用喷墨印刷机选择性地印刷未曝光光敏图案之后且在所述曝光所述光敏图案之前采用喷墨印刷机选择性地印刷非透氧图案，
其中所述非透氧图案用包括以下各者的非透氧油墨来印刷：
构成所述非透氧油墨的10到15wt.％的聚合物，所述聚合物具有最小7000Da的分子量；
构成所述非透氧油墨的63.9到68.99wt.％的一或多种溶剂；
构成所述非透氧油墨的20wt.％的增稠剂溶剂；
构成所述非透氧油墨的1wt.％的湿润剂；及
构成所述非透氧油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂。
14.根据权利要求13所述的方法，且其中所述非透氧图案具有小于3μm的高度。
15.根据权利要求13所述的方法，且其中所述非透氧图案对所述辐射是透明的。
16.根据权利要求13所述的方法，且其中所述非透氧图案的印刷不会增加所述曝光图案的所述间距。
17.根据权利要求13所述的方法，且其还包括在将所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案暴露于辐射之前检验所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案中的至少一者。
18.根据权利要求13所述的方法，且其中所述非透氧油墨对具有在355到460nm之间的波长的光透明。
19.根据权利要求13或权利要求18所述的方法，且其中所述非透氧油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
20.一种用于制备具有高度密集导体的PCB产品的设备，所述高度密集导体具有小于30μm的间距，所述设备包括：
共同底盘；
喷墨印刷机，其安装在所述共同底盘上且可操作以在PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案，所述未曝光光敏图案具有小于5μm的厚度；及
图案曝光器，其安装在所述底盘上且可操作以将所述光敏图案暴露于辐射借此界定曝光图案，所述曝光图案具有小于20μm的间距，
其中所述未曝光光敏图案用包括以下各者的光敏油墨来印刷：
构成所述光敏油墨的33到64wt.％的光致抗蚀剂；
构成所述光敏油墨的19.99到59.99wt.％的溶剂；
构成所述光敏油墨的1到10wt.％的湿润剂；
构成所述光敏油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂；
构成所述光敏油墨的1到3wt.％的附着力促进剂，所述附着力促进剂具有在1700到70000Da之间的分子量；及
构成所述光敏油墨的2到3wt.％的碱性溶液，所述附着力促进剂溶解于所述碱性溶液中。
21.根据权利要求20所述的设备，且其中所述喷墨印刷机包括：
第一喷墨头，其可操作以印刷光敏油墨的所述未曝光光敏图案；及
第二喷墨头，其可操作以印刷非透氧油墨的非透氧图案。
22.根据权利要求21所述的设备，且其中所述喷墨头的喷嘴板可操作以被加热到40到60℃之间以使所述光敏油墨及所述非透氧油墨的粘度最优。
23.根据权利要求20所述的设备，且其中所述设备包括至少部分环绕所述共同底盘、所述喷墨印刷机及所述图案曝光器的机罩。
24.根据权利要求23所述的设备，且其中所述机罩中的大气以可操作以防止所述未曝光光敏图案在其通过所述图案曝光器曝光期间发生氧化的惰性气流为特征。
25.根据权利要求21所述的设备，且其还包括可操作以烘干所述未曝光光敏图案的至少一第一油墨烘干机。
26.根据权利要求25所述的设备，且其中所述第一喷墨头、所述至少第一油墨烘干机及所述第二喷墨头经布置使得所述PCB衬底沿着所述共同底盘的逐步前进允许所述未曝光光敏图案在所述第二喷墨头印刷所述非透氧图案之前被所述至少第一油墨烘干机烘干。
27.根据权利要求21所述的设备，且其还包括可操作以检验所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案中的至少一者的相机。
28.根据权利要求20所述的设备，且其中所述图案曝光器包括发射在355到460nm之间的范围内的光的至少一个光源。
29.根据权利要求20所述的设备，且其中所述图案曝光器是激光直接成像曝光器。
30.根据权利要求20所述的设备，且其中所述图案曝光器是LED曝光器。
31.根据权利要求20所述的设备，且其还包括可操作以配准所述PCB衬底的相机。
32.根据权利要求21所述的设备，且其还包括共同载物台。
33.根据权利要求32所述的设备，且其中所述共同载物台被加热到最大80℃的温度以帮助烘干所述光敏油墨及所述非透氧油墨中的至少一者。
34.根据权利要求20所述的设备，且其中所述附着力促进剂可操作以增加所述光敏油墨被印刷在其上的铜组件的湿蚀刻工艺的各向异性。
35.根据权利要求20或权利要求34所述的设备，且其中所述光敏油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
36.一种用于制备具有高度密集导体的PCB产品的设备，所述高度密集导体具有小于30μm的间距，所述设备包括：
共同底盘；
喷墨印刷机，其安装在所述共同底盘上且可操作以在PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案，所述未曝光光敏图案具有小于5μm的厚度；及
