CN1934501B - 用于丝网印刷的基底材料的制造方法及该类型的基底材料 - Google Patents
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Abstract
用于丝网印刷的基底材料(25)的制造方法，该基底材料包括保护薄膜(10)、丝网(5)以及包括光敏材料的中间抗蚀剂层(13)，该方法包括以下步骤：向保护薄膜(10)一面涂敷第一抗蚀剂层(15)，干燥第一抗蚀剂层(15)，向第一抗蚀剂层(15)涂敷附加抗蚀剂层(17)，然后在压力下对附加抗蚀剂层(17)应用丝网(5)，应用丝网(5)的附加抗蚀剂层(17)的一面被润湿。本发明还描述了用于丝网印刷的基底材料(25)，它包括保护薄膜(10)、电化成型的丝网(5)以及包括光敏材料的中间抗蚀剂层(13)。
Description
技术领域
本发明的第一方面涉及用于丝网印刷的基底材料的制造方法，该基底材料包括丝网、包含光敏材料的抗蚀剂层以及保护薄膜。
背景技术
可以从Gallus Ferd.Ruesch AG获知和购买商品名称为Screeny Siebdruckplatten的用于丝网印刷的基底材料，所述基底材料包括丝网、包含光敏材料的抗蚀剂层以及保护薄膜。在专业领域，也将丝网描述成为限定开孔的围堤(dyke)网络。已知的丝网包括镀镍的编织金属网孔。当基底材料用于丝网印刷时，首先从基底材料去除保护薄膜。根据规定图形使抗蚀剂层曝光、显影，且根据所述图形固化该抗蚀剂层。在已去除未曝光、未固化的抗蚀剂层之后，基底材料可以用作丝网印刷过程中的模板(stencil)。还存在已知的抗蚀剂层，它以相反的方式曝光，即，固化未曝光的部分，如果该部分被曝光则不固化。因此，固化了曝光图形的负像。在保存、传输过程中以及基底材料被卷起或打开时，保护薄膜具有保护抗蚀剂层的作用。此外，该薄膜提供具有造型美观的基底材料。例如，该基底材料可以制成圆柱形状并以这种形式用于丝网印刷，在这种情况下-在去除保护薄膜之后且在曝光和显影抗蚀剂层之后-使用涂刷器(squeegee)通过丝网引导墨水。该工艺中印刷的图形由丝网上和丝网中存在的抗蚀剂层决定。
美国专利4,705,608已经公开了这种类型的基底材料的制造方法。该方法的一个实施例中，在塑料薄膜上涂敷光敏乳化液或溶液层。然后，在所述层上印压提供有覆盖层的网孔，该覆盖层通过电镀淀积，以相互连接网孔的节点。此后，从网孔未覆盖的背面涂敷第二光敏乳化液层，并通过网孔印压以将网孔连接到第一光敏材料层，然后干燥该单元。这些步骤以这样的方式执行：薄膜变得与圆柱加热表面接触。该方法中，薄膜首先用作释放薄膜，以防止第一光敏材料层在制造步骤的末尾粘附到加热表面。然后，如果该薄膜不被去除，则它还可以作为保护薄膜原地保留，以保护光敏材料。另一个实施例中，第二光敏材料层布置在薄膜(其上具有第一层)和网孔之间的间隔中，它确保最后涂敷的材料穿过网孔开孔向背面印压。然后，在刮刀元件的帮助下去除该面上的过量材料。除了向塑料薄膜涂敷第一抗蚀剂层，还可以采用现成可以买到的具有光敏材料层的薄膜，这种情况，将该层润湿以用于网孔涂敷。该已知方法的产品是两面(印刷面和涂刷器面)都具有光敏材料的基底材料。
GB-A-2176630公开了一种可以与上述基底材料相比的丝网印刷模板，其中声明光敏材料的表面具有平整表面。使用上述美国专利中描述的方法可以制造该材料，在这种情况下，网孔的网线必须不干扰光敏材料的平整表面。