图案曝光器，其安装在所述底盘上且可操作以将所述光敏图案暴露于辐射借此界定曝光图案，所述曝光图案具有小于20μm的间距，
其中所述喷墨印刷机包括：
第一喷墨头，其可操作以印刷光敏油墨的所述未曝光光敏图案；及
第二喷墨头，其可操作以印刷非透氧油墨的非透氧图案，
其中所述非透氧图案用包括以下各者的非透氧油墨来印刷：
构成所述非透氧油墨的10到15wt.％的聚合物，所述聚合物具有最小7000Da的分子量；
构成所述非透氧油墨的63.9到68.99wt.％的一或多种溶剂；
构成所述非透氧油墨的20wt.％的增稠剂溶剂；
构成所述非透氧油墨的1wt.％的湿润剂；及
构成所述非透氧油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂。
37.根据权利要求36所述的设备，且其中所述喷墨头的喷嘴板可操作以被加热到40到60℃之间以使所述光敏油墨及所述非透氧油墨的粘度最优。
38.根据权利要求36所述的设备，且其中所述设备包括至少部分环绕所述共同底盘、所述喷墨印刷机及所述图案曝光器的机罩。
39.根据权利要求38所述的设备，且其中所述机罩中的大气以可操作以防止所述未曝光光敏图案在其通过所述图案曝光器曝光期间发生氧化的惰性气流为特征。
40.根据权利要求36所述的设备，且其还包括可操作以烘干所述未曝光光敏图案的至少一第一油墨烘干机。
41.根据权利要求40所述的设备，且其中所述第一喷墨头、所述至少第一油墨烘干机及所述第二喷墨头经布置使得所述PCB衬底沿着所述共同底盘的逐步前进允许所述未曝光光敏图案在所述第二喷墨头印刷所述非透氧图案之前被所述至少第一油墨烘干机烘干。
42.根据权利要求36所述的设备，且其还包括可操作以检验所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案中的至少一者的相机。
43.根据权利要求36所述的设备，且其中所述图案曝光器包括发射在355到460nm之间的范围内的光的至少一个光源。
44.根据权利要求36所述的设备，且其中所述图案曝光器是激光直接成像曝光器。
45.根据权利要求36所述的设备，且其中所述图案曝光器是LED曝光器。
46.根据权利要求36所述的设备，且其还包括可操作以配准所述PCB衬底的相机。
47.根据权利要求36所述的设备，且其还包括共同载物台。
48.根据权利要求47所述的设备，且其中所述共同载物台被加热到最大80℃的温度以帮助烘干所述光敏油墨及所述非透氧油墨中的至少一者。
49.根据权利要求36所述的设备，且其中所述未曝光光敏图案用包括以下各者的光敏油墨来印刷：
构成所述光敏油墨的33到64wt.％的光致抗蚀剂；
构成所述光敏油墨的19.99到59.99wt.％的溶剂；
构成所述光敏油墨的1到10wt.％的湿润剂；
构成所述光敏油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂；
构成所述光敏油墨的1到3wt.％的附着力促进剂，所述附着力促进剂具有在1700到70000Da之间的分子量；及
构成所述光敏油墨的2到3wt.％的碱性溶液，所述附着力促进剂溶解于所述碱性溶液中。
50.根据权利要求49所述的设备，且其中所述附着力促进剂可操作以增加所述光敏油墨被印刷在其上的铜组件的湿蚀刻工艺的各向异性。
51.根据权利要求49所述的设备，且其中所述光敏油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
52.根据权利要求36所述的设备，且其中所述非透氧油墨对具有在355到460nm之间的波长的光透明。
53.根据权利要求36或权利要求52所述的设备，且其中所述非透氧油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
54.一种用于制备具有高度密集导体的PCB产品的设备，所述高度密集导体具有小于30μm的间距，所述设备包括：
共同载物台；
喷墨印刷机，其可操作以在所述载物台上的PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案，所述未曝光光敏图案具有小于8μm的厚度；及
图案曝光器，其可操作以将所述载物台上的所述PCB衬底上的所述图案暴露于辐射借此界定曝光图案，所述曝光图案具有小于20μm的间距，
其中所述未曝光光敏图案用包括以下各者的光敏油墨来印刷：
构成所述光敏油墨的33到64wt.％的光致抗蚀剂；
构成所述光敏油墨的19.99到59.99wt.％的溶剂；
构成所述光敏油墨的1到10wt.％的湿润剂；
构成所述光敏油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂；
构成所述光敏油墨的1到3wt.％的附着力促进剂，所述附着力促进剂具有在1700到70000Da之间的分子量；及
构成所述光敏油墨的2到3wt.％的碱性溶液，所述附着力促进剂溶解于所述碱性溶液中。
55.根据权利要求54所述的设备，且其中所述喷墨印刷机包括：
第一喷墨头，其可操作以印刷光敏油墨的所述未曝光光敏图案；及
第二喷墨头，其可操作以印刷非透氧油墨的非透氧图案。
56.根据权利要求55所述的设备，且其中所述喷墨头的喷嘴板可操作以被加热到40到60℃之间以使所述光敏油墨及所述非透氧油墨的粘度最优。
57.根据权利要求54所述的设备，且其还包括至少部分环绕所述共同载物台、所述喷墨印刷机及所述图案曝光器的机罩。