现已发现，考虑到通常强加的需要，保护薄膜一面上的抗蚀剂层表面平整的程度仍然留有一些需要改善的地方：尽管上述需要强加于本方法的执行，抗蚀剂层的表面以或多或少的起伏表面的形式也称为凸纹形式，在已知基底材料中是可见的。当基底材料用于丝网印刷时，证明该凸纹对印刷的结果具有负面影响，因为印刷的图像在凸纹突出的地方锐度较小。
而且，如果基底材料用作丝网印刷模板，对于涂刷器面和印刷面都提供有抗蚀剂层则可能是不利的。
发明内容
本发明的一个目的是通过基底材料的新的制造方法，产生具有较少凸纹的基底材料，全部或至少部分地解决了上述问题。
本发明的另一个目的是提供一种基底材料的制造方法，其中使用光敏材料实际上均匀地填充丝网材料中的开孔(特别是在电化成型丝网的情况下)。
本发明的再一个目的是提供一种方法，该方法基本不产生光敏材料的损耗。
根据第一方面，为此目的，本发明包括用于丝网印刷的基底材料的制造方法，该基底材料包括丝网、包括光敏材料的抗蚀剂层和保护薄膜，该方法包括以下步骤：
a)向保护薄膜的一面涂敷第一抗蚀剂层，
b)干燥第一抗蚀剂层，
c)向第一抗蚀剂层涂敷附加抗蚀剂层，以及
d)然后对附加抗蚀剂层应用丝网，应用了丝网的附加抗蚀剂层的一面被润湿，且在来自压力施加元件的压力下，丝网被按压到附加抗蚀剂层中，所述压力施加元件使得附加抗蚀剂层与丝网直接接触，所述压力施加元件具体而言是辊子，
且其中所述包括光敏材料的抗蚀剂层包括所述附加抗蚀剂层和所述第一抗蚀剂层。
在根据本发明的方法中，向保护薄膜的一面涂敷光敏材料的乳化液或溶液形式的第一抗蚀剂层，然后干燥该抗蚀剂层。然后，向该第一抗蚀剂层涂敷可选地相同光敏材料的第二抗蚀剂层。接着，将丝网应用到(仍然)润湿的附加抗蚀剂层，并在压力施加元件(具体而言是辊子)的帮助下将其按压到附加抗蚀剂层中。即使在通过应用附加抗蚀剂层使第一抗蚀剂层被再次润湿时，第一抗蚀剂层的干燥防止了由于丝网很深地穿透到其中而对邻近保护薄膜的第一抗蚀剂层表面的光滑度或平整度带来负面影响。在涂敷附加抗蚀剂层之后，丝网在压力施加元件的帮助下以受控的方式被按压到附加抗蚀剂层，以使得抗蚀剂材料在丝网开孔中的填充水平或穿透深度基本均匀。不均匀的填充水平是不希望的，因为它们导致所谓的“暗斑”。压力的施加还促进了丝网和抗蚀剂层之间的键合和/或提高了获得足够粘附性的速度。辊子的使用具有这样的优点：可以连续地制造长且宽的基底材料薄层。而且，辊子将丝网按压到抗蚀剂层中使用的压力可以在整个基底材料薄层上精确地监控和控制。根据本发明方法的产品是基底材料，丝网仅配备有抗蚀剂层，该抗蚀剂层在一面被保护薄膜覆盖。
在由丝网、抗蚀剂层和保护薄膜形成的组件的另一面上，与所述辊子相对使用反向压力辊子是有优势的。
根据本发明的方法首先具有这样的优势：它产生这样的基底材料，其中抗蚀剂层的表面在薄膜的一面上具有改善的光滑度，即减少了凸纹。层表面的凸纹-也称为粗糙度-用Rz值表示，它根据DIN 4768标准测量。根据本发明的方法使得可以将薄膜一面上抗蚀剂层表面的凸纹减小到Rz值小于15微米的程度，优选地小于5微米，最优选地1到2微米。根据本发明的方法，通过形成抗蚀剂层来实现这种减小，所述抗蚀剂层至少在两个步骤中并以将丝网应用于原先已被涂敷的附加抗蚀剂层的润湿一面的方式形成。而且，压力的受控施加有效地调节了抗蚀剂填充丝网的高度，而没有包括空气。优选地填充到最大值，即，使得丝网开孔填充到另一面。这制造了这样一种丝网材料，其一面提供有抗蚀剂材料，且在丝网开孔中具有受控的抗蚀剂高度。和已知方法相比，这还导致较少的光致抗蚀剂乳化液的损耗。