58.根据权利要求57所述的设备，且其中所述机罩中的大气以可操作以防止所述未曝光光敏图案在其通过所述图案曝光器曝光期间发生氧化的惰性气流为特征。
59.根据权利要求55所述的设备，且其还包括可操作以烘干所述未曝光光敏图案的至少一第一油墨烘干机。
60.根据权利要求59所述的设备，且其中所述第一喷墨头、所述至少第一油墨烘干机及所述第二喷墨头经布置使得所述PCB衬底通过所述共同载物台的逐步前进允许所述未曝光光敏图案在所述第二喷墨头印刷所述非透氧图案之前被所述至少第一油墨烘干机烘干。
61.根据权利要求55所述的设备，且其还包括可操作以检验所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案中的至少一者的相机。
62.根据权利要求54所述的设备，且其中所述图案曝光器包括发射在355到460nm之间的范围内的光的至少一个光源。
63.根据权利要求54所述的设备，且其中所述图案曝光器是激光直接成像曝光器。
64.根据权利要求54所述的设备，且其中所述图案曝光器是LED曝光器。
65.根据权利要求54所述的设备，且其还包括可操作以配准所述PCB衬底的相机。
66.根据权利要求54所述的设备，且其还包括共同底盘。
67.根据权利要求55所述的设备，且其中所述共同载物台被加热到最大80℃的温度以帮助烘干所述光敏油墨及所述非透氧油墨中的至少一者。
68.根据权利要求54所述的设备，且其中所述附着力促进剂可操作以增加所述光敏油墨被印刷在其上的铜组件的湿蚀刻工艺的各向异性。
69.根据权利要求54或权利要求68所述的设备，且其中所述光敏油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
70.一种用于制备具有高度密集导体的PCB产品的设备，所述高度密集导体具有小于30μm的间距，所述设备包括：
共同载物台；
喷墨印刷机，其可操作以在所述载物台上的PCB衬底上选择性地印刷未曝光光敏图案，所述未曝光光敏图案具有小于8μm的厚度；及
图案曝光器，其可操作以将所述载物台上的所述PCB衬底上的所述图案暴露于辐射借此界定曝光图案，所述曝光图案具有小于20μm的间距，
其中所述喷墨印刷机包括：
第一喷墨头，其可操作以印刷光敏油墨的所述未曝光光敏图案；及
第二喷墨头，其可操作以印刷非透氧油墨的非透氧图案，
其中所述非透氧图案用包括以下各者的非透氧油墨来印刷：
构成所述非透氧油墨的10到15wt.％的聚合物，所述聚合物具有最小7000Da的分子量；
构成所述非透氧油墨的63.9到68.99wt.％的一或多种溶剂；
构成所述非透氧油墨的20wt.％的增稠剂溶剂；
构成所述非透氧油墨的1wt.％的湿润剂；及
构成所述非透氧油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂。
71.根据权利要求70所述的设备，且其中所述喷墨头的喷嘴板可操作以被加热到40到60℃之间以使所述光敏油墨及所述非透氧油墨的粘度最优。
72.根据权利要求70所述的设备，且其还包括至少部分环绕所述共同载物台、所述喷墨印刷机及所述图案曝光器的机罩。
73.根据权利要求72所述的设备，且其中所述机罩中的大气以可操作以防止所述未曝光光敏图案在其通过所述图案曝光器曝光期间发生氧化的惰性气流为特征。
74.根据权利要求70所述的设备，且其还包括可操作以烘干所述未曝光光敏图案的至少一第一油墨烘干机。
75.根据权利要求74所述的设备，且其中所述第一喷墨头、所述至少第一油墨烘干机及所述第二喷墨头经布置使得所述PCB衬底通过所述共同载物台的逐步前进允许所述未曝光光敏图案在所述第二喷墨头印刷所述非透氧图案之前被所述至少第一油墨烘干机烘干。
76.根据权利要求70所述的设备，且其还包括可操作以检验所述未曝光光敏图案及所述非透氧图案中的至少一者的相机。
77.根据权利要求70所述的设备，且其中所述图案曝光器包括发射在355到460nm之间的范围内的光的至少一个光源。
78.根据权利要求70所述的设备，且其中所述图案曝光器是激光直接成像曝光器。
79.根据权利要求70所述的设备，且其中所述图案曝光器是LED曝光器。
80.根据权利要求70所述的设备，且其还包括可操作以配准所述PCB衬底的相机。
81.根据权利要求70所述的设备，且其还包括共同底盘。
82.根据权利要求70所述的设备，且其中所述共同载物台被加热到最大80℃的温度以帮助烘干所述光敏油墨及所述非透氧油墨中的至少一者。
83.根据权利要求70所述的设备，且其中所述未曝光光敏图案用包括以下各者的光敏油墨来印刷：
构成所述光敏油墨的33到64wt.％的光致抗蚀剂；
构成所述光敏油墨的19.99到59.99wt.％的溶剂；
构成所述光敏油墨的1到10wt.％的湿润剂；
构成所述光敏油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂；
构成所述光敏油墨的1到3wt.％的附着力促进剂，所述附着力促进剂具有在1700到70000Da之间的分子量；及
构成所述光敏油墨的2到3wt.％的碱性溶液，所述附着力促进剂溶解于所述碱性溶液中。
84.根据权利要求83所述的设备，且其中所述附着力促进剂可操作以增加所述光敏油墨被印刷在其上的铜组件的湿蚀刻工艺的各向异性。
85.根据权利要求83所述的设备，且其中所述光敏油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
86.根据权利要求70所述的设备，且其中所述非透氧油墨对具有在355到460nm之间的波长的光透明。
87.根据权利要求70或权利要求86所述的设备，且其中所述非透氧油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
88.一种用于喷墨印刷机中的光敏油墨，所述光敏油墨包括：
构成所述光敏油墨的33到64wt.％的光致抗蚀剂；
构成所述光敏油墨的19.99到59.99wt.％的溶剂；
构成所述光敏油墨的1到10wt.％的湿润剂；
构成所述光敏油墨的0.01到0.1wt.％的表面活性剂；
构成所述光敏油墨的1到3wt.％的附着力促进剂，所述附着力促进剂具有在1700到70000Da之间的分子量；及
构成所述光敏油墨的2到3wt.％的碱性溶液，所述附着力促进剂溶解于所述碱性溶液中。
89.根据权利要求88所述的光敏油墨，且其中所述附着力促进剂可操作以增加所述光敏油墨被印刷在其上的铜组件的湿蚀刻工艺的各向异性。
90.根据权利要求88或89所述的光敏油墨，且其中所述光敏油墨具有小于30dyn/cm的表面张力。
91.根据权利要求88或89所述的光敏油墨，且其中所述光敏油墨可操作以形成具有小于5μm的高度的印刷特征。
CN202080004537.9A 2019-02-14 2020-02-11 用于制备具有高度密集导体的pcb产品的方法及设备 Active CN112970337B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962805318P 2019-02-14 2019-02-14
US62/805,318 2019-02-14
PCT/IL2020/050160 WO2020165897A1 (en) 2019-02-14 2020-02-11 A method and apparatus for preparing a pcb product having highly dense conductors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112970337A CN112970337A (zh) 2021-06-15
CN112970337B true CN112970337B (zh) 2022-05-24

Family

ID=72044207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080004537.9A Active CN112970337B (zh) 2019-02-14 2020-02-11 用于制备具有高度密集导体的pcb产品的方法及设备

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11596070B2 (zh)
EP (1) EP3912439B1 (zh)
JP (2) JP7223868B2 (zh)
KR (2) KR102428051B1 (zh)
CN (1) CN112970337B (zh)
IL (1) IL284946B (zh)
TW (1) TW202046835A (zh)
WO (1) WO2020165897A1 (zh)

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3313173A (en) 1964-05-23 1967-04-11 Porsche Kg Automatic control system for change-speed gears
US3313571A (en) 1965-10-11 1967-04-11 Gen Motors Corp Removable and stackable seating arrangement
US4956035A (en) * 1989-08-01 1990-09-11 Rd Chemical Company Composition and process for promoting adhesion on metal surfaces
JPH09214110A (ja) * 1996-02-06 1997-08-15 Canon Inc プリント基板の製造装置
JP2872137B2 (ja) * 1996-08-29 1999-03-17 富山日本電気株式会社 印刷配線板の製造方法
US6076723A (en) 1998-08-19 2000-06-20 Hewlett-Packard Company Metal jet deposition system
US6956082B1 (en) * 1999-12-14 2005-10-18 Rohm And Haas Company Inkjet ink composition
US6754551B1 (en) 2000-06-29 2004-06-22 Printar Ltd. Jet print apparatus and method for printed circuit board manufacturing
US20060001726A1 (en) 2001-10-05 2006-01-05 Cabot Corporation Printable conductive features and processes for making same