向保护薄膜涂敷抗蚀剂层可以以专业领域中已知的各种方法实施，例如使用图形化的辊子、涂刷器、刮片、模板或丝网，还可以通过已知的工艺，例如狭缝涂敷、滑动涂敷和刀辊涂敷(参考1997年London的Chapmann & Hall出版的由S.F.Kistler和P.M.Schweizer撰写的“Liquid film coating”)。第一和/或附加抗蚀剂层可以在各种步骤中涂敷，即，第一和附加抗蚀剂层可以由不同的抗蚀剂子层组成。优选地，在一个步骤涂敷第一抗蚀剂层，然后，在一个步骤涂敷附加抗蚀剂层。第一抗蚀剂层优选地在比该抗蚀剂层固化温度低的温度下干燥。这意味着在使用基底材料的后续步骤中，干燥步骤b)不影响具有图形(对应于将要印刷的图像)的抗蚀剂层的曝光。选择合适的干燥温度作为使用的抗蚀剂的函数，例如，对于水含量55％的水基抗蚀剂，其温度低于100摄氏度，优选地约50摄氏度。作为备选，假设干燥在极短的时间内实施以至于第一抗蚀剂层的固化仍未发生，那么第一抗蚀剂层的干燥可以在不小于抗蚀剂层固化温度的温度进行。应用丝网的附加抗蚀剂层的一面是“润湿”的特性，应理解成表示抗蚀剂具有粘滞特性，结果是，向附加抗蚀剂层应用丝网时，抗蚀剂可以变形和/或可以流动到丝网的围堤之间的开孔中。除此之外，应当注意，在步骤c)中，附加抗蚀剂层影响第一抗蚀剂层的干燥特性，结果是第一抗蚀剂层在其与附加抗蚀剂层邻接的区域也一定程度地被润湿。
取决于抗蚀剂层的粘度和将丝网应用到附加抗蚀剂层所使用的压力，丝网到达全部抗蚀剂层一定深度。这种情况，丝网不仅可以穿透附加抗蚀剂层，而且可以穿透到第一抗蚀剂层。一般而言，对于给定的施加压力，丝网到达抗蚀剂层的深度受到抗蚀剂层中的抗蚀剂为干燥的位置，或抗蚀剂层中的抗蚀剂粘度变得过高处的位置限制。在这种情况下，干燥的第一抗蚀剂层的厚度在确定丝网到达整体抗蚀剂层深度中可起到作用。为了完备起见，应当注意，根据本发明向抗蚀剂层应用丝网意味着丝网和抗蚀剂层之间的粘附性。
存在各种类型适合用于基底材料的丝网，例如可选地电镀编织塑料纤维、编织金属网孔、塑料细丝或金属网线的电镀针织纤维或编织纤维以及电化成型形成的丝网。优选地，丝网具有70至500个网孔。丝网中的开孔例如是圆形的、直角的或六边形的。
为完备起见，应当注意在基底材料用于进一步使用而保存或曝光之前对作为一个整体的抗蚀剂层进行干燥。
根据本发明的方法步骤d)有利地在一个水平或垂直的平面上实施，使得在抗蚀剂干燥之前，已经在抗蚀剂中布置丝网以后，组件不受压力，例如在变形以使组件卷起的过程中。
在根据本发明的方法中，优选地，应用丝网而没有使附加抗蚀剂层预先干燥。这产生实施本发明方法的快速而简单的方法。
作为备选，例如为了保存目的，预先干燥附加抗蚀剂层，并在任意后续时间将其润湿。
而且优选地，根据本发明的方法中，使用的丝网是电化成型的丝网。通过任何电镀方法在模具导轨的网络上生长金属框架形成电化成型的丝网。限定绝缘区域的导轨对应于框架的围堤，该围堤限定了对应于绝缘区域的开孔。一般地，在去除模具之后，在一个或更多的辅助步骤中，通过在电镀槽中应用金属层，进一步生长框架。电化成型丝网本身具有表面-在下面附图的描述中称为接触面-它是高度平坦的，这是因为在电化成型技术中，丝网均匀地生长到平整的模具上，围堤具有平均的即均匀的厚度。与此对照，因为织物线缠绕(即，丝线重叠处，它的厚度是丝线厚度的加倍，而其它地方等于丝线的厚度)，编织纤维本身具有变化的厚度，因此具有更不均匀的表面。根据US-A-4,705,608的电镀编织纤维也具有这种不均匀表面，虽然程度小一些。当这种类型的编织纤维被抗蚀剂层覆盖时，编织纤维的不均匀性可以延续，使得在抗蚀剂层的表面中可以感觉到它的存在，于是使得在抗蚀剂层中形成更多的凸纹。此外，电化成型丝网的高度的平整度导致丝网的围堤和保护薄膜一面上抗蚀剂层表面之间的距离均匀。下面结合本发明的第二方面讨论相关的优势。
在根据本发明的方法中，特别优选地使用辊子，所述棍子的压力施加表面提供有具有开孔单元结构的涂覆材料。这类方法防止基底材料中公知的暗斑的形成。例如，在按压操作过程，当在阻塞丝网中开孔的辊子的压力下，丝网被按压到抗蚀剂层时，形成暗斑。在这种情况下，被阻塞的开孔中包围的空气被压缩。因此，在被辊子阻塞的开孔和其它未被阻塞的开孔之间产生压力差，导致流进基底材料开孔中的抗蚀剂的量不均匀，这在基底材料本身中是可见的。在开孔中存在太多抗蚀剂的位置处，丝网看上去较黑，因此称为暗斑。涂覆材料的开孔结构防止了可以引发形成暗斑的不需要增加的压力。合适的具有开孔结构的涂覆材料的实例是编织网孔、开孔橡胶、泡沫塑料或开孔布(open cloth)。
根据本发明方法的另一优选实施例利用了辊子，该辊子以切线方向与丝网接触，接触长度小于丝网的接触表面位置处丝网开孔的直径。这类方法进一步防止基底材料中暗斑的形成，因为辊子的尺寸确定了实际上在丝网被按压到抗蚀剂层中时开孔不再可能被阻塞。
在根据本发明的方法中，优选地使用可压缩的辊子。使用仅轻微可压缩的辊子是有利的，即可轻微变形的辊子，使得辊子可以校正丝网接触面中的任何微小的不平整。辊子有利地包括由硬橡胶制成的橡胶辊子，硬度为70-90肖氏(Shore)，优选地与具有更高硬度的反向压力辊子(例如由金属制成)相结合。
在根据本发明方法的后续优选实施例中，涂敷的第一抗蚀剂层的厚度至少等于被涂敷的附加抗蚀剂层的厚度。为清楚起见，应当注意当本文提及两个抗蚀剂层的厚度时，应当理解成处于干燥状态的厚度。现已发现根据本方法制造的基底材料具有高的光滑度。
在根据本发明的方法中，优选地涂敷厚度为2至10微米的附加抗蚀剂层。实际证明这类厚度足够用于向抗蚀剂层应用丝网。因为实际的原因，第一抗蚀剂层的厚度优选地在5到20微米之间。
另外优选地，在根据本发明的方法中，涂敷的附加抗蚀剂层包括与涂敷的第一抗蚀剂层相同类型的抗蚀剂。这具有这样的优点：一种类型的抗蚀剂足够用于实施本方法，且第一和附加抗蚀剂层在干燥速度、粘度、固化速度等方面具有类似属性。
在根据本发明方法的优选实施例中，在步骤b)和c)之间执行两个中间步骤，即：
i)使用分离薄层覆盖第一抗蚀剂层，并卷起包括保护薄膜、第一抗蚀剂层和分离薄层的组件，以及
ii)然后打开卷起的组件并去除分离薄层。
为清楚起见，应当注意分离薄层覆盖了抗蚀剂层没有提供保护薄膜的一面。该分离薄层防止了当保护薄膜(该薄膜被涂敷干燥的第一抗蚀剂层)被卷起时抗蚀剂层粘住。如果不存在分离薄层，打开将存在问题。分离薄层提供的覆盖提供了有利的选择，得到在打开时不存在问题的卷起的组件。这提供了这种可能性：在某个位置涂敷第一抗蚀剂层而在另一位置涂敷第二抗蚀剂层，优选地之后直接应用丝网。合适的分离薄层的实例包括标签纸、硅树脂纸，漂白纸或覆盖纸。
本发明的第二方面涉及用于丝网印刷的基底材料，它包括保护薄膜、包含光敏材料的抗蚀剂层以及丝网，存在保护薄膜一面上的抗蚀剂层表面足够地光滑，所述表面的Rz值小于15微米。如上面已经解释的，这种类型的基底材料导致在丝网印刷过程中印刷结果改善。
在根据本发明的基底材料中，优选地，从丝网的围堤至保护薄膜一面上的抗蚀剂层表面之间的距离均匀。上述距离应当理解成意味着围堤和抗蚀剂层所述表面之间的最短距离，即，从围堤穿透到抗蚀剂层最深的点测量得出的距离。所述距离均匀表示距离的变化很小，优选地小于±2微米。这种类型的基底材料导致丝网印刷过程中的印刷结果改善。
此外优选地，在根据本发明基底材料中，丝网的围堤之间抗蚀剂层的高度是均匀的。本文中，高度应该理解成表示围堤穿透到抗蚀剂层最深的点与抗蚀剂层的表面之间的距离，所述抗蚀剂层的表面位于丝网的自由面上的两个围堤之间，即远离保护薄膜的一面。本文中，术语均匀应当理解成表示深度的变化很小，优选地小于±5微米。这种类型的基底材料导致丝网印刷过程中印刷结果改善。
本发明的第三方面涉及用于丝网印刷的基底材料，它包括保护薄膜、包括光敏材料的抗蚀剂层以及电化成型的丝网。在这种情况下，基底材料优选地满足根据本发明的第二方面强加的条件。如前所述，电化成型丝网的表面和其它丝网材料相比具有高度的平整度，这对保护薄膜一面上的抗蚀剂层的光滑度具有有利影响。
保护薄膜可以由各种聚合物材料制成，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、PET、PEI、PBT、PC等。例如，薄膜厚度在25至500微米之间。
用于抗蚀剂层的抗蚀剂有利地是基于有机溶剂或水的抗蚀剂。抗蚀剂的干燥物质含量优选地在30至60％之间。抗蚀剂的颗粒大小优选地小于25微米，更优选地小于10微米。抗蚀剂的粘度优选地在1000至4000cP之间。抗蚀剂包括选自下面组的成分，该组由UV丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、醇酸树脂、环氧树脂、三聚氰胺、重铬酸盐、重氮化合物和水性SBQ光敏聚合物组成。如上所述，第一抗蚀剂层和附加抗蚀剂层使用相同的抗蚀剂是有优势的。
而且，直接涂敷到薄膜的抗蚀剂的表面张力小于或等于薄膜的表面张力，以在涂敷第一抗蚀剂层过程中获得薄膜上抗蚀剂的有利流动，这是有优势的。为此，作为备选，还可以通过在电晕装置中的预处理增加薄膜的表面张力。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的方法的剖面图。
具体实施方式
下面将基于随后的实例解释本发明。
实例1
在环境温度，通过刀和锟涂敷向100微米厚的聚酯薄膜涂敷第一抗蚀剂层。聚酯薄膜的Rz值为0.3至0.4微米之间，表面张力为40至42mN/m。抗蚀剂的表面张力在35至38mN/m之间。所述抗蚀剂是水性UV固化乳化液，干燥物质含量为50％，粘度为3000cP。抗蚀剂包括作为干燥物质的UV丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和重氮化合物。抗蚀剂的颗粒大小平均为1.5微米。
在50摄氏度干燥第一抗蚀剂层，干燥之后它具有10微米的厚度。将由聚酯薄膜和第一抗蚀剂层组成的干燥组件卷起，抗蚀剂层一面覆盖有分离薄层。
在后续步骤中，打开卷起的组件，以上述与涂敷第一抗蚀剂层相同的方式向第一抗蚀剂层涂敷附加抗蚀剂层。此后，立刻使用辊子在仍然润湿的抗蚀剂层中应用丝网，接着在50摄氏度干燥。辊子是橡胶辊子，具有90肖氏的硬度，并施加2巴(bar)的压力。使用分离薄层将获得的基底材料卷起。附加层的厚度此后由没有应用丝网的干燥部分确定，附加层的厚度是6微米。
还将参考附图解释本发明，附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的方法的剖面图。
图1示出了由硬橡胶(硬度70-90肖氏)制成的旋转安装的压力施加锟1、由金属制成的反向压力锟3(肖氏硬度远大于压力施加锟1)。从图的右手边开始，从上面提供了电化成型丝网5，包括限定开孔7的围堤6的网络。同时，在丝网5之下，从右手边提供了包括聚酯薄膜10和抗蚀剂层13的组件，所述抗蚀剂层13由第一抗蚀剂层15和附加抗蚀剂层17组成。丝网5被按压到压力施加锟1和反向压力锟3之间的抗蚀剂层13。此过程中，丝网5穿透附加抗蚀剂层17并部分穿透至第一抗蚀剂层15。这样，在辊子1和3的左手边获得了根据本发明的基底材料25，该基底材料25具有下述特征。丝网到保护薄膜10一面上抗蚀剂层13表面的距离d均匀。为清楚起见，距离d表示一方面的抗蚀剂层13表面18与另一方面的丝网5围堤的切线平面19之间的距离，所述抗蚀剂层13表面18在薄膜10的一面上，丝网5围堤的切线平面19在突出至抗蚀剂13的一面上。在围堤6之间抗蚀剂层13的高度h也是均匀的。为清楚起见，高度h表示丝网的围堤的切线平面19与两个围堤6之间抗蚀剂层13的表面之间的距离，所述两个围堤6之间抗蚀剂层13的表面位于丝网5突出至抗蚀剂层13处的基底材料25的一面上。
Claims (10)
1.一种用于丝网印刷的基底材料(25)的制造方法，该基底材料包括丝网(5)、包括光敏材料的抗蚀剂层(13)以及保护薄膜(10)，该方法包括以下步骤：
a)向保护薄膜(10)的一面涂敷第一抗蚀剂层(15)，
b)干燥第一抗蚀剂层(15)，
c)向第一抗蚀剂层(15)涂敷附加抗蚀剂层(17)，以及
d)然后对附加抗蚀剂层(17)应用丝网(5)，应用了丝网(5)的附加抗蚀剂层(17)的一面被润湿，且在来自压力施加元件的压力下，丝网(5)被按压到附加抗蚀剂层(17)中，所述压力施加元件使得附加抗蚀剂层与丝网直接接触，所述压力施加元件具体而言是辊子(1)，
且其中所述包括光敏材料的抗蚀剂层(13)包括所述附加抗蚀剂层(17)和所述第一抗蚀剂层(15)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在没有预先干燥附加抗蚀剂层(17)的情况下，应用丝网(5)。
3.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所应用的丝网(5)是电化成型丝网。
4.根据权利要求1的方法，其中所述辊子(1)的压力施加表面配置了具有开孔单元结构的涂覆材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其中辊子(1)沿切线方向与丝网(5)直接接触，接触长度小于丝网的接触面处的丝网(5)开孔的直径。
6.根据权利要求1所述的方法，其中辊子(1)是可压缩的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中被涂敷的第一抗蚀剂层(15)的厚度至少等于被涂敷的附加抗蚀剂层(17)的厚度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中被涂敷的附加抗蚀剂层(17)的厚度是从2到10微米。
9.根据权利要求1所述的方法，其中涂敷的附加抗蚀剂层(17)包括与所涂敷的第一抗蚀剂层(15)相同类型的抗蚀剂。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤b)和c)之间执行两个中间步骤，即：
i)使用分离薄层覆盖第一抗蚀剂层(15)，并卷起包括保护薄膜(10)、第一抗蚀剂层(15)和分离薄层的组件，以及
ii)然后打开卷起的组件并去除分离薄层。
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