EP1323795A1 (en) * 2001-12-20 2003-07-02 Ucb S.A. Radiation curable compositions for pigmented liquid inks
ITUD20010220A1 (it) 2001-12-27 2003-06-27 New System Srl Sistema per la realizzazione di una stratificazione di materiale elettronicamente interattivo
US6709962B2 (en) 2002-03-19 2004-03-23 N. Edward Berg Process for manufacturing printed circuit boards
US20030177639A1 (en) 2002-03-19 2003-09-25 Berg N. Edward Process and apparatus for manufacturing printed circuit boards
US7442408B2 (en) 2002-03-26 2008-10-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Methods for ink-jet printing circuitry
JP4274784B2 (ja) * 2002-05-28 2009-06-10 新光電気工業株式会社 配線形成システムおよびその方法
GB0221892D0 (en) 2002-09-20 2002-10-30 Avecia Ltd Process
US20040077112A1 (en) 2002-10-18 2004-04-22 Elliott Stephen J. Conductive component manufacturing process employing an ink jet printer
US7141104B2 (en) * 2003-06-05 2006-11-28 Agfa-Gevaert UV-absorbing ink composition for ink-jet printing
US7537799B2 (en) 2003-07-11 2009-05-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Methods of forming electrically conductive pathways using palladium aliphatic amine complexes
WO2005022969A2 (en) 2003-09-02 2005-03-10 Pixdro Ltd. Method and system for creating fine lines using ink jet technology
US20050130397A1 (en) 2003-10-29 2005-06-16 Bentley Philip G. Formation of layers on substrates
US20050227049A1 (en) 2004-03-22 2005-10-13 Boyack James R Process for fabrication of printed circuit boards
US7757631B2 (en) 2004-05-26 2010-07-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Apparatus for forming a circuit
US7560215B2 (en) 2004-10-04 2009-07-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printed circuit board printing system and method using liquid electrophotographic printing
US20060093732A1 (en) 2004-10-29 2006-05-04 David Schut Ink-jet printing of coupling agents for trace or circuit deposition templating
KR100678419B1 (ko) 2005-04-01 2007-02-02 삼성전기주식회사 기판의 표면처리방법, 배선형성방법 및 배선기판
US20090163615A1 (en) 2005-08-31 2009-06-25 Izhar Halahmi Uv curable hybridcuring ink jet ink composition and solder mask using the same
TWI301737B (en) * 2005-10-12 2008-10-01 Unimicron Technology Corp Method for inspecting and mending defects of photo-resist and manufacturing process of printed circuit board
US7834274B2 (en) 2005-12-30 2010-11-16 Industrial Technology Research Institute Multi-layer printed circuit board and method for fabricating the same
KR100763837B1 (ko) 2006-07-18 2007-10-05 삼성전기주식회사 인쇄회로기판 제조방법
US8659158B2 (en) 2006-08-16 2014-02-25 Funai Electric Co., Ltd. Thermally inkjettable acrylic dielectric ink formulation and process
US7981508B1 (en) 2006-09-12 2011-07-19 Sri International Flexible circuits
KR100782412B1 (ko) 2006-10-25 2007-12-05 삼성전기주식회사 전사회로 형성방법 및 회로기판 제조방법
US7524015B2 (en) 2006-12-20 2009-04-28 Palo Alto Research Center Incorporated Method of printing smooth micro-scale features
TWI425899B (zh) * 2007-02-23 2014-02-01 Infermata Systems Ltd 功能性印刷電路板快速製造方法及裝置
CN101591488B (zh) 2008-05-26 2011-12-21 富葵精密组件(深圳)有限公司 油墨及利用该油墨制作导电线路的方法
US7977398B2 (en) 2008-12-17 2011-07-12 Robert Lee Cornell UV-curable coatings and methods for applying UV-curable coatings using thermal micro-fluid ejection heads
IL203353A (en) 2010-01-17 2015-10-29 Orbotech Ltd Empty grip system
JP2012084579A (ja) 2010-10-07 2012-04-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ照射装置及びレーザ照射方法
US8531751B2 (en) 2011-08-19 2013-09-10 Orbotech Ltd. System and method for direct imaging
CN102361542B (zh) * 2011-09-30 2013-08-07 东莞市五株电子科技有限公司 具台阶的印刷电路板制作工艺
TWI502031B (zh) 2012-03-01 2015-10-01 Eternal Materials Co Ltd 抗蝕刻組成物及其應用
EP2645830B1 (en) 2012-03-29 2014-10-08 Atotech Deutschland GmbH Method for manufacture of fine line circuitry
ITVI20120276A1 (it) 2012-10-19 2014-04-20 New System Srl Dispositivo di compensazione per una testa di stampa e gruppo di stampa comprendente tale dispositivo di compensazione
ITVI20120278A1 (it) 2012-10-22 2014-04-23 New System Srl Gruppo di stampa del tipo perfezionato e dispositivo di stampa a getto d'inchiostro comprendente il suddetto gruppo di stampa
US10292263B2 (en) 2013-04-12 2019-05-14 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Biodegradable materials for multilayer transient printed circuit boards
US10668711B2 (en) * 2015-06-02 2020-06-02 E I Du Pont De Nemours And Company Printing form precursor, a process for making the precursor, and a method for preparing a printing form from the precursor
EP3744531A1 (en) 2015-10-23 2020-12-02 Agfa Nv Glass sheet inkjet printing device
JP6552070B2 (ja) * 2015-11-25 2019-07-31 国立大学法人大阪大学 レジストパターン形成方法およびレジスト材料
US10231623B2 (en) 2016-02-04 2019-03-19 Nanowear Inc. Roll-to-roll printing process for manufacturing a wireless nanosensor
US10398034B2 (en) * 2016-12-12 2019-08-27 Kateeva, Inc. Methods of etching conductive features, and related devices and systems
CN110337191A (zh) * 2019-07-03 2019-10-15 常州轻工职业技术学院 一种基于石墨烯导电油墨的3d打印大功率led印制电路板的方法

Also Published As

Publication number Publication date
IL284946B (en) 2022-06-01
WO2020165897A1 (en) 2020-08-20
JP2023059886A (ja) 2023-04-27
JP7223868B2 (ja) 2023-02-16
EP3912439A4 (en) 2022-11-02
KR20220110861A (ko) 2022-08-09
CN112970337A (zh) 2021-06-15
KR102428051B1 (ko) 2022-08-01
US11596070B2 (en) 2023-02-28
EP3912439A1 (en) 2021-11-24
EP3912439B1 (en) 2024-04-03
KR20210129680A (ko) 2021-10-28
TW202046835A (zh) 2020-12-16
JP2022518613A (ja) 2022-03-15
US20220104360A1 (en) 2022-03-31
IL284946A (en) 2021-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6632588B2 (en) Direct imaging process for forming resist pattern on a surface and use thereof in fabricating printing plates
CN100525582C (zh) 在印刷电路板上形成电路图案的方法
CN101415502B (zh) 在铜表面上制造图案的方法
JP2007100084A (ja) センサー電極用のインクジェットプリント可能なヒドロゲル
KR100552881B1 (ko) 감광성 수지 볼록판의 현상 방법 및 현상 장치
KR20100090668A (ko) 절연된 도전성 패턴의 제조 방법 및 적층체
US20120194622A1 (en) Ultra violet light emitting diode curing of uv reactive ink
CN112970337B (zh) 用于制备具有高度密集导体的pcb产品的方法及设备
EP0557138A2 (en) Direct imaging process for forming resist pattern on a surface, and use thereof in fabricating printed circuit boards
JP2008257234A (ja) プリント回路基板上のソルダーレジスト層にパターンを形成する方法及びシステム
JP2008003558A (ja) パターン形成材料、パターン形成方法、及びパターン
JPWO2021065951A1 (ja) 配線基板用基材の再利用方法
US6579660B1 (en) Process for direct digital printing of circuit boards
KR101116762B1 (ko) 잉크젯 프린팅을 이용한 미세 패턴 형성방법
JP2012059755A (ja) ドライフィルムレジストの薄膜化処理方法
CN112859520A (zh) 一种低能量固化的光刻胶、抗蚀剂图案及其制备方法
CN111320721A (zh) 聚合性组合物、墨水、转印母模及电极构件的形成方法
US20120222298A1 (en) Method of circuit layout by photosensitive environment-friendly ink
WO2013160652A1 (en) A method for photoimaging a substrate
JP5520140B2 (ja) ドライフィルムレジストの薄膜化処理方法
JP5639465B2 (ja) 金属パターンの作製方法
JP3186478U (ja) ドライフィルムレジストの薄膜化処理装置
JP2011222888A (ja) ドライフィルムレジストの薄膜化処理装置
JP3186572U (ja) ドライフィルムレジストの薄膜化処理装置
JP2011164397A (ja) ドライフィルムレジストの薄膜化処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant