DE69533653T2

DE69533653T2 - Pastendruckverfahren

Info

Publication number: DE69533653T2
Application number: DE1995633653
Authority: DE
Inventors: Makoto Tottori-shi Kinoshita
Original assignee: Ricoh Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Ricoh Microelectronics Co Ltd
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: EP0985526B1; ATE193678T1; US6063476A; EP0985526A1; EP0943430A3; PT719638E; KR100283818B1; ATE279321T1; US5887520A; DE69533653D1; EP0719638A3; GR3034283T3; EP0943430A2; ES2146707T3; US6170394B1; EP0943429A3; DK0719638T3; KR960021534A; EP0719638B1; DE69517400T2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pastendruckverfahren unter Verwendung einer Kunststoffmaske.
Zur Erzeugung eines gedruckten Musters auf einem Druckmaterial mit einer Paste unter Verwendung einer Druckmaske wird allgemein das folgende Verfahren verwendet:
Eine Druckmaske mit einem Muster von Durchgangslöchern wird in engen Kontakt mit einem Druckmaterial gebracht, und eine Paste wird mittels einer Rakel auf der Oberfläche der Druckmaske verteilt, um die Durchgangslöcher mit der Paste zu füllen. Überschüssige Paste wird dann von der Oberfläche der Druckmaske entfernt.
Dann wird die Druckmaske von dem Druckmaterial auf eine solche Art getrennt, dass die Paste durch die Durchgangslöcher läuft und in dem selben Muster wie demjenigen der in der Druckmaske auf dem Druckmaterial ausgebildeten Durchgangslöcher verbleibt, wodurch ein Pastenmuster entsprechend dem Muster der Durchgangslöcher auf die Oberfläche des Druckmaterials gedruckt wird.
Solche Druckmasken zur Anwendung in der Praxis können grob in Siebmasken und Metallmasken eingeteilt werden.
Als Metallmasken sind zum Beispiel Lochstanzmasken, YAG-Lasermasken, Ätzmasken, additive Masken und Halbätzmasken bekannt.
Die Lochstanzmaske wurde als eine Druckmaske für Lötpaste zur Herstellung elektronischer Teile entwickelt. Die Lochstanzmaske kann hergestellt werden, indem mit einer Stanze runde Durchgangslöcher in einer Metallfolie gebildet werden.
Diese Druckmaske kann leicht und schnell mit hoher Geschwindigkeit der Erstellung von Durchgangslöchern hergestellt werden, indem numerische Steuerdaten eines Montiergerätes verwendet werden, das in einem Montageverfahren verwendet wird.
Diese Druckmaske hat gegenüber anderen Druckmasken die Vorteile, dass das Herstellungsverfahren einfach ist und daher die Druckmaske zu äußerst niedrigen Kosten hergestellt werden kann. Außerdem ist die Apparatur zum Herstellen der Druckmaske ebenfalls billig und von geringer Größe und kann daher in eine Druckwerkstatt leicht hineingebracht und darin verwendet werden.
Trotz solcher Vorteile hat diese Druckmaske die Mängel, dass obere Randbereiche der Durchgangslöcher dazu neigen, abgerundet zu sein, und raue, durchbrochene Oberflächen oder Grate dazu neigen, in den unteren Randbereichen der Durchgangslöcher gebildet zu werden, so dass die in die Durchgangslöcher gefüllte Paste nicht glatt durch die Durchgangslöcher laufen kann, und daher ist die Druckqualität schlecht.
Der Mindestdurchmesser des Durchgangsloches, das erzeugt werden kann, ist etwa 0,3 mm. Zum Beispiel ist beim Lötpastedrucken zur Herstellung elektronischer Teile der Mindestabstand bei QFP (quadratische Flachpackung) bestenfalls 0,5 mm.
Eine YAG-Lasermaske wird hergestellt, indem eine Metallfolie (gewöhnlich SUS) mit einem YAG-Laser geschmolzen wird und geschmolzene Bereiche in der Metallfolie durch die Verwendung eines Hilfsgases weggeblasen werden, um Durchgangslöcher in der Metallfolie zu bilden.
In dem Fall der YAG-Lasermaske werden Durchgangslöcher gemäß den numerischen Steuerdaten oder dergleichen hergestellt, so dass die YAG-Lasermaske den Vorteil hat, dass die Maske in kurzer Zeit mit einer minimalen Varianz der Qualität hergestellt werden kann, sie hat aber die Nachteile, dass die Innenwände der Durchgangslöcher rau sind und Krätze an den Randbereichen der Durchgangslöcher abgeschieden wird, so dass die mit der YAG-Lasermaske erhaltene Druckqualität der mit anderen Druckmasken erhaltenen etwas unterlegen ist.
Überdies werden in den Randbereichen durch die Abscheidung der Krätze daran konvexe Bereiche gebildet, und die derart gebildeten konvexen Bereiche neigen dazu, den Kontakt der Druckmaske mit einem Druckmaterial während des Druckvorgangs unvollständig zu machen. Wenn ein solcher unvollständiger Kontakt stattfindet, ist es notwendig, die konvexen Bereiche von den Randbereichen durch Abschleifen oder Polieren der Oberfläche der Druckmaske zu entfernen.
Eine Ätzmaske wird wie folgt hergestellt: Ein lichtempfindliches Harz wird auf beide Seiten einer Metallplatte beschichtet, um darauf Resistschichten zu bilden. Die Resistschichten werden durch eine Photomaske, auf der Durchgangslöcher in einem Muster aufbebildert sind (worauf hierin nachfolgend als die mit einem Durchgangslochmuster bebilderte Photomaske Bezug genommen wird) dem Licht ausgesetzt und werden dann entwickelt, indem die dem Durchgangslochmuster entsprechenden Bereiche von den Resistschichten entfernt werden. Diese Metallplatte wird dann dem Ätzen unterworfen, wodurch Durchgangslöcher mit dem gleichen Muster wie das vorstehend erwähnte Durchgangslochmuster in der Platte erzeugt werden. Auf diese Weise wird eine Ätzmaske zum Drucken hergestellt. In der derart hergestellten Ätzmaske wird Ätzen auf beiden Seiten der Metallplatte durchgeführt, um die Durchgangslöcher hinein zu machen, so dass ein konvexer Abschnitt in dem Mittelteil der Innenwand jedes Durchgangsloches gebildet wird. Überdies ist die Innenwand des Durchgangsloches rau, so dass eine Paste nicht glatt durch jedes Durchgangsloch laufen kann. Das Ergebnis ist, dass die mit der auf diese Weise hergestellten Ätzmaske erhaltene Druckqualität schlecht ist.
Eine additive Maske wird wie folgt hergestellt: Eine verhältnismäßig dicke Schicht aus lichtempfindlichem Harz oder eine trockene Folienschicht wird auf einem Metallisierungssubstrat bereitgestellt. Die Schicht aus lichtempfindlichem Harz wird durch eine mit einem Durchgangslochmuster bebilderte Photomaske Licht ausgesetzt und durch Entfernen der Bereiche in der Schicht aus lichtempfindlichem Harz, die nicht dem Durchgangslochmuster entsprechende Bereiche sind, entwickelt. Derart verbleiben die Bereiche der Schicht aus lichtempfindlichem Harz mit dem Muster der Durchgangslöcher auf dem Plattensubstrat. Eine Metallplatte mit einer angemessenen Dicke, die zum Beispiel aus Nickel besteht, wird durch galvanisches Metallisieren um die Bereiche der Schicht aus lichtempfindlichem Harz herum, die in dem Muster der Durchgangslöcher verbleiben, erzeugt. Die Metallplatte wird dann von dem Metallisierungssubstrat entfernt, und die Bereiche der Schicht aus lichtempfindlichem Harz werden von der Metallplatte weg aufgelöst, wodurch eine Metallplatte mit Durchgangslöchern, die den entfernten Bereichen der Schicht aus lichtempfindlichem Harz entsprechen, als eine Druckmaske hergestellt wird.
Die Innenwände der in der vorstehenden Metallplatte gebildeten Durchgangslöcher sind glatter als die von allen Innenwänden von Durchgangslöchern, die in Metallmasken, die mit irgendwelchen anderen Verfahren hergestellt sind, erzeugt wurden, und demgemäss ist die mit der Metallplatte erhaltene Druckqualität verhältnismäßig gut. Jedoch sind gelegentlich die Innenwände der Durchgangslöcher durch Überbelichtung der trockenen Folie aufgeraut, worauf als das „Angriffsphänomen" Bezug genommen werden kann.
Man nimmt an, dass das „Angriffsphänomen" wie folgt verursacht wird. Es ist notwendig, dass die Schicht aus lichtempfindlichem Harz oder die trockene Folie zur Bildung der Durchgangslöcher in der Druckmaske hinreichend dicker als die additive Maske ist. Gelegentlich kann die Dicke der Schicht aus lichtempfindlichem Harz 200 μm oder mehr betragen. Weil diese Dicke viel größer als diejenige einer Schicht aus lichtempfindlichem Harz für das Maskieren einer Ätzflüssigkeit ist, welche in dem Bereich von 20 bis 30 μm liegt, muss eine ausreichende Menge an Licht aufgebracht werden, so dass das Licht den unteren Bereich der Schicht aus lichtempfindlichem Harz auf der Seite des Substrates erreichen kann. Aus diesem Grund wird Licht mit hoher Intensität auf die oberste Oberfläche der Schicht aus lichtempfindlichem Harz auf der Seite der Photomaske aufgebracht.
Wenn das vorstehend erwähnte, auf die oberste Oberfläche der Schicht aus lichtempfindlichem Harz aufgebrachte Licht Lichthofbildung innerhalb der Schicht aus lichtempfindlichem Harz verursacht, werden die Bereiche, die durch die Photomaske abgeschattet sein sollten, dem von den angrenzenden Bereichen innerhalb der Schicht aus lichtempfindlichem Harz gestreuten Licht ausgesetzt. Als ein Ergebnis werden die Innenwände der Durchgangslöcher aufgeraut, wie vorstehend erwähnt.
Überdies werden durch die Befestigung der trockenen Folie daran während der Verwendung in den Innenwänden der Durchgangslöcher abgestufte Bereiche gebildet, wodurch die Druckqualität erniedrigt wird.
Die galvanisierte Oberfläche der Druck-Metallplatte, die in Kontakt mit einem Druckmaterial kommt, neigt dazu, aufgeraut zu werden. Insbesondere wenn feinverteilte Teilchen in einer Paste zum Drucken, wie einer Lötpaste, enthalten sind, und eine solche Paste sich ausbreitet, gehen die feinverteilten Teilchen in der Paste in die aufgerauten Bereiche auf der galvanisierten Oberfläche der Maske hinein und werden daran festgehalten, so dass die Rauhigkeit der Oberfläche weiter verstärkt wird. Das Ergebnis ist, dass der enge Kontakt der Druck-Metallplatte mit dem Druckmaterial verhindert wird, und die Ausbreitung der Paste weiter erhöht wird.
Andererseits ist eines der repräsentativsten Materialien, die als Metallisierungsmaterialien bei der additiven Maske verwendet werden, Nickel. Nickel ist weicher als rostfreier Stahl (gewöhnlich SUS304), der häufig als ein Material für eine Ätzmaske verwendet wird, so dass die Bereiche in der Nähe von sehr kleinen Durchgangslöchern leicht durch die konvexen Bereiche in der aufgerauten Oberfläche oder durch einige Fremdmaterialien deformiert werden, wodurch die Druckqualität dazu neigt, leicht verschlechtert zu werden.
Als eine Gegenmaßnahme zur Vermeidung dieses Problems wird die Härte der additiven Maske, zum Beispiel durch die Zugabe von Kobalt dazu zum Zeitpunkt des Überziehens mit Metall, erhöht. Diese Gegenmaßnahme neigt jedoch dazu, die Rauigkeit der galvanisierten Oberfläche zu erhöhen und das vorstehend erwähnte sich fest setzen der feinverteilten Teilchen in der Paste zu beschleunigen, wodurch die Ausbreitung der Paste erhöht wird.
Eine Halbätzmaske wird zum Drucken verwendet, insbesondere einer Lötpaste in Leiterplatten für elektronische Teile. Auf diesem Gebiet ist es erforderlich, dass eine Mischung aus großen und mikroelektronischen Teilen, gemäß der derzeitigen Tendenz, dass elektronische Teile klein dimensioniert sind, montiert wird. Wenn Lötpastendruck für mikroelektronische Teile ausgeführt wird, ist es erforderlich, die Druckmaske dünn zu machen und dass Mikro-Durchgangslöcher in der Druckmaske gebildet und mit der Lötpaste gefüllt werden; wenn dagegen Lötpastendruck für verhältnismäßig große Teile ausgeführt wird, ist es erforderlich, die Druckmaske dick zu machen und dass verhältnismäßig große Durchgangslöcher in der Druckmaske gebildet und mit der Lötpaste gefüllt werden.
Wenn Lötpastendruck auf einer Leiterplatte, auf der große Teile und Mikroteile gemischt montiert werden sollen, durch Verwendung einer dünnen Druckmaske zum Lötdrucken für Mikroteile ausgeführt wird, läuft die Lötpaste für die großen Teile schnell heraus; wenn dagegen Lötpastendruck auf der Leiterplatte durch Verwendung einer dicken Druckmaske zum Lötdrucken für große Teile ausgeführt wird, läuft die Lötpaste nicht glatt durch die Mikro-Durchgangslöcher für die Mikroteile, und sogar wenn die Lötpaste durch die Mikro-Durchgangslöcher läuft, kann hervorragendes Pastendrucken wegen des Vorhandenseins von überschüssiger Lötpaste nicht durchgeführt werden.
Die Halbätzmaske kann die vorstehend erwähnten Probleme lösen, da sie mittels Ätzen teilweise dünn gemacht wird und der Pastendruck für große Teile und der für Mikroteile durch Verwendung ein und derselben Druckmaske durchgeführt werden kann.
Die Halbätzmaske wird wie folgt hergestellt: Als erstes wird in Übereinstimmung mit dem vorstehend erwähnten Verfahren zum Herstellen der additiven Maske eine Druckmaske mit einer für große Teile notwendigen Dicke, Mikro-Durchgangslöchern für Mikroteile und verhältnismäßig großen Durchgangslöchern für große Teile hergestellt.
Die Mikro-Durchgangslöcher innerhalb eines Halbätzgebietes werden mit einem Harz gefüllt, um die Innenwände der Mikro-Durchgangslöcher zu schützen.
Das Gebiet außerhalb dem Halbätzgebiet, für das Ätzen nicht notwendig ist, wird durch die Verwendung eines Resistmittels maskiert, und dann wird Ätzen durchgeführt, bis die Dicke der geätzten Gebiete eine für die Mikroteile geeignete Dicke erreicht, wodurch eine dünne Druckmaske nur in dem Gebiet, auf dem Mikro-Durchgangslöcher für Mikroteile erzeugt werden, hergestellt wird.
Eine solche Halbätzmaske hat es möglich gemacht, Lötpastendruck für große, normale und mikroelektronische Teile durch die Verwendung ein und derselben Druckmaske auf dem Gebiet der Montage elektronischer Teile durchzuführen. Die Ausbreitung der Ätzflüssigkeit kann andererseits, sogar wenn die Mikro- Durchgangslöcher mit dem Harz zum Schützen von deren Innenwänden gefüllt werden, nicht vollständig verhindert werden, so dass die durch das additive Verfahren hergestellten glatten Innenwände durch die ausgebreitete Ätzflüssigkeit aufgeraut werden. Das Ergebnis ist, dass die Halbätzmaske dazu neigt, die Mängel auszuweisen, dass die Mikro-Durchgangslöcher für den genauesten Druck am stärksten aufgeraut sind und demgemäss die Druckqualität erniedrigt wird.
Überdies beinhaltet das vorstehend erwähnte Verfahren zum Herstellen der Halbätzmaske die Stufe der Durchführung des additiven Verfahrens, so dass die vorstehend erwähnten Mängel des additiven Verfahrens auch in dem vorstehend erwähnten Verfahren auftreten können. Das additive Verfahren hat nämlich die Mängel, dass die Innenwände der Durchgangslöcher durch die Überbelichtung der trockenen Folie aufgeraut werden oder dass in den Innenwänden der Durchgangslöcher durch die Anbringung der trockenen Folie darauf während der Verwendung abgestufte Bereiche erzeugt werden, wodurch die Druckqualität erniedrigt wird.
Überdies fehlt den vorstehend erwähnten Masken, wie Lochstanzmasken, YAG-Lasermasken und Ätzmasken Biegsamkeit, so dass wenn ein Druckmaterial konvexe Bereiche auf der Oberfläche aufweist, zwischen der Druckmaske und dem Druckmaterial Lücken erzeugt werden, sogar wenn versucht wird, eine derartige Druckmaske in engen Kontakt mit dem Druckmaterial zu bringen. Wenn die Durchgangslöcher in der Druckmaske mit einer Paste gefüllt werden, dringt deshalb die Paste in die Lücken zwischen der Druckmaske und dem Druckmaterial ein, so dass sich das gedruckte Pastemuster in nicht richtiger Weise verbreitet. Wenn eine feste Teilchen enthaltende Paste verwendet wird, haften überdies die festen Teilchen an der Rückseite der Maske, und während des wiederholten Druckens unter Verwendung der Maske erzeugen die anhaftenden festen Teilchen eine Lücke zwischen der Druckmaske und dem Druckmaterial, so dass die nicht richtige Ausbreitung des Musters aus gedruckter Paste weiter verstärkt wird.
Metallfolien (hauptsächlich eine Nickelfolie), wie die additive Maske und die Halbätzmaske, die durch Galvanisieren hergestellt werden, sind flexibel, so dass wenn eine derartige Folie in engen Kontakt mit einem Druckmaterial gebracht wird, die Maske leicht verformt werden kann, um in engem Kontakt damit zu sein, sogar wenn Fremdsubstanzen oder konvexe Bereiche auf der Oberfläche des Druckmaterials sind. Wenn ein Bereich der Maske in der Nähe der Durchgangslöcher verformt wird und die Maske wiederholt zum Drucken verwendet wird, dringt daher die Paste von derem verformten Abschnitt aus hinter die Maske ein. Das Ergebnis ist, dass sich die Muster der gedruckten Paste ausbreiten und die Druckqualität erniedrigt wird.
Überdies ist die Oberfläche der metallisierten Schicht um so rauer, je dicker die metallisierte Schicht ist. Insbesondere wenn die Paste feste Teilchen, die leicht verformt werden können, wie Lötteilchen, enthält, dringen derartige feste Teilchen zwischen die Maske und das Druckmaterial ein und werden dazwischen zusammengedrückt. Die zusammengedrückten festen Teilchen haften an der rauen Oberfläche der Maske. Wenn eine solche Maske wiederholt zum Drucken verwendet wird, bilden die anhaftenden festen Teilchen Lücken zwischen der Druckmaske und dem Druckmaterial. Wenn die Durchgangslöcher der Maske mit einer Paste gefüllt werden, dringt die Paste in die Lücken zwischen der Druckmaske und dem Druckmaterial ein, so dass sich das Muster der gedruckten Paste ausbreitet.
Wenn die anhaftenden festen Teilchen aus den Durchgangslöchern herüberfließen, läuft die Paste nicht leicht durch die Durchgangslöcher, so dass die Druckqualität der Paste verschlechtert wird.
In dem Fall, bei dem die Paste in die Lücke zwischen der Druckmaske und einem Druckmaterial eindringt, und die Paste oder in der Paste enthaltene feste Teilchen an der Rückseite der Druckmaske anhaften, ist es erforderlich, die Paste, die an der Rückseite der Druckmaske anhaftet, abzuwischen oder die Rückseite der Druckmaske ganz oft zu säubern, speziell wenn die Druckmaske wiederholt verwendet wird.
In Übereinstimmung mit der derzeitigen Tendenz, dass elektronische Geräte und Teile kleiner gemacht werden, nehmen die Anforderungen für hochpräzisen Pastendruck von Mikromustern mit hoher Qualität, frei von nichtdruckenden Stellen oder Spänen und von Verlaufen, auf dem Gebiet der Anwendung des Pastendrucks auf elektronische Geräte und dergleichen zu.
Um die vorstehend erwähnten unterschiedlichen Probleme der herkömmlichen Metallmasken zu lösen und exakten Pastendruck mit hoher Qualität durchzuführen und dadurch die vorstehend erwähnten Anforderungen zu erfüllen, hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Kunststoffmaske für den Pastendruck durch Bilden von Durchgangslöchern in einem vorbestimmten Muster in einer Kunststofffolie mittels Excimerlaser-Abtragung hergestellt, und hat Pastendruck mittels Verwendung der durch Ecimerlaser-Abtragung hergestellten Kunststoffmaske durchgeführt.
Durchgangslöcher können in einer Kunststofffolie mittels Ecimerlaser-Abtragung erzeugt werden, so dass die in der Kunststofffolie gebildeten Durchgangslöcher frei von Graten an den Rändern und der Ablagerung von Krätze, wie in den Durchgangslöchern in den herkömmlichen Metallmasken, sind, und auch frei von nicht klar abgegrenzten Rändern, wie bei den in der herkömmlichen Lochstanzmaske erzeugten Durchgangslöchern, sind.
Überdies sind die Innenwände der in der Kunststoffmaske erzeugten Durchgangslöcher äußerst glatt und die erzeugten Durchgangslöcher selbst sind genau und sauber.
In einer herkömmlichen, aus rostfreiem Stahl (gewöhnlich SUS304) hergestellten Metallmaske wird die Oberfläche der Metallmaske der Haarfein-Endbearbeitung oder Krepp-Endbearbeitung unterworfen.
Ferner ist in dem Fall, bei dem die Metallmaske aus einem Nickel zur Elektroformung gemacht ist, die Oberfläche der Metallmaske rau. In einem solchen Fall kann es vorkommen, dass feine Teilchen, zum Beispiel Lötteilchen, die in einer Lötpaste, die auf die Rückseite der Maske verlaufen ist, enthalten sind, zwischen der Maske und dem Druckmaterial zusammengedrückt werden, so dass die zusammengedrückten Teilchen an der rauen Oberfläche der Metallmaske festsitzen. Dies neigt dazu, an den konvexen Bereichen auf der Druckoberfläche der Maske aufzutreten, wo die Paste zum Verlaufen neigt. Wenn dies stattfindet, wird der Kontakt der Maske mit dem Druckmaterial unvollständig, so dass das Verlaufen der Paste verstärkt wird.
Im Gegensatz hierzu kann im Fall der Kunststoffmaske die Oberfläche leicht äußerst glatt gemacht werden, so dass die in der Paste enthaltenen feinen Teilchen kaum an der Oberfläche der Kunststoffmaske hängen bleiben. Dieses bezeichnende Merkmal der Kunststoffmaske macht es möglich, (a) engen Kontakt der Maske mit einem Druckmaterial, (b) bedeutende Verringerung des Verlaufens der Maske, und (c) Verbesserung der Leistung beim kontinuierlichen Druck zu erreichen.
Ferner kann durch Verwendung der Kunststoffmaske eine sogenannte „Halbätzmaske" leicht hergestellt werden, bei der ein Bereich der Kunststofffolie auf der Seite, mit der eine Rakel in Kontakt kommt, teilweise dünn gemacht wird, und ein vorbestimmtes Muster von Durchgangslöchern für Mikroteile auf dem teilweise dünn gemachten Bereich gebildet wird.
Die Kunststoffmaske ist weicher und flexibler als die Metallmasken und kann sich daher irgendwelchen konvexen und konkaven Bereichen auf einer Druckoberfläche auf flexible Weise anschmiegen, um engen Kontakt damit ohne irgendwelche Lücke, oder mit einer minimalen Lücke, zwischen der Maske und der Druckoberfläche zu erreichen.
Da die Kunststoffmaske flexibel ist, kann die Kunststoffmaske überdies, wenn sie von der Druckoberfläche abgezogen wird, unmittelbar zu ihrer ursprünglichen flachen Form zurückkehren. Mit anderen Worten findet bei der Kunststoffmaske keine Verformung statt wie bei einer Metallmaske, wie einer durch Galvanisieren erzeugten Nickelfolie, wenn die Maske in engen Kontakt mit einer Druckoberfläche mit konvexen und konkaven Bereichen darauf gebracht wird.
Daher können, indem Pastendruck durch Verwendung der Kunststoffmaske durchgeführt wird, die Durchgangslöcher in der Kunststoffmaske vollständig mit der Paste gefüllt werden, und wenn die Kunststoffmaske von dem Druckmaterial entfernt wird, kann die eingefüllte Paste durch jedes Durchgangsloch in einer vollständigen Form laufen, und die Bildung von Lücken zwischen der Kunststoffmaske und der Druckoberfläche kann minimiert werden, so dass auf der Druckoberfläche ein Pastenmuster gebildet werden kann, das genau dem Muster der Durchgangslöcher, das in der Maske ausgebildet ist, entspricht und von jeglichem Verlaufen der Paste frei ist, wodurch in hohem Maß genauer Pastendruck hoher Qualität durchgeführt werden kann.
Es gibt jedoch die folgenden Probleme bei der Herstellung der Kunststoffmaske und auch bei dem Pastendruck durch Verwendung der Kunststoffmaske:
(1) Die Kunststoffmaske wird gewöhnlich hergestellt, indem eine Kunststofffolie auf einen Arbeitstisch gelegt wird, dann die Kunststofffolie in engen Kontakt mit der Oberfläche des Arbeitstisches gebracht wird und durch die Bestrahlung mit einem Excimerlaserstrahl von der Oberseite der Kunststofffolie her Durchgangslöcher in der Kunststofffolie erzeugt werden. Bei diesem Verfahren kommt es jedoch gelegentlich vor, dass in einem Bereich der Kunststofffolie, mit dem der Arbeitstisch nicht auf ausreichende Weise in engem Kontakt ist, ein dünner Kunststofffilm an der Unterseite der in der Kunststofffolie gemachten Durchgangslöcher verbleibt, worauf hierin nachfolgend als das „Phänomen des Verbleibens eines dünnen Films" Bezug genommen wird; und in einem Bereich der Kunststofffolie, mit dem der Arbeitstisch vollständig in engem Kontakt ist, kommt es vor, dass die unteren Ränder der gebildeten Durchgangslöcher abgerundet sind, worauf hierin nachfolgend als das „Phänomen der Randabrundung" Bezug genommen wird.
Wenn mittels Excimerlaser ein Durchgangsloch in der Kunststofffolie gemacht wird, ist das Durchgangsloch gewöhnlich konisch zulaufend, wobei die Öffnung des Durchgangsloches in der Richtung von dessen oberer Öffnung zu dessen unterer Öffnung enger wird.
Wenn Pastendruck in der Praxis durch Verwendung einer Kunststoffmaske mit solchen Durchgangslöchern durchgeführt wird, wird die Kunststoffmaske auf eine solche Weise herumgedreht, dass die engere Öffnung des Durchgangsloches auf die Oberseite kommt und die größere Öffnung des Durchgangsloches auf die Unterseite kommt.
Wenn das „Phänomen des Verbleibens eines dünnen Films" auftritt, verhindert das Vorhandensein des verbleibenden dünnen Films an dem oberen Endbereich des Loches die Füllung des Lochs mit der Paste und das Durchlaufen der Paste durch das Loch, wodurch es unmöglich gemacht wird, Pastendruck mit hoher Qualität und hoher Genauigkeit durchzuführen.
Wenn überdies das „Phänomen der Randabrundung" auftritt, verhindert der abgerundete Rand der oberen Öffnung des Durchgangsloches die Füllung des Durchgangslochs mit der Paste und das Durchlaufen der Paste durch das Durchgangsloch, wodurch es unmöglich gemacht wird, Pastendruck mit hoher Qualität und hoher Genauigkeit durchzuführen.
(2) Die Kunststoffmaske ist aus einem isolierenden Material hergestellt und ist weicher als ein Metall, und hat daher Probleme wegen der Erzeugung von elektrostatischen Ladungen durch die Reibung zwischen der Kunststofffolie und einer Rakel während des Pastendruckens und auch wegen Abriebfestigkeit, welche Probleme bei den Metallmasken nicht vorgefunden werden: Wie in 32 und 33 gezeigt, wird wenn Pastendruck durchgeführt wird, eine Paste 16 mittels einer Rakel 27 auf der Oberfläche einer Kunststoffmaske 50 verteilt, so dass die in der Kunststoffmaske 50 in einem Muster angeordneten Durchgangslöcher 19, 20 und 21 mit der Paste 16 gefüllt werden. Als Rakel 27 wird gewöhnlich eine weiche und elastische Rakel, hergestellt aus zum Beispiel Urethanharz, verwendet, damit die Rakel 27 in engen Kontakt mit der Oberfläche eines dünnen Halbätzbereiches 22 der Kunststoffmaske 50 kommen kann, oder damit die Rakel 27 in engen Kontakt mit der Kunststoffmaske 50 kommen kann, sogar wenn ein Druckmaterial konvexe und konkave Bereiche an seiner Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche beinhaltet. Eine aus Urethanharz hergestellte Rakel ist ein isolierendes Material.
Wenn daher zwischen der Urethanrakel und der Oberfläche der Kunststoffmaske 50 während des Pastendrucks Reibung verursacht wird, werden die Oberfläche der Urethanrakel und diejenige der Kunststoffmaske 50 durch die an den jeweiligen Oberflächen davon erzeugten elektrostatischen Ladungen aufgeladen.
In dem Fall von Metallmasken gibt es beinahe keine die elektrostatische Aufladung betreffenden Probleme, weil die Metallmasken selbst elektrisch leitend sind. Im Gegensatz dazu sind im Fall der Kunststoffmaske, weil die Kunststoffmaske selbst elektrisch isolierend ist, durch elektrostatische Aufladung verursachte Probleme unvermeidlich. Insbesondere werden schwere Probleme, wie elektrostatische Zerstörung innerer Schaltkreise, während laufender Arbeitsvorgänge zum Montieren elektronischer Teile auf Leiterplatten mittels doppelseitigem Aufschmelzlöten verursacht.
Doppelseitiges Aufschmelzlöten wird wie folgt durchgeführt: Eine Lötpaste wird auf eine Seite einer Leiterplatte gedruckt. Dann werden darauf unter Verwendung der Viskosität der Lötpaste elektronische Teile angebracht. Die Leiterplatte mit den darauf angebrachten elektronischen Teilen wird dann durch einen elektrischen Ofen, genannt „Aufschmelzofen", geleitetet, wodurch die Lötpaste geschmolzen wird und die elektronischen Teile auf eine Seite der Leiterplatte aufgelötet werden. Diese Leiterplatte wird herumgedreht, und der vorstehend erwähnte Lötvorgang wird auf der entgegengesetzten Seite der Leiterplatte wiederholt, wodurch elektronische Teile auf beide Seiten der Leiterplatte aufgelötet werden.
Wenn die Kunststoffmaske im Lötpastendruck bei dem vorstehend erwähnten doppelseitigen Aufschmelzlöten verwendet wird, werden die folgenden Probleme verursacht:
Durch die Verwendung der Kunststoffmaske erzeugte elektrostatische Ladungen werden aufgebaut, um ein hohes Potential in der Kunststoffmaske zu erreichen, da triboelektrische Aufladung durch den Druckvorgang wiederholt wird. Die derart aufgebauten elektrostatischen Ladungen fließen in die elektronischen Teile, die bereits auf einer Seite der Leiterplatte angebracht sind, und wenn die elektrischen Ladungen ein bestimmtes Potential erreichen, besteht die Gefahr, dass Mikroschaltkreise innerhalb der elektronischen Teile der elektrostatischen Zerstörung unterworfen werden.
Einige elektronische Teile, die mit dem vorstehend erwähnten doppelseitigen Aufschmelzlötverfahren gelötet werden, sind äußerst verwundbar durch elektrostatische Ladungen. Zum Beispiel sind ROM-, RAM- und CMOS-Produkte und CCD's dafür bekannt, dafür anfällig zu sein, der elektrostatischen Zerstörung durch elektrostatische Ladungen von einhundert und einigen zehn Volt unterworfen zu werden.
Wenn eine Lötpaste unter Verwendung einer Kunststoffmaske ohne antistatische Behandlung und einer Urethanrakel auf ein Glas/Epoxy-Substrat gedruckt wird, übersteigt die Spannung der auf der Oberfläche der Kunststoffmaske aufgebauten elektrostatischen Ladungen tatsächlich während 3- bis 4-maligen Druckvorgängen einen so hohen Wert wie 1000 Volt. Es besteht die Gefahr, dass die vorstehend erwähnten elektronischen Teile durch die elektrostatischen Ladungen mit der vorstehend erwähnten hohen Spannung der elektrostatischen Zerstörung unterworfen werden.
Überdies kann, was die elektronischen Teile anbelangt, die elektrostatisch zerstört sind, das Auftreten der Probleme nicht aus deren äußerem Aussehen erkannt werden, und die Probleme werden während der Funktionsprüfung erkannt, welche beinahe der letzte Schritt der Montage der elektronischen Teile ist, so dass ein enormer Verlust entsteht, wenn die Entdeckung derartiger Probleme verzögert wird.
Die elektrostatische Zerstörung innerhalb der Speicherbausteine wie ROM und RAM kann durch normale Funktionsprüfung nicht erkannt werden, so dass eine Gefahr besteht, dass minderwertige Produkte auf den Markt gebracht werden können.
Als eine Gegenmaßnahme, um die vorstehend erwähnten, durch elektrostatische Aufladung verursachten Probleme zu vermeiden, kann die Verwendung einer aus einem Metall hergestellten Rakel in Erwägung gezogen werden. Um spezifischer zu sein, kann in einem Versuch, die auf der Oberfläche der Kunststoffmaske aufgebauten elektrostatischen Ladungen durch eine derartige elektrisch leitende Metallrakel abzuführen, eine aus Phosphorbronze hergestellte Metallplatte als Rakel verwendet werden.
Wie in 34 gezeigt, ist jedoch eine Metallrakel 67 nicht so flexibel wie eine Urethanrakel, so dass wenn an dem Halbätzbereich 22, der dünner als der andere Bereich 51 ist, Drucken durchgeführt wird, der untere Endbereich der Metallrakel 67 über den dünneren Halbätzbereich 22 läuft, ohne in engen Kontakt mit dem Halbätzbereich 22 zu kommen, weil der untere Endbereich der Metallrakel 67 von dem anderen Bereich 51, der dicker als der Halbätzbereich 22 ist, abgestützt wird, so dass ein dünner Film der Lötpaste 16 auf dem Halbätzbereich 22 verbleibt.
Als ein Ergebnis verbleibt ein dünner Film der Lötpaste 16 auf dem Halbätzbereich 22 und verhindert das Durchlaufen der Ätzpaste 16 aus den in dem Halbätzbereich 22 erzeugten Mikro-Durchgangslöchern, wenn die Kunststoffmaske 50 von Druckoberfläche abgezogen wird, wie in 35 veranschaulicht wird. Daher ist die Metallrakel nicht geeignet für Pastendruck unter Verwendung einer Kunststoffmaske, die einen Halbätzbereich beinhaltet, so dass keine andere Wahl bleibt, als eine Kunststoffrakel, wie einen Urethanrakel, zu verwenden, und in einem solchen Fall werden die vorstehend erwähnten Probleme durch die triboelektrische Aufladung der Kunststoffrakel verursacht.
Weil überdies die Kunststoffmaske weicher als die Metallmasken ist, ist die Kunststoffmaske den Metallmasken bezüglich Abriebfestigkeit unterlegen. Insbesondere wenn das Druckmaterial ein Material mit einer rauen Oberfläche ist, wie eine keramische Platte und ein Substrat aus geschichtetem Glas/Epoxy, oder wenn harte und feine Späne des Materials für das Substrat auf der Oberfläche des Substrates vorhanden sind, schreitet der Abrieb der Kunststoffmaske schnell weiter fort.
(3) Eine weiche und elastische Rakel, wie eine aus Urethanharz hergestellte Rakel, wird gewöhnlich verwendet, um die Rakel in engen Kontakt mit dem dünnen Halbätzbereich 22 zu bringen, weil die Paste 16 auf der Oberfläche der Kunststoffmaske 50 wie in 32 und 33 veranschaulicht verbreitet wird.
Ferner werden, wie in 32 gezeigt, Durchgangslöcher unterschiedlicher Größe, wie ein großes Durchgangsloch 19 und ein mittleres Durchgangsloch 20 und ein Mikro-Durchgangsloch 21 in der Kunststoffmaske in einer derartigen Anordnung gebildet, welche der Anordnung der Anschlusskontakte der zu lötenden elektronischen Teile entspricht. Wenn, wie in 36 veranschaulicht, derartige Durchgangslöcher schlitzförmige Durchgangslöcher 41 sind, die Seite an Seite mit einer engen Rippe 38 zwischen jedem schlitzförmigen Durchgangsloch 41 ausgebildet sind, und eine Urethanrakel 27 über die schlitzförmigen Durchgangslöcher 41 in Kontakt damit läuft, wie in 37 veranschaulicht, dringt, wenn die Urethanrakel voranschreitet, die Spitze der elastischen Urethanrakel leicht in jedes der schlitzförmigen Durchgangslöcher 41 ein und erfasst jede enge Rippe 38, so dass jede Rippe 38, wie in 38 veranschaulicht, gekrümmt wird. Dies neigt besonders dazu, in kleinen schlitzförmigen Durchgangslöchern, die in einem Halbätzbereich ausgebildet sind, aufzutreten. Dies tritt leichter auf, wenn die Kante der Rakel so gerichtet ist, dass sie mit der längeren Seite der schlitzförmigen Durchgangslöcher in Übereinstimmung ist, auf eine solche Weise, dass die Rakel 27 in der Richtung des Pfeils, wie in 38 veranschaulicht, bewegt wird.
Wenn Drucken ausgeführt wird, können die Menge der zu druckenden Paste und die Druckpositionen nicht richtig gesteuert werden, wenn die Rippen 38 aufeinanderfolgend gebogen werden. Im schlimmsten Fall erfolgt das Drucken auf eine Weise, dass die angrenzenden schlitzförmigen Durchgangslöcher verbunden werden. Wenn überdies das Verbiegen der Rippen wiederholt wird, wenn das Drucken ausgeführt wird, können die Basisbereiche jeder Rippe wegen deren Ermüdung zerbrochen werden.
EP-A-0593050 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schablonendruck unter Verwendung eines Lasers niedriger Energie. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Tintenschicht, die eine lichtabsorbierende, wärmeerzeugende Substanz auf der Rückseite eines wärmeempfindlichen Kunststofffilms einer thermischen Schablonenfolie umfasst, und das Perforieren des wärmeempfindlichen Kunststofffilms durch einen Laserstrahl. Die erhaltenen Durchgangslöcher haben an der vorderen Oberfläche einen Durchmesser von 16–18 Mikrometer und an der Rückseite einen Durchmesser von 18–20 Mikrometern.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Pastendruckverfahren bereitzustellen, das in der Lage ist, Pastendruck eines präzisen Durchgangslochmusters mit hoher Qualität und hoher Genauigkeit unter Verwendung einer Kunststoffmaske durchzuführen.
Das Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet eine Kunststoffmaske zum Pastendruck, wobei dieses Verfahren folgende Schritte umfasst:
enges Inkontaktbringen der Kunststoffmaske umfassend eine Kunststofffolie mit mindestens einem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der mindestens ein Durchgangsloch umfasst, mit einem Druckmaterial,
Füllen von jedem der Durchgangslöcher in dem die Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich mit einer Paste, die feste Teilchen umfasst, durch Verteilen und Andrücken der Paste auf der Kunststoffmaske und
Entfernen der Kunststoffmaske von dem Druckmaterial, wodurch auf dem Druckmaterial ein Pastenmuster gebildet wird, das dem Muster der Durchgangslöcher in dem die Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich entspricht,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststoffmaske verwendet wird, worin die Tiefe von jedem der Durchgangslöcher, gemessen von der oberen Oberfläche der Kunststoffmaske zum engsten Bereich von jedem der Durchgangslöcher, nicht mehr als 1/2 der Teilchengröße der in der Paste enthaltenen festen Teilchen ist und wobei die Öffnung des engsten Bereichs enger ist als die Öffnung an der oberen Oberfläche und an der unteren Oberfläche.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffmaske für das Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung ist ein Kunststoffmasken-Herstellungsverfahren, bei dem eine Kunststofffolie mit dem Strahl eines Excimerlasers bestrahlt wird, um mindestens einen eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der mindestens ein Durchgangsloch umfasst, in der Kunststofffolie zu erzeugen, umfassend die Schritte des (1) engen Inkontaktbringens eines Polymerfilms, der in der Lage ist, mindestens einen Teil des Strahls eines Excimerlasers zu absorbieren, mit der Rückseite der Kunststofffolie, die der Laserbestrahlungsseite davon, die mit dem Excimerlaserstrahl bestrahlt werden soll, gegenüber liegt; (2) Erzeugen von mindestens einem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der mindestens ein Durchgangsloch umfasst, in der Kunststofffolie, indem deren Laserbestrahlungsseite mit dem Excimerlaserstrahl bestrahlt wird; und (3) Entfernen des Polymerfils von der Kunststofffolie nach der Erzeugung des eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereiches.
In dem vorstehend erwähnten Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske kann der Polymerfilm auf abtrennbare Weise auf die Rückseite der Kunststofffolie, die der Excimerlaser-Bestrahlungsseite davon gegenüber liegt, geklebt werden.
Eine Kunststoffmaske für das Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst in bevorzugter Weise eine Kunststofffolie mit mindestens einem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der mindestens ein Durchgangsloch darin umfasst, wobei der eine Durchgangsöffnung enthaltende Bereich erzeugt wird, indem die Kunststofffolie mit einem Excimerlaserstrahl bestrahlt wird, wobei die Tiefe von jedem der Durchgangslöcher in dem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, gemessen von der oberen Oberfläche der Kunststoffmaske zum engsten Bereich von jedem der Durchgangslöcher in dem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich 10 μm oder weniger ist.
In dem Pastendruckverfahren der Erfindung kann die Kunststoffmaske zum Pastendruck eine Dicke von 10 bis 500 μm und einen Biegeelastizitätsmodul von 196 bis 4.900 MPa (20 bis 500 kp·mm^–2) aufweisen.
Eine Kunststoffmaske zum Pastendruck kann eine Kunststofffolie mit einem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der mindestens ein Durchgangsloch umfasst, umfassen; und eine auf mindestens einer der entgegengesetzten oberen und unteren Oberflächen der Kunststofffolie ausgebildete elektrisch leitende Schicht.
Eine vollständigere Würdigung der Erfindung und vieler der damit verbundenen Vorteile wird leicht erhalten werden, wenn diese mit Bezug auf die folgende Beschreibung in Einzelheiten leichter verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen sorgfältig geprüft wird, in denen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Kunststofffolie zur Verwendung in einem Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske ist.
2 eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels eines Körpers aus Kunststofffolie, der vor dessen Excimerlaser-Abtragung angebracht ist, ist.
3 eine schematische Querschnittsansicht einer Kunststofffolie, die mit einer Apparatur zur Excimerlaser-Abtragung abgetragen ist, ist.
4(a) bis 4(c) schematische Querschnittsansichten eines Durchgangsloches während dessen Erzeugung in einer Kunststofffolie sind, die einen Mechanismus für die Erzeugung eines verbleibenden dünnen Films in dem Durchgangsloch während der Herstellung einer Kunststoffmaske zeigen.
5 eine schematische Querschnittsansicht des unteren Bereiches eines Durchgangsloches ist, das im Begriff ist, in einer Kunststofffolie während der Herstellung einer Kunststoffmaske vollständig erzeugt zu werden.
6(a) bis 6(c) schematische Querschnittsansichten eines Durchgangsloches während dessen Erzeugung in einer Kunststofffolie sind, die einen Mechanismus für die Bildung eines nicht scharf abgegrenzten Randes bei dem Durchgangsloch während der Herstellung einer Kunststoffmaske zeigen.
7 eine schematische Querschnittsansicht eines Durchgangsloches ist, das während der Herstellung einer Kunststoffmaske mittels Excimerlaser-Abtragung durch eine Kunststofffolie und einen Polymerfilm verläuft.
8(a) eine schematische Querschnittsansicht eines Durchgangsloches ist, das frei von einem nicht schart abgegrenzten Rand ist.
8(b) eine schematische Querschnittsansicht eines Durchgangsloches mit einem nicht scharf abgegrenzten Rand ist.
9(a) bis 9(c) auf schematische Weise die Schritte des Füllens eines von einem scharf abgegrenzten Rand freien Durchgangsloches in einem feinen Muster von Durchgangslöchern mit einer Paste in einem Kunststoffmasken-Herstellungsverfahren zeigen.
10 eine schematische Querschnittsansicht eines Durchgangsloches ist, durch das eine Paste hindurchläuft, um ein Muster aus Durchgangslöchern auf einem Druckmaterial zu erzeugen.
11 auf schematische Weise den Mechanismus des nicht ausreichenden Einfüllens einer Paste in ein Durchgangsloch mit einem nicht scharf abgegrenzten Rand in einer Kunststoffmaske zeigt.
12 auf schematische Weise die Bildung eines Pastenmusters mit einem nicht bedruckten Bereich auf einem Druckmaterial durch ein Durchgangsloch mit einem nicht scharf abgegrenzten Bereich zeigt, wobei die Paste durch den Bereich des oberen Endes des Durchgangsloches abgefangen wird und mit einer schlechten Pastendurchgangsleistung davon.
13 eine schematische Querschnittsansicht einer mit einer elektrisch leitenden Schicht versehenen Kunststoffmaske ist, welche deren gesamte Struktur zeigt.
14 eine schematische Draufsicht der Kunststoffmaske in 13 ist, welche deren gesamte Struktur zeigt.
15 eine schematische, vergrößerte teilweise Querschnittsansicht eines ersten Beispiels einer mit einer elektrisch leitenden Schicht versehenen Kunststoffmaske ist.
16 ein schematisches Diagramm zur Erklärung eines Pastendruckverfahrens durch Verwendung des ersten Beispiels der mit einer elektrisch leitenden Schicht versehenen Kunststoffmaske ist.
17 ein schematisches Diagramm zur Erklärung der Abziehladungen, die zwischen einer Kunststoffmaske und einer Leiterplatte erzeugt werden, ist.
18 eine schematische Querschnittsansicht einer auf eine Leiterplatte verbrachten Kunststoffmaske zur Erklärung von deren engem Kontaktzustand ist.
19 eine schematische, vergrößerte teilweise Querschnittsansicht eines zweiten Beispiels der mit einer elektrisch leitenden Schicht versehenen Kunststoffmaske ist.
20 in schematisches Diagramm zur Erklärung eines Pastendruckverfahrens durch Verwendung des zweiten Beispiels der mit einer elektrisch leitenden Schicht versehenen Kunststoffmaske ist.
21 eine schematische, vergrößerte teilweise Querschnittsansicht eines dritten Beispiels einer mit einer elektrisch leitenden Schicht versehenen Kunststoffmaske ist.
22 eine schematische, teilweise vergrößerte Ansicht eines eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereiches ist, der schlitzförmige Mikro-Durchgangslöcher in einem ersten Beispiel einer mit Verstärkungsbereichen versehene Durchgangslöcher umfassenden Kunststoffmaske umfasst.
23 eine auf der Linie A-A' von 22 abgenommene Querschnittsansicht der Kunststoffmaske ist.
24 eine Draufsicht des ersten Beispiels der Kunststoffmaske, umfassend mit Verstärkungsbereichen versehene Durchgangslöcher, ist, welche deren gesamte Struktur zeigt.
25 ein Diagramm zur Erklärung der Erzeugung der Verstärkungsbereiche für die Durchgangslöcher in der Kunststoffmaske in 24 ist.
26 auf schematische Weise ein Druckverfahren zum Drucken einer Lötpaste unter Verwendung des ersten Beispiels der mit Verstärkungsbereichen versehene Durchgangslöcher umfassenden Kunststoffmaske, von oben gesehen, zeigt.
27 das in 26 gezeigte Druckverfahren, hinter einer Rakel gesehen, zeigt.
28 eine schematische, teilweise, vergrößerte Draufsicht eines zweiten Beispiels der Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung ist, die Verstärkungsbereiche für deren schlitzförmigen Durchgangslöcher aufweist.
29(a) bis 29(c) schematische Diagramme zur Erklärung der Verstärkungswirkung der Verstärkungsbereiche für schlitzförmige Durchgangslöcher sind.
30(a) bis 30(e) schematische Diagramme zur Erklärung der Auswirkungen eines Fremdmaterials oder dergleichen, das sich auf einem Lötauge auf einer Metallmaske zum Pastendruck befindet, sind.
31(a) und 31(b) schematische Diagramme zur Erklärung des Zustandes einer Kunststoffmaske, die durch ein Fremdmaterial oder dergleichen auf einem Lötauge in Mitleidenschaft gezogen ist, sind.
32 eine schematische Vorderansicht im Querschnitt einer Urethanrakel während des Druckens an einem Halbätzbereich ist.
33 eine schematische Seitenansicht im Querschnitt der Urethanrakel während des Druckens an einem Halbätzbereich in 32 ist.
34 eine schematische Seitenansicht im Querschnitt einer Metallrakel während des Druckens an einem Halbätzbereich ist.
35 eine schematische Seitenansicht im Querschnitt einer gedruckten Lötpaste ist, wenn Lötpaste auf der oberen Oberfläche eines Halbätzbereiches verbleibt.
36 eine schematische Draufsicht eines Beispiels eines schlitzförmigen Durchgangsloches ist.
37 eine schematische Seitenansicht der Rippen von schlitzförmigen Löchern zur Erklärung des Mechanismus der Verbiegung der Rippen ist.
38 eine schematische, vergrößerte Draufsicht der Rippen von schlitzförmigen Löchern zur Erklärung des Mechanismus der Verbiegung der Rippen ist.
Wie vorstehend erwähnt, ist ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffmaske für das Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung ein Kunststoffmasken-Herstellungsverfahren, bei dem eine Kunststofffolie mit dem Strahl eines Excimerlasers bestrahlt wird, um mindestens einen eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der mindestens ein Durchgangsloch umfasst, in der Kunststofffolie zu erzeugen, umfassend die Schritte des (1) engen Inkontaktbringens eines Polymerfilms, der in der Lage ist, mindestens einen Teil des Excimerlaserstrahls zu absorbieren, mit der Rückseite der Kunststofffolie, die der Laserbestrahlungsseite davon, die mit dem Excimerlaserstrahl bestrahlt werden soll, gegenüber liegt; (2) Erzeugen von mindestens einem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der mindestens ein Durchgangsloch umfasst, in der Kunststofffolie, indem deren Laserbestrahlungsseite mit dem Excimerlaserstrahl bestrahlt wird; und (3) Entfernen des Polymerfilms von der Kunststofffolie nach der Erzeugung des eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereiches.
Gemäß dem vorstehenden Herstellungsverfahren für Kunststoffmasken kann, weil der Polymerfilm in engem Kontakt mit der Rückseite der Kunststofffolie ist, welche deren Excimerlaser-Bestrahlungsseite entgegengesetzt ist, ein dünner Film, der an der Unterseite jedes mit dem Excimerlaser zu machenden Durchgangsloches verbleiben könnte, nicht auf die Rückseite der Kunststofffolie gelangen, so dass ein dünner Film, sollte er noch vorhanden sein, mit Excimerlaserstrahlen bestrahlt wird, bis das Durchgangsloch vollständig hergestellt ist, so dass letzten Endes kein dünner Film zurückbleibt.
Sogar wenn aus irgendeinem Grund ein dünner Film an der Unterseite des Durchgangsloches verbleibt, wird der dünne Film entfernt, wenn der Polymerfilm von der Kunststoffmaske abgezogen wird.
Überdies durchläuft nach der Bildung der Durchgangslöcher der Excimerlaserstrahl den Polymerfilm, der einen Teil des Laserstrahls absorbiert, und wird daher abgeschwächt, erreicht jedoch den Arbeitstisch. Ein Teil des Laserstrahls wird von der Oberfläche des Arbeitstisches reflektiert. Der reflektierte Excimerlaserstrahl wird wiederum von dem Polymerfilm absorbiert und abgeschwächt, so dass die unteren Randbereiche der Durchgangslöcher in der Nähe des Arbeitstisches nicht weiter von dem reflektierten Strahl des Excimerlasers abgetragen werden, und daher kann die Bildung der Durchgangslöcher mit nicht scharf abgegrenzten Rändern wirkungsvoll verhindert werden.
Wie vorstehend erwähnt, verursacht das Vorhandensein des verbleibenden dünnen Films an der Unterseite der Durchgangslöcher und das der Durchgangslöcher mit nicht scharf abgegrenzten Rändern die nicht richtige Einfüllung der Paste und unregelmäßiges Fließen der Paste durch die Durchgangslöcher, wenn Pastendruck unter Verwendung einer Rakel durchgeführt wird, der in Kontakt mit der Kunststoffmaske gelangt. Jedoch kann durch die Anbringung des Polymerfilms in engem Kontakt mit der rückseitigen Oberfläche der Kunststofffolie die Erzeugung der Durchgangslöcher und das Pastenfüllungsvermögen und das Pastendurchlaufvermögen davon bedeutend verbessert werden.
Bei dem vorstehend erwähnten Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske kann der Polymerfilm auf abtrennbare Weise auf die Rückseite der Kunststofffolie, die deren Excimerlaser-Bestrahlungsseite gegenüber liegt, geklebt werden. Wenn der Polymerfilm auf abtrennbare Weise auf die Rückseite der Kunststofffolie geklebt ist, kann der enge Kontakt des Polymerfilms mit der Kunststofffolie und die Entfernung des Polymerfilms von der Kunststofffolie leicht durchgeführt werden.
Eine andere Kunststoffmaske für das Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kunststofffolie, welche mindestens einen eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich umfasst, der mindestens ein Durchgangsloch darin umfasst, wobei der eine Durchgangsöffnung enthaltende Bereich gebildet wird, indem die Kunststofffolie mit dem Strahl eines Excimerlasers bestrahlt wird, wobei die Tiefe von jedem der Durchgangslöcher in dem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, gemessen von der oberen Oberfläche der Kunststoffmaske zum engsten Bereich von jedem der Durchgangslöcher in dem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, 10 μm oder weniger ist.
Während der Herstellung dieser Kunststoffmaske werden keine verbleibenden dünnen Filme erzeugt, und weil die Tiefe von jedem der Durchgangslöcher, gemessen von der oberen Oberfläche der Kunststoffmaske zum engsten Bereich von jedem der Durchgangslöcher, 10 μm oder weniger ist, kann wenn Pastendruck durch Verwendung dieser Kunststoffmaske mit einer Paste durchgeführt wird, welche feste Lötteilchen enthält, zum Beispiel feste Lötteilchen mit meistens einem minimalen Durchmesser von 20 μm in der Lötpaste, die auf die Oberfläche der Kunststoffmaske verteilte Paste scharf von dem obersten Niveau jedes Durchgangsloches abgeschabt werden, und die Durchgangslöcher werden vollständig mit der Paste gefüllt, so dass Pastendruck hoher Qualität mit hoher Genauigkeit, ohne Verschmieren oder nichtdruckende Bereiche in dem gleichen Durchgangslochmuster in dem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich der Kunststoffmaske durchgeführt werden kann.
Wenn Pastendruck durch Verwendung dieser Kunststoffmaske durchgeführt wird, insbesondere wenn die Paste auf die Kunststoffmaske verteilt wird, indem die Kunststoffmaske durch eine Rakel, der Druck auf die obere Oberfläche der Kunststoffmaske nach unten ausübt, in engen Kontakt mit einem Druckmaterial gebracht wird, können die Lücken zwischen der Kunststoffmaske und dem Druckmaterial beseitigt oder minimiert werden, sogar wenn das Druckmaterial konvexe Bereiche auf seiner Oberfläche hat, wodurch die Paste daran gehindert werden kann, in die Lücken zwischen der Kunststoffmaske und dem Druckmaterial einzudringen, wenn die Durchgangslöcher mit der Paste gefüllt werden. Als ein Ergebnis kann Verschmieren des gedruckten Pastenmusters verhindert oder minimiert werden. Überdies kann die Beschmierung der Rückseite der Kunststoffmaske mit der verteilten Paste minimiert werden, und der Pastendruck kann eine größere Anzahl von Malen wiederholt werden, als mittels der herkömmlichen Metallmasken, ohne dass die Paste von der Rückseite der Kunststoffmaske abgewischt oder die Rückseite der Kunststoffmaske gereinigt wird.
Gemäß dem Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung wird als die Druckmaske für die Paste eine Kunststoffmaske zum Pastendruck verwendet, die mit einem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich versehen ist, wobei der eine Durchgangsöffnung enthaltende Bereich in einer Kunststofffolie vorzugsweise durch Excimerlaser-Abtragung gebildet wird, so dass er mindestens ein Durchgangsloch beinhaltet, wobei die Tiefe von jedem der Durchgangslöcher des eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereiches, gemessen von der oberen Oberfläche der Kunststoffmaske zum engsten Bereich von jedem der Durchgangslöcher in dem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, ½ oder weniger der Teilchengröße der in der Paste enthaltenen festen Teilchen beträgt.
Gemäß diesem Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung beträgt die Tiefe von jedem der Durchgangslöcher, gemessen von der oberen Oberfläche der Kunststoffmaske zum engsten Bereich von jedem der Durchgangslöcher in dem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, ½ oder weniger der Teilchengröße der in der Paste enthaltenen festen Teilchen, so dass die Paste gleichmäßig auf die Oberfläche der Kunststoffmaske verteilt werden kann und scharf von dem obersten Niveau jedes Durchgangsloches abgesondert werden kann, und der untere Bereich der verteilten Paste durch die oberen Endbereiche der Durchgangslöcher in der Vorderseite leicht abgesondert werden kann und die Durchgangslöcher vollständig mit der abgesonderten Paste gefüllt werden können und die eingefüllte Paste glatt durch die Durchgangslöcher laufen kann, so dass Pastendruck hoher Qualität mit hoher Genauigkeit, mit dem gleichen Durchgangslochmuster, in dem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich der Kunststoffmaske durchgeführt werden kann.
Wegen der vorstehend erwähnten kombinierten Bedingungen für die Dicke und den Biegeelastizitätsmodul der Kunststoffmaske können, wenn Pastendruck durch Verwendung dieser Kunststoffmaske durchgeführt wird, insbesondere wenn die Paste auf die Kunststoffmaske verteilt wird, indem die Kunststoffmaske durch eine Rakel, der Druck auf die obere Oberfläche der Kunststoffmaske nach unten ausübt, in engen Kontakt mit einem Druckmaterial gebracht wird, die Lücken zwischen der Kunststoffmaske und dem Druckmaterial beseitigt oder minimiert werden, sogar wenn das Druckmaterial konvexe Bereiche auf seiner Oberfläche hat, wodurch die Paste daran gehindert werden kann, in die Lücken zwischen der Kunststoffmaske und dem Druckmaterial einzudringen, wenn die Durchgangslöcher mit der Paste gefüllt werden. Als ein Ergebnis kann Verschmieren des gedruckten Pastenmusters verhindert oder minimiert werden. Überdies kann die Beschmierung der Rückseite der Kunststoffmaske mit der verteilten Paste minimiert werden, und der Pastendruck kann eine größere Anzahl von Malen wiederholt werden, als mittels der herkömmlichen Metallmasken, ohne dass die Paste von der Rückseite der Kunststoffmaske abgewischt oder die Rückseite der Kunststoffmaske gereinigt wird.
Eine weitere Kunststoffmaske für das Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrisch leitende Schicht, die auf mindestens einer der entgegengesetzten oberen und unteren Oberflächen der Kunststofffolie ausgebildet ist.
Bei der vorstehenden Kunststoffmaske werden, da die elektrisch leitende Schicht auf mindestens einer der entgegengesetzten Oberflächen der Kunststoffmaske bereitgestellt ist, die durch die Reibung zwischen einer Kunststoffrakel, wie einer Urethanrakel, und der Oberfläche der Kunststoffmaske erzeugten elektrischen Ladungen durch die elektrisch leitende Schicht geerdet und verschwinden. Daher geschieht es niemals, dass elektrische Ladungen auf der Oberfläche der Kunststoffmaske aufgebaut werden. Daher besteht nicht die Gefahr, dass aufmontierte elektronische Teile der elektrostatischen Zerstörung durch die elektrischen Ladungen unterworfen werden. Daher kann genauer Pastendruck hoher Qualität für elektronische Teile und Platten, die durch elektrostatische Ladungen verletzbar sind, durchgeführt werden, indem beste Verwendung von den Vorteilen der Kunststoffmaske gemacht wird.
Ferner kann durch die Bereitstellung der elektrisch leitenden Schicht auf der Kunststofffolie die Abriebfestigkeit der Kunststofffolie verbessert werden, so dass die Lebensdauer der Kunststoffmaske bedeutend verlängert werden kann.
Bei der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske kann die elektrisch leitende Schicht auf nur einer der entgegengesetzten Oberflächen der Kunststofffolie bereitgestellt werden, mit welcher Oberfläche ein Druckmaterial in Kontakt kommen soll.
Bei dieser Kunststoffmaske wird die elektrisch leitende Schicht auf nur derjenigen Oberfläche der Kunststofffolie bereitgestellt, mit welcher ein Druckmaterial in Kontakt kommen soll, so dass Pastendruck durch Verwendung einer elektrisch leitenden Paste durchgeführt werden kann, wobei die elektrisch leitende Schicht der Kunststoffmaske geerdet ist, wodurch die während des Pastendrucks auf der Oberfläche der Kunststoffmaske erzeugten elektrostatischen Ladungen dazu veranlasst werden können, durch die leitende Paste zu der unteren elektrisch leitenden Schicht abgeleitet zu werden.
Ferner kann bei der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske die elektrisch leitende Schicht auf jeder der beiden oberen und unteren Oberflächen der Kunststofffolie in einer solchen Weise bereitgestellt werden, dass die beiden elektrisch leitenden Schichten elektrisch miteinander verbunden sind.
Mit dieser Kunststoffmaske kann, da die elektrisch leitende Schicht auf beiden Seiten der Kunststofffolie in einer solchen Weise bereitgestellt ist, dass die beiden elektrisch leitenden Schichten elektrisch miteinander verbunden sind, Pastendruck durchgeführt werden, wobei die untere elektrisch leitende Schicht der Kunststoffmaske geerdet ist, so dass die auf der Kunststoffmaske erzeugten elektrostatischen Ladungen durch die obere elektrisch leitende Schicht zu der unteren elektrisch leitenden Schicht geleitet werden können. Daher können die elektrostatischen Ladungen zur Ableitung veranlasst werden, sogar wenn Pastendruck durch Verwendung einer elektrisch isolierenden Paste durchgeführt wird. Natürlich kann eine elektrisch leitende Paste ebenfalls verwendet werden.
In der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske können die beiden elektrisch leitenden Schichten durch ein elektrisch leitendes Klebmittel elektrisch miteinander verbunden werden.
Bei dieser Kunststoffmaske kann deren Struktur stärker vereinfacht werden, weil die beiden elektrisch leitenden Schichten durch ein elektrisch leitendes Klebmittel elektrisch miteinander verbunden sind.
Ferner kann in der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske die elektrisch leitende Schicht eine abriebfeste elektrisch leitende Schicht sein, und als die elektrisch leitende Schicht kann irgendeine aus mit Chrom, Nickel, Aluminium, rostfreiem Stahl und Titan beschichteten elektrisch leitenden Schichten verwendet werden, obwohl aus derartigen Beschichtungs-elektrisch leitenden Schichten eine elektrisch leitende Schicht aus Titan in der vorliegenden Erfindung vorzuziehen ist.
Bei dieser Kunststoffmaske kann, weil die elektrisch leitende Schicht abriebfest ist, die Lebensdauer der Kunststoffmaske verlängert werden.
Bei dem Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung kann als die Pastendruckmaske eine Kunststoffmaske zum Pastendruck verwendet werden, welche (a) eine Kunststofffolie mit einem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der mindestens ein Durchgangsloch in einem vorbestimmten Muster umfasst, und (b) eine vorstehend erwähnte elektrisch leitende Schicht, welche auf mindestens einer der entgegengesetzten oberen und unteren Oberflächen der Kunststofffolie ausgebildet und elektrisch geerdet ist, umfasst.
Gemäß den vorstehend erwähnten Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung kann Pastendruck durchgeführt werden, während die triboelektrischen Ladungen, die während des Pastendrucks erzeugt werden und die elektrostatischen Ladungen, die erzeugt werden, während die Kunststoffmaske von dem Druckmaterial abgezogen wird, abgeleitet werden, da die elektrisch leitende Schicht geerdet ist. Auf diese Weise kann Pastendruck unter den Bedingungen, die von den elektrostatischen Ladungen frei sind, durchgeführt werden. Außerdem kann der Abrieb der Kunststoffmaske, der durch die Wiederholung des Pastendrucks bewirkt werden kann, verhindert werden.
Eine weitere, für das Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignete Kunststoffmaske umfasst eine Kunststofffolie, umfassend mindestens einen eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der eine Vielzahl von schlitzförmigen Durchgangslöchern umfasst, die in einer Kopf-zu-Schwanz-Anordnung ausgebildet sind, wobei zwischen jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher in der Kopf-zu-Schwanz-Anordnung ein gemeinsamer Verstärkungsbereich bereitgestellt ist. Die schlitzförmigen Durchgangslöcher sind in einer Vielzahl von Reihen angeordnet, wobei die längere Seite von jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher Seite an Seite positioniert ist.
Bei der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske wird das sich Hineinschieben einer Rakel in das Innere jedes schlitzförmigen Durchgangsloches minimiert, weil jeder gemeinsame Verstärkungsbereich als ein Träger zum Verhindern des sich Hineinschieben der Rakel in die schlitzförmigen Durchgangslöcher dient. Sogar wenn die Spitze der Rakel in die schlitzförmigen Durchgangslöcher eindringt und die Bereiche zwischen den längeren Seiten der schlitzförmigen Durchgangslöcher verzieht, auf die hierin nachfolgend als auf die Rippen der schlitzförmigen Durchgangslöcher Bezug genommen wird, können die Verstärkungsbereiche die Verbiegung der Rippen minimieren. Auf diese Weise kann unrichtiger Pastendruck, der durch die Verbiegung der Rippen verursacht werden könnte, verhindert werden. Weil die Verbiegung der Rippen minimiert werden kann, kann überdies das Brechen der Rippen und von den Basisbereichen davon durch deren Ermüdung, die durch deren wiederholtes Verbiegen verursacht ist, ebenfalls minimiert werden, so dass die Lebensdauer der Kunststoffmaske verlängert werden kann.
In der vorstehenden Kunststoffmaske können die Enden von jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher abgerundet sein. Wenn die Enden von jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher abgerundet sind, findet die Konzentration der Spannung an den Enden von jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher nicht statt, sogar wenn die Spitze der Rakel in die schlitzförmigen Durchgangslöcher eindringt, so dass der Ermüdungsbruch der Rippen wirkungsvoller verhindert werden kann.
In der vorstehenden Kunststoffmaske können die Reihen von schlitzförmigen Durchgangslöchern parallel zueinander angeordnet sein, und die gemeinsamen Verstärkungsbereiche können in einer Linie, bei einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die parallelen Reihen von schlitzförmigen Durchgangslöchern, angeordnet sein, zum Beispiel in einem rechten Winkel in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Rakel.
Mit dieser Kunststoffmaske kann hervorragender Pastendruck durchgeführt werden, weil die gemeinsamen Verstärkungsbereiche in einer Linie, zum Beispiel in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Rakel, angeordnet sind, so dass die Verbiegung der Rippen weiter verringert werden kann und daher die Rippen gegen die von der Rakel auf diese ausgeübte, ziehende Kraft durch eine Reihe der gemeinsamen Verstärkungsbereiche, die in einer Linie verbunden sind, geschützt sind.
Die Kunststoffmaske ist weicher und flexibler als die Metallmasken und kann sich daher flexibel irgendwelchen konvexen und konkaven Bereichen auf einer Druckoberfläche anschmiegen, um engen Kontakt damit ohne irgendeine Lücke oder mit einer minimalen Lücke zwischen der Maske und der Druckoberfläche zu erreichen.
Da die Maske flexibel ist, kann die Kunststoffmaske überdies, wenn sie von der Druckoberfläche abgezogen wird, unmittelbar in ihre ursprüngliche flache Form zurückgebracht werden. Mit anderen Worten findet bei der Kunststoffmaske keine irreversible Verformung wie bei der Metallmaske, wie einer durch galvanisches Überziehen hergestellten Nickelfolie, statt, wenn die Maske in engen Kontakt mit einer Druckoberfläche mit konvexen und konkaven Bereichen darauf gebracht wird.
Sogar wenn ferner eine kleine Menge der Paste aus den Durchgangslöchern auf die Rückseite der Kunststoffmaske gelangt und die in der Paste enthaltenen festen Teilchen zwischen der Druckmaske und der Druckoberfläche zusammengedrückt werden, haften solche zusammengedrückten festen Teilchen kaum an der Rückseite der Kunststoffmaske, weil die Oberfläche der Kunststoffmaske äußerst glatt ist und daher die Lücke zwischen der Kunststoffmaske und der Druckoberfläche, wenn es überhaupt eine gibt, durch derartige feste Teilchen nicht vergrößert wird. Daher kann auf der Druckoberfläche ein Pastenmuster gebildet werden, das genau dem Muster der in der Maske ausgebildeten Durchgangslöcher entspricht und frei von irgendwelchem Verlaufen der Paste ist, wodurch in hohem Maß genauer Pastendruck von hoher Qualität durchgeführt werden kann.
Ferner kann der Pastendruck eine Anzahl von Malen wiederholt werden, ohne die Paste von der Rückseite der Kunststoffmaske abzuwischen oder die Rückseite der Kunststoffmaske zu reinigen.
Andere Merkmale der Erfindung werden im Lauf der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ersichtlich werden, die zur Veranschaulichung der Erfindung angegeben werden und die nicht als diese beschränkend gedacht sind.
Beispiel [Verfahren zur Herstellung der Kunststoffmaske]
Wie in 1 veranschaulicht, wurde ein Polymerfilm 2, der in der Lage ist, einen Teil des Strahls eines Excimerlasers zu absorbieren, abziehbar mittels eines Klebmittels 2a auf eine Kunststofffolie 1 geklebt. Eine Polyimidfolie mit einer Dicke von 125 μm wurde als die Kunststofffolie 1 verwendet; und eine Polyesterfolie mit einer Dicke von 25 μm wurde als der Polymerfilm 2, der in der Lage ist, einen Teil des Excimerlaserstrahls zu absorbieren, verwendet. Auf diesen Polyesterfilm wurde ein Silicon-Klebmittel als das Klebmittel 2a aufgebracht. Auf diese Weise wurde ein geschichtetes, aus dem Polyesterfilm und dem Polyimidfilm zusammengesetztes Material hergestellt.
Wie in 2 veranschaulicht, wurde auf ein Polyester-Maschensieb 4, das auf einen Maskenrahmen 3 geklebt war, durch Verwendung eines Klebmittels 5, das derart hergestellte geschichtete Material in geeigneter Größe in einer solchen Stellung angeklebt, dass der Polyesterfilm nach unten kam und der als die Kunststofffolie 1 dienende Polyimidfilm nach oben kam.
Nachdem das Klebmittel 5 gehärtet worden war, wurde ein der Excimerlaser-Abtragung zu unterwerfender Kunststofffolien-Körper 6 hergestellt, indem ein Innenbereich des Polyester-Maschensiebes in Bezug auf das aufgebrachte Klebmittel 5 abgeschnitten wurde.
Wie in 3 veranschaulicht, wurde der Kunststofffolien-Körper 6 auf einen XY-Arbeitstisch 8 auf eine solche Weise gesetzt, dass der Polyesterfilm des Kunststofffolien-Körpers 6 durch Befestigen des Maskenrahmens 3 an dem XY-Arbeitstisch 8 mittels einer Klammer 7 in engen Kontakt mit der Oberfläche des Arbeitstisches 8 gebracht wurde, wodurch passergenaue Ausrichtung des Kunststofffolien-Körpers 6 in einer Position zur Excimerlaser-Bestrahlung durchgeführt wurde, indem der XY-Arbeitstisch 8 in angemessener Weise bewegt wurde.
Der Polyimidfilm der Kunststofffolie 1 wurde mit einem Excimerlaserstrahl 10 bestrahlt, der von einem über dem Kunststofffolien-Körper 6 befindlichen Generator für einen Excimerlaserstrahl 9 durch eine Licht abschirmende Öffnungsmaske 11 mit einem Muster von Durchgangslöchern einer Kunststoffmaske, eine Kondensorlinse 12 und dann eine Linse 13 ausging.
Der vorstehende Excimerlaserstrahl wurde mittels Krypton-Fluor-Gas mit einer Wellenlänge von 248 nm und bei einer Pulsfrequenz von 200 Hz/sec erzeugt, und die Oberfläche des Polyimidfilms wurde mit diesem Excimerlaserstrahl durch die Kondensorlinse 12 und die Linse 13 bei einer Energiedichte von 1,7 Joule/cm² bestrahlt, wodurch die Abtragung bei einer Abtragungsgeschwindigkeit von etwa 0,5 μm/Puls 1,25 Sekunden lang durchgeführt wurde.
Der Kunststofffolien-Körper 6 wurde dann von dem XY-Arbeitstisch 8 abgenommen, und der Polyesterfilm, der auf den Polyimidfilm aufgebracht worden war, wurde zusammen mit dem Silicon-Klebmittel entfernt, wodurch eine Kunststoffmaske mit einem Muster von Durchgangslöchern erhalten wurde.
Die derart erhaltene Kunststoffmaske war frei von verbliebenen Filmen und nicht scharf ausgeschnittenen Rändern an den Durchgangslöchern.
Das minimale Abstandsmaß des mittels dieses Verfahrens erhaltenen Musters war 0,1 mm.
Die derart hergestellte Kunststoffmaske mit einem Muster mit einem Abstandsmaß von 0,4 mm wurde in engen Kontakt mit einer aus Glas/Epoxy hergestellten Leiterplatte gebracht. Eine kugelförmige, feste Teilchen mit einer Teilchengröße von 20 μm bis 44 μm enthaltende Lötpaste wurde mittels einer Urethanrakel auf der Kunststoffmaske verteilt, und die Durchgangslöcher in Musterform wurden mit der Lötpaste gefüllt.
Dann wurde die Kunststoffmaske von der Leiterplatte entfernt, wodurch ein Pastenmuster der Durchgangslöcher auf der Leiterplatte erzeugt wurde.
Die Pastenfüllungsleistung und die Pastendurchgangsleistung der Durchgangslöcher der Kunststoffmaske waren hervorragend, so dass Pastendruck hoher Qualität mit hoher Genauigkeit des Musters, frei von nichtdruckenden Bereichen und Verschmieren, auf der Leiterplatte durchgeführt wurde.
Die Rückseite der Kunststoffmaske war im Wesentlichen nicht mit der Paste beschmiert, so dass es möglich war, den Pastendruck mit Qualität und mit hoher Genauigkeit mehr als 100 Mal zu wiederholen, ohne die Paste abzuwischen und auch ohne die Rückseite der Kunststoffmaske zu reinigen. Im Gegensatz dazu muss die Paste sogar bei einer additiven Maske, welche hinsichtlich der Druckqualität als die beste der Metallmasken betrachtet wird, nach ein paar Druckvorgängen von der Rückseite abgewischt werden, und die Rückseite der Maske muss nach einigen zehn Mal gereinigt werden.
Der Excimerlaser, welcher bei der Herstellung der Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann die Abtragungsbearbeitung oder nicht-erwärmende oder photochemische Bearbeitung durchführen, die mittels anderer Laser wie CO₂- oder YAG-Laser nicht durchgeführt werden kann. Der Excimerlaser ist besonders geeignet zur präzisen Bearbeitung organischer Polymere.
Die Bearbeitung mit CO₂- oder YAG-Laser ist thermische Bearbeitung, welche hauptsächlich Laserstrahlen mit Wellenlängen im Infrarotbereich benutzt. Im Gegensatz dazu wird die durch Verwendung des Excimerlasers durchgeführte Abtragungsbearbeitung oder nicht-erwärmende Bearbeitung durch Verwendung der Laserstrahlen im Ultraviolettgebiet ausgeführt. Wenn ein organisches Polymer mit dem Excimerlaserstrahl bestrahlt wird, absorbieren die Moleküle des organischen Polymers die Energie des Excimerlaserstrahls und werden bis zu dem Maß angeregt, dass die Bindungen der Moleküle gespalten werden. Als ein Ergebnis wird das organische Polymer in die es aufbauenden Moleküle gespalten und in der Form eines Gases zerstreut.
Dieser Zersetzungsvorgang erfolgt innerhalb einiger 10 ns, so dass, obwohl die Moleküle zum Zeitpunkt der Spaltung auf etwa 6000°K erwärmt und mit einer Anfangsgeschwindigkeit so groß wie 5000 bis 10000 m/sec zerstreut werden, für die erwärmten Moleküle nicht genug Zeit ist, irgendwelche an die erwärmten Moleküle angrenzenden Materialien zu erwärmen. Deshalb werden bei der Abtragungsbearbeitung mit dem Excimerlaser Probleme wie Denaturierung oder Abwandlung, die durch die Anwendung von Wärme verursacht werden können, niemals in den Bereichen verursacht, die an den von dem Excimerlaserstrahl bearbeiteten Bereich angrenzen, und die bearbeitete Oberfläche ist äußerst glatt und sauber.
Außerdem wird in dem Fall der Bearbeitung mit CO₂- oder YAG-Laser ein Laserstrahl, der herunterverengt ist, auf den zu bearbeitenden Gegenstand angewendet. In scharfem Gegensatz hierzu hat der Excimerlaserstrahl einen größeren Querschnitt der Strahlprojektion. Zum Beispiel hat mancher Excimerlaserstrahl einen Querschnitt der Strahlprojektion mit einer Hauptachse von etwa 20 mm und einer kleinen Achse von 8 bis 9 mm. Auf diese Weise kann durch die Excimerlaser-Abtragung eine größere Fläche auf einmal bearbeitet werden als durch die Bearbeitung mit CO₂- oder YAG-Laser.
Wenn ein Excimerlaserstrahl in der Praxis verwendet wird, kann der Fall auftreten, dass dessen Ausgangsleistung zur Durchführung wirklicher Abtragung unzureichend ist. In einem solchen Fall wird der Excimerlaserstrahl konzentriert. Wenn er konzentriert wird, kann die Arbeitsfläche auf weniger als ½ verringert werden, die Excimerlaser-Abtragung hat aber immer noch den Vorteil gegenüber anderen Bearbeitungsmethoden, dass planares Bearbeiten möglich ist.
Indem dieses Merkmal der Excimerlaser-Abtragung verwendet wird, können, wenn eine Kunststofffolie durch eine Licht abschirmende Lochmaske mit einem Muster von Durchgangslöchern, durch die der Excimerlaserstrahl hindurchgehen kann, mit einem Excimerlaserstrahl bestrahlt wird, ein dünner konkaver Bereich oder Durchgangslöcher in einer gleichen Form oder einem gleichen Muster wie das des Musters in der Licht abschirmende Lochmaske in der Kunststofffolie erzeugt werden. Auf diese Weise kann eine Kunststoffmaske zum Drucken mit hervorragender Glätte der Innenwände der Durchgangslöcher hergestellt werden.
Mittels dieser Excimerlaser-Abtragung kann eine Kunststoffmaske mit einem Muster von Durchgangslöchern mit einem so kleinen Abstandsmaß wie 0,1 mm hergestellt werden.
Überdies wird gemäß dem erwähnten Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffmaske ein Polymerfilm, der in der Lage ist, mindestens einen Teil des Excimerlaserstrahls zu absorbieren, in engem Kontakt mit der hinteren Oberfläche der Kunststofffolie, die der Seite von deren Bestrahlung mit dem Excimerlaserstrahl gegenüber liegt, angeordnet; die Kunststofffolie wird mit dem Excimerlaserstrahl bestrahlt, um in der Kunststofffolie Durchgangslöcher zu erzeugen; und der Polymerfilm wird von der Kunststofffolie entfernt, wodurch eine Kunststoffmaske gebildet werden kann, die frei von dünnen Filmen ist, welche an der Unterseite jedes Durchgangsloches verbleiben können, den sogenannten „verbleibenden dünnen Filmen", und frei von nicht scharf abgegrenzten Rändern in dem Durchgangsloch, den sogenannten „nicht scharf abgegrenzten Rändern", oder es kann eine Kunststofffolie mit minimierter Bildung solcher „verbleibenden dünnen Filme" und „nicht scharf abgegrenzter Ränder" erzeugt werden.
Insbesondere kann eine Kunststoffmaske mit Durchgangslöchern mit einem minimalen Abstandsmaß von 0,1 mm bis etwa 0,01 mm, frei von dem „verbleibenden dünnen Film" und „nicht scharf abgegrenzten Rändern" oder mit deren minimierter Bildung, gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
Das vorstehend erwähnte, mit der Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung erhaltene minimale Abstandsmaß ist in dem Bereich von 1/4 bis 1/3 des mittels der herkömmlichen Metallmaske erhaltenen minimalen Abstandsmaßes, welches in dem Bereich von 0,4 mm bis 0,3 mm liegt.
In Bezug auf die Nicht-Bildung des „verbleibenden dünnen Films" bei dem Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung kann der folgende Mechanismus in Erwägung gezogen werden:
4(a) bis 4(c) zeigen einen Mechanismus für die Bildung des „verbleibenden dünnen Films" in einem Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske. 4(a) zeigt die Erzeugung eines Teils eines Durchgangsloches in der Kunststofffolie. 4(b) ist eine vergrößerte Teilansicht eines kreisförmig vertieften Bereiches in dem gebohrten Durchgangsloch. 4(c) zeigt einen verbleibenden dünnen Film.
Wie in 4(a) gezeigt, wird eine Oberfläche zur Excimerlaserbestrahlung 1a einer Kunststofffolie 1 mit einem Excimerlaserstrahl 10 bestrahlt, und ein Teil eines Durchgangsloches 14 mit einer zu der Unterseite konisch zulaufenden Innenwand, wie in 4(a) veranschaulicht, wird gebildet. Im Lauf der Erzeugung des Durchgangsloches 14 schreitet ein von der konisch zulaufenden Innenwand 1c reflektierter Laserstrahl, auf den hierin nachfolgend als der reflektierte Laserstrahl 10a Bezug genommen wird, zu der Abtragung eines Randbereiches 1d fort, um einen kreisförmig vertieften Bereich darin zu bilden.
Wenn die Abtragung des Randbereiches 1d nicht gleichmäßig fortschreitet, wird eine dünner Film 1d gebildet und an einem Bereich, der leicht mit der Kunststofffolie verbunden ist und als ein Angelpunkt für die Drehung des dünnen Films 1f dient, in einem Bereich der Kunststofffolie 1, der nicht in engem Kontakt mit einem Arbeitstisch 8 ist, durch den Rückstoß der Abtragung zu der Rückseite 1b der Kunststofffolie 1 hin gedreht. Der dünne Film wird dann nicht länger mit dem Excimerlaserstrahl 10 bestrahlt, so dass der dünne Film 1f an der Unterseite des Durchgangsloches 14 verbleibt.
In scharfem Gegensatz hierzu ist gemäß dem erwähnten Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske ein Polymerfilm in engem Kontakt mit der Rückseite der Kunststofffolie, die deren Oberfläche zur Excimerlaserbestrahlung gegenüber liegt, so dass der dünne Film an der Unterseite des Durchgangsloches, das dabei ist, mittels der Excimerlaserstrahl-Abtragung vollständig ausgebildet zu werden, nicht zu der Rückseite der Kunststofffolie gedreht wird und verbleibt, bis das Durchgangsloch vollständig erzeugt ist, und derart bleibt kein dünner Film zurück. Sogar wenn etwas dünner Film auf dem Polymerfilm, der in engem Kontakt mit der Kunststofffolie ist, verbleibt, bleibt kein dünner Film auf der Kunststoffmaske zum Drucken zurück, weil der Polymerfilm nach der Erzeugung des Durchgangsloches entfernt wird.
5 zeigt schematisch den Zustand der Unterseite eines Durchgangsloches, das dabei ist, mittels der Excimerlaserstrahl-Abtragung durch das Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung vollständig ausgebildet zu werden. Wie in 5 gezeigt, wird an einem Randbereich 1d zwischen der unteren Oberfläche 1g und einer Innenwand 1c des Durchgangsloches ein kreisförmig vertiefter Bereich ausgebildet, weil die Abtragung wegen einer erhöhten Energiedichte in Folge der Überlappung eines Reflexions-Laserstrahls 1a, der von der konisch zulaufenden Oberfläche der Innenwand 4 reflektiert wird, und des direkten Laserstrahls 10, der direkt von oben projiziert wird, bedeutend beschleunigt wird.
Andererseits wird an dem anderen Rand 1e eine Innenwand 1c aus der unteren Oberfläche 1g herausgeschnitten. Wenn die Anzahl der herausgeschnittenen Ränder erhöht wird und die Anzahl der verbundenen Bereiche verringert wird, empfängt der dünne Film an der Unterseite der Durchgangslöcher eine Kraft derart, dass sie durch die Rückstoßkraft, die durch die Moleküle erzeugt wird, die durch die Excimerlaserstrahl-Abtragung im Plasmazustand bei einer Anfangsgeschwindigkeit von 5000 bis 10000 m/sec weggestreut werden, den dünnen Film schwenkbar an einem einzigen verbundenen Bereich an dem Randbereich 1d sich in Richtung der Rückseite 1b der Kunststofffolie drehen lässt. Der dünne Film kann sich jedoch nicht zurück zu der Rückseite 1b der Kunststofffolie bewegen, weil er von dem an der unteren Seite des Bodenbereiches 1 g durch Verwendung eines Klebmittels 2a angeordneten Polymerfilm 2 angehalten wird, welcher Polymerfilm in der Lage ist, mindestens einen Teil des Excimerlaserstrahls zu absorbieren. Als ein Ergebnis wird der dünne Film von dem Excimerlaserstrahl bestrahlt, bis das Durchgangsloch vollständig hergestellt ist, so dass der dünne Film nicht zurückbleibt.
Gemäß dem erwähnten Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske werden in den Durchgangslöchern keine „nicht scharf abgegrenzte Ränder" gebildet, oder die Bildung der „nicht scharf abgegrenzten Ränder" wird minimiert. Es wird angenommen, dass dies durch den folgenden Mechanismus erreicht wird:
6(a) bis 6(c) zeigen den Mechanismus für die Bildung der „nicht scharf abgegrenzten Ränder" in den Durchgangslöchern.
6(a) zeigt den Zustand der Bildung eines Teils eines Durchgangsloches. 6(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils eines Durchgangsloches unmittelbar nach dessen Bildung. 6(c) ist eine vergrößerte Ansicht eines in dem Durchgangsloch gebildeten, nicht scharf abgegrenzten Bereiches.
Wie 6(a) gezeigt, wird ein Durchgangsloch 14 gebildet, wenn die Kunststofffolie 1 in engem Kontakt mit dem Arbeitstisch 8 mit dem Excimerlaserstrahl 10 bestrahlt wird
Wie in 6(b) gezeigt, wird nach der Bildung des Durchgangsloches 14 der aufgebrachte Excimerlaserstrahl 10 durch die Oberfläche des Arbeitstisches 8 gestreut, wie durch 10b gezeigt wird.
Wie in 6(c) gezeigt, wird der untere Endbereich des in der Kunststofffolie 1 gebildeten Durchgangsloches 14 von dem in der Nähe des unteren Endbereiches des Durchgangsloches 14 gestreuten Excimerlaserstrahl 10b abgetragen, so dass der Rand des Durchgangsloches 14 abgerundet wird und an dem unteren Endbereich des Durchgangsloches 14 der „nicht scharf abgegrenzte Rand" 1 h gebildet wird.
7 zeigt schematisch ein Durchgangsloch, das nicht nur durch die Kunststofffolie, sondern auch durch den mittels des vorzugsweise in der vorliegenden Erfindung verwendeten Herstellungsverfahrens für eine Kunststoffmaske gebildeten Polymerfilm verläuft.
Wenn Pastendruck mittels Verwendung der mit dem erwähnten Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske hergestellten Kunststoffmaske durchgeführt wird, wird die Kunststoffmaske mit der Oberseite nach unten verwendet.
Wenn daher „nicht scharf abgegrenzte Ränder" in dem in der Kunststoffmaske ausgebildeten Durchgangsloch gebildet werden, gelangt der engste Öffnungsbereich des Durchgangsloches auf die obere Oberfläche der Kunststoffmaske, wenn diese in der Praxis zum Pastendruck verwendet wird, und sogar wenn einige „nicht scharf abgegrenzte Ränder" in dem Durchgangsloch gebildet werden, gelangt der engste Öffnungsbereich des Durchgangsloches in die Nähe der oberen Oberfläche der Kunststoffmaske, wenn diese in der Praxis verwendet wird.
8(a) ist eine schematische Querschnittsansicht eines in einer Kunststoffmaske 50 gebildeten Durchgangsloches, das frei von einem nicht scharf abgegrenzten Rand ist. Wie in 8(a) gezeigt, wird der engste Öffnungsbereich W an der obersten Oberfläche der Kunststoffmaske 50 erzeugt.
8(b) ist eine schematische Querschnittsansicht eines in einer Kunststoffmaske 50 gebildeten Durchgangsloches mit einem nicht scharf abgegrenzten Rand. Wie in 8(b) gezeigt, wird der engste Öffnungsbereich W sehr nahe an der obersten Oberfläche der Kunststoffmaske 50 mit einer Tiefe H von dieser aus erzeugt.
Gemäß dem erwähnten Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske kann eine Kunststoffmaske mit Durchgangslöchern, die frei von den „verbleibenden dünnen Filmen" und „nicht scharf abgegrenzten Rändern" ist, oder mit deren minimierter Bildung, hergestellt werden, wobei die Tiefer der Durchgangslöcher von der obersten Oberfläche der Kunststoffmaske zu dem engsten Bereich der Durchgangslöcher 25 μm oder weniger, 20 μm oder weniger, 15 μm oder weniger, 10 μm oder weniger und wenn nötig 5 μm oder weniger beträgt.
Eine derartige Kunststoffmaske zum Drucken kann zielgerichtet gemäß der Effizienz der Produktion und der Art der beim Drucken zu verwendenden Paste verwendet werden.
Kunststoffmasken, die frei von den „verbleibenden dünnen Filmen" und „nicht schart abgegrenzten Rändern" sind, und eine Kunststoffmaske, die frei von den „verbleibenden dünnen Filmen" ist und eine minimale Tiefe von der obersten Oberfläche der Kunststoffmaske zu dem engsten Bereich der Durchgangslöcher aufweist, sind zur Verwendung bevorzugt, weil derartige Kunststoffmasken bei allen Arten von Pastendruck verwendet werden können, um feine Muster, frei von nichtbedruckten Bereichen und Verschmieren, zu erhalten.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat Untersuchungen über ein Pastendruckverfahren mittels Verwendung der derart hergestellten Kunststoffmaske angestellt und herausgefunden, dass bei einem Pastendruck zum Drucken eines Musters einer feste Teilchen enthaltenden Paste auf ein Druckmaterial durch enges in Kontakt bringen der Kunststoffmaske mit dem Druckmaterial, Verbreiten der Paste auf der Kunststoffmaske, um ein in der Maske gebildetes Muster von Durchgangslöchern mit der Paste zu füllen, Entfernen der überschüssigen Paste von der Oberfläche der Maske und Entfernen der Maske von dem Druckmaterial, Pastendruck hoher Qualität mit hervorragender Pastenfüllungsleistung und Pastendurchgangsleistung in Bezug auf die Durchgangslöcher durchgeführt werden kann, wenn die Tiefe von der obersten Oberfläche der Maske zu dem engsten Bereich jedes Durchgangsloches nicht mehr als ½ der Teilchengröße der in der Paste enthaltenen festen Teilchen beträgt.
Es wird angenommen, dass die vorstehend erwähnte hervorragende Pastenfüllungsleistung und Pastendurchgangsleistung in diesem Druckverfahren durch den folgenden Mechanismus erreicht werden können.
9(a) bis 9(c) zeigen auf schematische Weise die Schritte des Füllens der Paste in ein Durchgangsloch, das frei von einem „nicht scharf abgegrenzten Rand" ist, in einem Muster von feinen Durchgangslöchern, erzeugt in einer Kunststoffmaske, die mittels des Herstellungsverfahrens für Kunststoffmasken der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
9(a) zeigt den Schritt des Beginns der Verteilung der Paste. 9(b) zeigt den Schritt des Absonderns der verteilten Paste. 9(c) zeigt den Schritt des Füllens des Durchgangsloches mit der Paste.
Wie in 9(a) gezeigt, wird wenn eine Paste 16 mit einer Rakel 17 auf der Oberfläche einer Kunststoffmaske 50, die in engen Kontakt mit einem Druckmaterial 19 versetzt ist, die Paste 16 entlang der Oberfläche der Kunststoffmaske 50 bewegt, wenn die Paste 16 auf der Kunststoffmaske 50 sich wälzt und gleitet.
Die Paste 16 läuft dann über den oberen Bereich eines Durchgangsloches 14, und der untere Teil der Paste 16 wird dann durch das vordere obere Ende 14a des Durchgangsloches 14, wie in 9(b) gezeigt, abgesondert. Die abgesonderte Paste 16 wird dann zu der Rakel 17 bewegt, und das Durchgangsloch 14 wird dann mit der nach und nach abgesonderten Paste 16 gefüllt.
Wenn die Kunststoffmaske mit den auf diese Weise mit der Paste 16 gefüllten Durchgangslöchern von dem Druckmaterial 15 entfernt wird, wird die Paste 16 veranlasst, glatt durch das Durchgangsloch 14 zu laufen, so dass ein von nichtbedruckten Bereichen und Verschmieren freies Muster aus feinen Durchgangslöchern auf dem Druckmaterial 15 gedruckt wird.
Sogar wenn ein leicht unscharf abgegrenzter Rand in den Durchgangsloch 14 vorhanden ist, kann ein von nichtbedruckten Bereichen und Verschmieren freies Muster aus feinen Durchgangslöchern mit hervorragender Pastenfüllungsleistung und Pastendurchgangsleistung auf dem Druckmaterial 15 gedruckt werden, wenn die Tiefe von der obersten Oberfläche der Kunststoffmaske zu dem engsten Bereich des Durchgangsloches 14 nicht mehr als ½ der Teilchengröße der in der Paste enthaltenen festen Teilchen beträgt.
Im Gegensatz dazu ist es für den unteren Bereich der Paste 16 schwierig, durch das vordere obere Ende 14a des Durchgangsloches 14, wie in 11 gezeigt, abgesondert zu werden, wenn die Tiefe von der obersten Oberfläche der Kunststoffmaske zu dem engsten Bereich des Durchgangsloches 14 ½ der Teilchengröße der in der Paste enthaltenen festen Teilchen übersteigt, so dass die Füllung des Durchgangsloches 14 mit der Paste unzureichend wird. Wenn, wie in 12 gezeigt, die Kunststoffmaske 50 von dem Druckmaterial 15 entfernt wird, wird überdies ein Teil der Paste 16 von dem nicht scharf abgegrenzten Rand des oberen Bereiches des Durchgangsloches abgefangen, so dass die Pastendurchgangsleistung verschlechtert wird und ein Pastenmuster mit einem nicht bedruckten Bereich auf dem Druckmaterial 15 gedruckt wird.
Als das Material für die Kunststofffolie zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung können irgendwelche organischen Polymere, welche Abtragung durch einen Excimerlaserstrahl gestatten, verwendet werden. Sogar ein organisches Polymer, an dem Abtragung durch einen Excimerlaserstrahl schwierig oder unmöglich durchzuführen ist, kann ebenfalls der Abtragung durch einen Excimerlaserstrahl unterworfen werden, indem eine Verbindung, die in der Lage ist, den Excimerlaserstrahl zu absorbieren, damit gemischt wird, wie feinverteilte Kohlenstoffteilchen und ein UV-Absorptionsmittel, oder ein organisches Polymer, welches der Abtragung durch einen Excimerlaserstrahl unterworfen werden kann.
Es ist bevorzugt, dass die Kunststofffolie zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung die Eigenschaften hat, die für die Kunststoffmaske verlangt werden, nämlich die folgenden Eigenschaften: (1) chemische Widerstandsfähigkeit zum Beispiel gegen die Paste, in der Paste enthaltene Lösungsmittel und nach dem Pastendruck verwendete Reinigungsmittel; (2) ausreichende Abriebfestigkeit zur Verwendung als eine Druckfolie; (3) ausreichende mechanische Festigkeit, um Dimensionsstabilität zu erreichen, wenn Zugspannung angewendet wird, wenn sie auf einen Rahmen montiert wird; und (4) niedrige Reibung und eine zum Erreichen der vorstehend erwähnten hervorragenden Pastendurchgangsleistung geeignete Wasserabstoßung.
Spezifische Beispiele der Kunststofffolie zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind organische Polymere, mit denen die Excimerlaserstrahl-Abtragung leicht durchgeführt werden kann, wie Polyimid, Polyester, Epoxyharz und Polycarbonat; und organische Polymere, mit denen die Excimerlaserstrahl-Abtragung schwierig oder unmöglich durchzuführen ist, wie Polyethylen, Polypropylen, Polyacetal und Teflon.
Die letzteren organischen Polymere können verwendet werden, indem eine Verbindung, die in der Lage ist, einen Excimerlaserstrahl zu absorbieren, oder ein organisches Polymer, welches der Excimerlaserstrahl-Abtragung unterworfen werden kann, damit gemischt wird, wie vorstehend erwähnt.
Es ist vorzuziehen, dass die in der vorliegenden Erfindung verwendete Kunststofffolie oder die Kunststoffmaske eine Dicke im Bereich von etwa 10 μm bis 500 μm hat; und dass eine Kunststoffmaske zum Pastendruck durch Verwendung einer Lötpaste der vorliegenden Erfindung eine Dicke im Bereich von etwa 100 μm bis 200 μm hat.
Es ist auch bevorzugt, dass die in der vorliegenden Erfindung verwendete Kunststoffmaske einen Biegeelastizitätsmodul von etwa 196 bis 4.900 MPa (20 bis 500 kp·mm^–2) aufweist. Eine Kunststoffmaske mit einer Dicke in dem vorstehend erwähnten Bereich und dem vorstehend erwähnten Biegeelastizitätsmodul ist in der Lage, die Lücken zwischen der Kunststoffmaske und einem Druckmaterial zu beseitigen oder zu minimieren, wenn die Kunststoffmaske in engen Kontakt mit dem Druckmaterial gebracht wird, sogar wenn das Druckmaterial einige konvexe Bereiche auf seiner Oberfläche hat, wodurch das Eindringen der Paste in die Lücken zwischen der Kunststoffmaske und dem Druckmaterial verhindert werden kann. Als ein Ergebnis kann auf scharf abgegrenzte Weise ein von Verschmieren freies Pastenbild erzeugt werden. Weil ferner die Rückseite der Kunststoffmaske mit der Paste nicht beschmiert oder kaum beschmiert wird, kann die Kunststoffmaske für einen längeren Zeitraum wiederholt verwendet werden, ohne die Rückseite der Kunststoffmaske zu reinigen.
Als das Material für den Polymerfilm, der in der Lage ist, den Excimerlaserstrahl zu absorbieren, zur Verwendung bei dem Herstellungsverfahren für Kunststoffmasken der vorliegenden Erfindung, kann das gleiche Material wie das für die vorstehend erwähnte Kunststofffolie zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Es ist vorzuziehen, dass als das Material für den Polymerfilm ein zähes Material, das glatt von der Kunststofffolie abgezogen werden kann, ohne dass es zerstört wird, das nicht leicht abgeht oder zerrissen wird, verwendet wird. In der Praxis ist es zu bevorzugen, dass das gleiche Material wie das für die Kunststofffolie für den Polymerfilm für die Excimerlaserstrahl-Abtragung verwendet wird.
Es ist vorzuziehen, dass der Polymerfilm eine Dicke von etwa 5 μm bis 50 μm hat.
In dem erwähnten Herstellungsverfahren für eine Kunststoffmaske kann der Polymerfilm in engem Kontakt mit der Rückseite der Kunststofffolie, gegenüber deren Seite der Excimerlaserstrahl-Bestrahlung, zum Beispiel mit irgendeinem der folgenden Verfahren angeordnet werden: (a) der Polymerfilm wird in Druckkontakt mit der Kunststofffolie gebracht; (b) der Polymerfilm wird mit einer Kunststofffolie bedeckt, die größer als der Polymerfilm ist, und der Polymerfilm wird mittels Luftansaugung zu der Kunststofffolie hin angezogen; und (c) ein mit einem Klebmittel beschichteter Polymerfilm wird in abtrennbarer Weise auf die Kunststofffolie aufgebracht.
Als das Klebmittel für den vorstehend erwähnten Zweck ist es vorzuziehen, ein Klebmittel zu verwenden, welches in der Lage ist, Excimerlaserstrahlen zu absorbieren, oder welches ein Material enthält, das in der Lage ist, Excimerlaserstrahlen zu absorbieren, oder welches den Durchgang der Excimerlaserstrahlen gestattet oder für diese transparent ist.
Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass das Klebmittel ein derartiges Klebmittel ist, welches das Abziehen des Polymerfilms von der Kunststofffolie weg gestattet, ohne dass es an dieser verbleibt.
Wenn der Polymerfilm mittels des Klebmittels auf die Kunststofffolie geklebt wird, wird zum Beispiel eine Kunststofffolie von einer Rolle Kunststofffolie abwickelt, und ein mit einem Klebmittel darauf beschichteter Polymerfilm wird auch von einer Rolle Polymerfilm abgewickelt, und die Klebschicht des Polymerfilms wird in engen Kontakt mit der von deren Rolle abgewickelten Kunststofffolie gebracht, indem der Polymerfilm und die Kunststofffolie veranlasst werden, zwischen Walzen zur Druckbeaufschlagung hindurchzulaufen und die Kunststofffolie mit dem darauf angebrachten Polymerfilm um eine Aufnehmerwalze herum gewickelt wird. Dieses Verfahren erlaubt die kontinuierliche Herstellung der Kunststofffolie mit dem darauf angebrachten Polymerfilm unter Verwendung von Walzen. Es ist zu bevorzugen, dass während des Aufklebens des Polymerfilms auf die Kunststofffolie keine Blasen und Runzeln erzeugt werden.
Eine Kunststoffmaske, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, welche eine Kunststofffolie umfasst, in der ein Muster aus Durchgangslöchern gebildet ist und eine elektrisch leitende Schicht auf der Kunststofffolie ausgebildet ist, und ein Verfahren zum Pastendruck der vorliegenden Erfindung, welches die vorstehende Kunststoffmaske verwendet, wird jetzt erklärt.
13 bis 15 zeigen schematisch ein erstes Beispiel der Kunststoffmaske, die mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen ist.
13 ist eine schematische Querschnittsansicht der Kunststoffmaske, welche deren gesamte Struktur zeigt.
14 ist eine schematische Grundrissansicht der Kunststoffmaske, welche deren gesamte Struktur zeigt.
15 ist eine vergrößerte teilweise Ansicht im Querschnitt von 13.
Bei dieser Kunststoffmaske ist nur die untere Oberfläche der Kunststofffolie mit einer elektrisch leitenden Schicht beschichtet. Diese Kunststoffmaske wird zum Drucken einer elektrisch leitenden Paste verwendet.
In 13 und 14 wird allgemein ein Maskenrahmen 3 aus einem Aluminiumgussteil oder aus rechteckigem Aluminiumrohr hergestellt. Auf dem Maskenrahmen 3 ist ein Polyester-Maschensieb 4 mit etwa 180 bis 224 Maschen, mit einem ausgeschnittenen Bereich in dem Mittelteil davon, unter Aufbringung einer vorbestimmten Spannung darauf angebracht. In dem Bereich in der Mitte des Polyester-Maschensiebes 4 ist durch Verwendung eines Klebmittels 5 eine aus Polymid hergestellte Kunststofffolie 1 mit einer Dicke von 125 μm angebracht.
Auf der unteren Oberfläche der Kunststoffmaske 1 wird eine aus Titan hergestellte elektrisch leitende Schicht 18 mit einer Dicke von etwa 2000 Å durch Aufsputtern bereitgestellt, wie in 15 veranschaulicht.
Wie vorstehend erwähnt, wird als das Material für die Kunststofffolie in Anbetracht von dessen mechanischen Festigkeit und chemischen Widerstandsfähigkeit Polyimid verwendet.
Zur Verbesserung der Abriebfestigkeit der elektrisch leitenden Schicht 18 wird überdies Titan als das Material für die elektrisch leitende Schicht 18 verwendet.
In 15 bezeichnet die Bezugsziffer 19 ein großes Durchgangsloch für große, auf der Kunststofffolie 1 bereitzustellende elektronische Teile; Bezugsziffer 20 bezeichnet ein mittleres Durchgangsloch für mittelgroße elektronische Teile; und Bezugsziffer 21 bezeichnet ein Mikro-Durchgangsloch für elektronische Teile mit feinem Abstandsmaß, das auf einem Halbätzbereich 22 bereitzustellen ist. Die Durchgangslöcher 19 bis 21 und der Halbätzbereich 22 können durch geeignete Auswahl der Form einer Licht abschirmenden Aperturmaske für die Bestrahlung der Kunststofffolie 1 mit einem Excimerlaserstrahl und durch die Einstellung der Energiedichte des verwendeten Excimerlaserstrahles und der Anzahl von dessen Bestrahlungsimpulsen leicht erzeugt werden.
Mit Bezug auf 16 wird jetzt ein Verfahren zum Drucken einer elektrisch leitenden Lötpaste auf eine gedruckte Schaltung zum tatsächlichen Anbringen von elektronischen Teilen darauf mittels Verwendung der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske erklärt.
Wenn der vorstehend erwähnte Druck durchgeführt wird, ist es notwendig, dass die strukturellen Teile aus Metall einer Druckvorrichtung, wie eine Metallklammer 23, durch geeignete Mittel wie einen Erdungsdraht 24 vorher geerdet werden, wie in 16 veranschaulicht. Dies dient dazu, in der Kunststoffmaske während des Druckvorgangs erzeugte elektrostatische Ladungen zu erden, wodurch die Kunststoffmaske antistatisch gemacht wird.
Nachdem die strukturellen Teile aus Metall der Druckvorrichtung, wie die Metallklammer 23, geerdet sind, wird der Druckvorgang wie folgt ausgeführt:
Die zu lötende Leiterplatte 25 wird auf das Paar aus rechten und linken Klammern 23 der Druckvorrichtung verbracht. Die Kunststoffmaske wird dann auf der Leiterplatte 25 auf eine solche Weise angebracht, dass die elektrisch leitende Schicht 18 der Kunststoffmaske in Kontakt mit der Leiterplatte 25 kommt, wie in 16 gezeigt. Auf die Kunststoffmaske wird in ihrer Gesamtheit mittels Einrichtungen zur Druckbeaufschlagung (nicht gezeigt) Druck ausgeübt, wodurch die Oberfläche der Leiterplatte 25 in engen Kontakt mit den strukturellen Teilen aus Metall, wie der Klammer 23, gebracht wird.
Eine vorbestimmte Menge einer elektrisch leitenden Lötpaste 26 wird auf die Kunststofffolie 1 verbracht, und die elektrisch leitende Lötpaste 26 wird mittels einer Urethanrakel 27 auf der Kunststofffolie 1 verteilt, wodurch das in der Kunststofffolie 1 erzeugte Durchgangsloch 19 (20, 21) mit der elektrisch leitenden Lötpaste 26 gefüllt wird. Wenn das Durchgangsloch 19 mit der elektrisch leitenden Lötpaste 26 gefüllt worden ist, wird die Kunststoffmaske von der Leiterplatte 25 abgezogen, wodurch das gleiche Pastenmuster wie das der Durchgangslöcher 19 (20, 21) auf der Leiterplatte 25 erzeugt wird.
Wie vorstehend erwähnt, wird die Oberfläche der Kunststofffolie 1 durch die Spitze der Urethanrakel 27 gerieben, wenn eine Lötpaste mittels der Urethanrakel 27 auf die Kunststofffolie 1 gedruckt wird. Als ein Ergebnis werden die Spitze der Urethanrakel 27 beziehungsweise die Oberfläche der Kunststofffolie 1 zu einer entgegengesetzten Polarität, welche von deren jeweiligen Stellung in der triboelektrischen Reihe abhängt, triboelektrisch aufgeladen.
Wie in 16 gezeigt, wird die Urethanrakel 17 zu einer positiven Polarität aufgeladen, während die Kunststofffolie 1 zu einer negativen Polarität aufgeladen wird, wenn als Rakel die Urethanrakel 27 und als die Kunststofffolie 1 eine aus Polyimid hergestellte Kunststofffolie verwendet wird.
Die derart erzeugten elektrostatischen Ladungen verbleiben auf den Oberflächen der Urethanrakel 27 und der Kunststofffolie 1, die beide elektrisch isolierend sind und sie nicht abführen, so lange kein spezifischer Löschungsschritt unternommen wird.
In der vorliegenden Erfindung werden die erzeugten elektrostatischen Ladungen jedoch durch die elektrisch leitende Lötpaste 26, welche in engem Kontakt mit der Quelle der Erzeugung triboelektrischer Ladung ist, teilweise gelöscht, und zur gleichen Zeit werden die verbleibenden elektrostatischen Ladungen in die Richtung der Pfeile durch die elektrisch leitende Lötpaste 26 in das Durchgangsloch 19 (20, 21), die auf die untere Oberfläche der Kunststofffolie 1 aufbeschichtete elektrisch leitende Schicht 18, die Klammern 23 der Druckvorrichtung und den Erdungsdraht 24 abgeführt.
Daher wird, sogar wenn eine elektrisch isolierende, aus einem Kunststoffmaterial hergestellte Rakel, wie die Urethanrakel 27 verwendet wird, die Rakel in der vorliegenden Erfindung nicht elektrostatisch geladen. Daher werden in dem tatsächlichen Montagevorgang zum Anbringen elektronischer Teile auf Leiterplatten mittels des doppelseitigen Aufschmelz-Lötverfahrens die montierten elektronischen Teile nicht der elektrostatischen Zerstörung unterworfen.
Überdies werden, wenn die Kunststoffmaske von der Leiterplatte 25 nach dem Abschluss des Druckens angezogen wird, elektrostatische Ladungen wegen Abziehens, wie in 17 veranschaulicht, erzeugt. Jedoch sind allgemein auf der Oberfläche der Leiterplatte 25 kleinste konvexe und konkave Bereiche vorhanden, wegen der Anwesenheit von zum Beispiel einem Lötauge 28, einer Abdeckung 29, einer Displaytinte 30 und einem Mustervorsprung 31, so dass Lücken 32 zwischen der Leiterplatte 25 und der Kunststofffolie 1 existieren. Die Erzeugung der elektrostatischen Ladungen wegen Abziehens ist so gering, dass die aufmontierten elektronischen Teile nie der elektrostatischen Zerstörung unterworfen werden.
Sogar wenn einige elektrostatische Ladungen wegen Abziehens erzeugt werden, werden derartige Ladungen geerdet und abgeführt, bevor die elektrisch leitende Schicht 18 von den Klammern 23 getrennt wird. Daher ist keine Gefahr der elektrostatischen Zerstörung vorhanden.
Sogar nachdem die elektrisch leitende Schicht 18 von den Klammern 23 der Druckvorrichtung getrennt ist, können, wenn ein Kontaktbereich zwischen der Kunststoffmaske und der Leiterplatte verbleibt, die elektrostatischen Ladungen wegen Abziehens erzeugt werden, wenn die Kunststoffmaske von der Leiterplatte abgezogen wird. Das Potential der erzeugten elektrostatischen Ladungen wegen Abziehens ist jedoch so niedrig, dass es keine Probleme geben wird.
Überdies werden die derart erzeugten elektrostatische Ladungen wegen Abziehens auf die gesamte Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht 18 verteilt, so dass deren Potential nie eine solche Höhe erreicht, dass die angebrachten elektronischen Teile zerstört werden, sogar wenn die elektrostatischen Ladungen wegen Abziehens auf der Kunststofffolie 1 verbleiben.
Überdies werden, sogar wenn die elektrostatischen Ladungen wegen Abziehens auf der Kunststofffolie 1 verbleiben, jedes Mal wenn der Lötpastendruck durchgeführt wird, die Ladungen durch die elektrisch leitende Schicht 18, die Klammern 23 und den Erdungsdraht 24 abgeführt.
Die vorstehend erwähnten elektrostatischen Ladungen wegen Abziehens werden nicht nur auf der Kunststoffmaske 1, sondern auch auf der Leiterplatte 25 als Gegenladungen erzeugt. Das Potential der auf der Leiterplatte 25 erzeugten elektrostatischen Ladungen wegen Abziehens ist nicht größer als 50 Volt pro einem Abziehvorgang, so dass, sollten die elektrostatischen Ladungen wegen Abziehens mit einem solchen Potential durch innere Mikroschaltungen wie ROM und RAM fließen, die durch elektrostatische Ladungen verletzbar sind, die Gefahr von deren elektrostatischer Zerstörung minimiert werden kann.
Die Bedingungen für die elektrostatische Aufladung beim Abziehen sind die gleichen wie bei dem doppelseitigen Aufschmelz-Lötverfahren mittels Verwendung einer Metallmaske, das jetzt in allgemeiner Verwendung ist, und elektrostatische Ladungen wegen Abziehens werden auf den Leiterplatten in der gleichen Weise erzeugt, es wird aber elektrostatische Zerstörung durch die elektrostatischen Ladungen wegen Abziehens nicht verursacht.
In der vorliegenden Erfindung wird eine abriebfeste elektrisch leitende Schicht, zum Beispiel eine aus Titan hergestellte elektrisch leitende Schicht 18, auf der unteren Oberfläche der Kunststofffolie 1 bereitgestellt, wodurch die Abriebfestigkeit der Kunststofffolie 1 verbessert wird.
Eine Kunststoffmaske, umfassend eine aus Polyimidharz hergestellte Kunststofffolie 1 mit einer Dicke von 125 μm und eine auf der unteren Oberfläche der Kunststoffmaske 1 durch Sputterabscheidung bereitgestellte, aus Titan hergestellte elektrisch leitende Schicht 18 mit einer Dicke von etwa 2000 Å, wurde unter den gleichen Bedingungen wie für eine Metallmaske einer Prüfung der Verschleißfestigkeit beim Drucken unterworfen. Das Ergebnis war, dass im Wesentlichen in der elektrisch leitenden Schicht 18 bei 15000 Mal Drucken kein Abrieb festgestellt wurde. Dieses Ergebnis zeigt, dass die vorstehende Kunststoffmaske in mindestens mehr als einigen Zehntausend Druckvorgängen verschleißfest sein wird. Auf diese Weise wurde bestätigt, dass diese Kunststoffmaske keine Probleme bei der Verwendung in der Praxis hatte.
Als die Paste werden zusätzlich zu der vorstehend erwähnten elektrisch leitenden Paste auch viele isolierenden Pasten verwendet.
Wenn eine isolierende Paste gedruckt wird, ist es notwendig, einige antistatische Gegenmaßnahmen zu treffen. In diesem Fall kann jedoch die Paste selbst nicht als ein Ladung löschender Weg zur Erdung verwendet werden.
19 zeigt ein zweites Beispiel der Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung, die zum Drucken mit einer solchen isolierenden Paste geeignet ist.
In der in 19 gezeigten Kunststoffmaske 1 ist eine elektrisch leitende Schicht 18a auf der oberen Oberfläche der Kunststoffmaske 1 bereitgestellt, zusätzlich zu der elektrisch leitenden Schicht 18, die auf der unteren Oberfläche der Kunststoffmaske 1 bereitgestellt ist, und die oberen und unteren elektrisch leitenden Schichten 18a und 18 sind durch Verwendung eines elektrisch leitenden Klebmittels 35 an einem Randbereich der Kunststoffmaske 1 elektrisch verbunden.
20 zeigt ein Verfahren zum Drucken einer isolierenden Lötpaste 36 auf einer Leiterplatte durch Verwendung der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske. Die gleichen Bezugsziffern wie in 16 bezeichnen in 20 identische oder entsprechende Teile.
Wenn Drucken durch Verwendung dieser Kunststoffmaske durchgeführt wird, wird die Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht 18a der Kunststoffmaske 1 von der Spitze der Urethanrakel 27 gerieben, so dass positive und negative triboelektrische Ladungen zwischen den beiden erzeugt werden. Jedoch sind diese Ladungen auch geerdet und werden, wie durch die Pfeile gezeigt, durch die obere elektrisch leitende Schicht 18a, das elektrisch leitende Klebmittel 35, die untere elektrisch leitende Schicht 18, die Klammern 23 und den Erdungsdraht 24 abgeleitet. Auf diese Weise können die elektrostatischen Ladungen, die erzeugt werden, wenn Drucken durch Verwendung der isolierenden Lötpaste 36 durchgeführt wird, vollständig abgeleitet werden, und daher besteht keine Gefahr der elektrostatischen Zerstörung der angebrachten elektronischen Teile.
Die vorstehende Kunststoffmaske kann nicht nur für das Drucken mittels Verwendung der isolierenden Paste, sondern auch für das Drucken mittels Verwendung von elektrisch leitender Paste verwendet werden.
21 zeigt ein drittes Beispiel der Kunststoffmaske. In dieser Kunststoffmaske ist das in 19 gezeigte elektrisch leitende Klebmittel 35 durch eine Metallfolie 37 ersetzt, durch welche die obere und die untere elektrisch leitende Schicht 18a und 18 elektrisch verbunden sind.
In diesem Fall kann ein herkömmliches, nichtleitendes Klebmittel als das Klebmittel 5 verwendet werden, um ein Maschensieb 4 an der Kunststofffolie 1 haften zu lassen. Wenn jedoch das gleiche, elektrisch leitende Klebmittel 35 wie in 19 an Stelle des herkömmlichen, nichtleitenden Klebmittels verwendet wird, kann die Leitung zwischen der oberen und der unteren elektrisch leitenden Schicht 18a und 18 sichergestellt werden.
Die Leitung zwischen der oberen und der unteren elektrisch leitenden Schicht 18a und 18 kann mittels unterschiedlicher Verfahren verwirklicht werden, zum Beispiel wird eine Metallfolie oder ein Zuleitungsdraht von jeder der elektrisch leitenden Schichten 18a und 18 bis zu der Stelle des Maskenrahmens aus Metall 3 (mit Bezug auf 13), die eng an dem Körper der Druckvorrichtung befestigt ist, ausgedehnt, so dass die obere und die untere elektrisch leitende Schicht 18a und 18 mittels der Metallfolie oder des Zuleitungsdrahtes durch den Maskenrahmen aus Metall 3 verbunden sind.
Die vorstehend erwähnte Kunststoffmaske kann nicht nur zum Drucken durch Verwendung einer Lötpaste, sondern auch zum Drucken durch Verwendung anderer Pasten benutzt werden.
Eine weitere, erwähnte Kunststoffmaske für das Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kunststofffolie, umfassend mindestens einen eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der eine Vielzahl von schlitzförmigen Durchgangslöchern umfasst, die in einer Kopf-zu-Schwanz-Anordnung ausgebildet sind, mit einem gemeinsamen Verstärkungsbereich zwischen jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher in der Kopf-zu-Schwanz-Anordnung in einer Vielzahl von Reihen, wobei die längere Seite von jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher Seite an Seite positioniert ist.
Die vorstehend erwähnte Kunststoffmaske und ein Verfahren zum Pastendruck durch Verwendung dieser Kunststoffmaske wird jetzt erklärt.
22 bis 24 zeigen ein erstes spezifisches Beispiel der vorstehenden Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung.
22 ist eine teilweise, vergrößerte Ansicht eines eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereiches, der kleinste schlitzförmige Durchgangslöcher in einem in 24 gezeigten Halbätzbereich umfasst.
23 ist eine Querschnittsansicht der Kunststoffmaske, aufgenommen auf der Linie A-A' von 22.
24 ist eine Gesamt-Grundrissansicht der Kunststoffmaske, welcher deren Struktur zeigt.
Mit Bezug auf 24 ist der Maskenrahmen 3 ein rechteckiges Aluminiumrohr. Auf dem Maskenrahmen 3 ist ein Polyester-Maschensieb 4 mit etwa 180 bis 225 Maschen, unter Aufbringung einer vorbestimmten Spannung darauf, fest angebracht. Das Polyester-Maschensieb 4 beinhaltet einen ausgeschnittenen Bereich in dem Mittelteil davon, und eine aus Polyimid hergestellte Kunststofffolie 1 mit einer Dicke von 125 μm ist durch Verwendung eines Klebmittels 5 auf das Polyester-Maschensieb 4 geklebt, so dass sie dessen ausgeschnittenen Bereich bedeckt.
In der Kunststofffolie 1 sind große Durchgangslöcher 19 für große elektronische Teile, mittlere Durchgangslöcher 20 für gewöhnliche elektronische Teile und Mikro- Durchgangslöcher 21 für elektronische Teile mit feinem Abstandsmaß ausgebildet, wie in 24 veranschaulicht.
Ein die Mikro-Durchgangslöcher 21 beinhaltendes Gebiet bildet den Halbätzbereich 22, der dünner als andere Gebiete gemacht wird, mit einer Dicke in dem Bereich von etwa 15 bis 25 μm.
Der Halbätzbereich 22, welcher die vorstehend erwähnten Mikro-Durchgangslöcher 21 beinhaltet, hat eine Struktur wie in 22 und 23 gezeigt.
Jedes Mikro-Durchgangsloch 21 ist schlitzförmig und in der Kopf-zu-Schwanz-Anordnung mit einem gemeinsamen Verstärkungsbereich zwischen jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher in einer Vielzahl von Reihen ausgebildet, wobei die längere Seite von jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher Seite an Seite, mit einer engen dazwischen ausgebildeten Rippe, positioniert ist.
Mit Bezug auf 22 bezeichnen die Bezugsziffern 21a, 21b und 21c spezifische schlitzförmige Mikro-Durchgangslöcher; Bezugsziffer 38 bezeichnet die enge Rippe, die zwischen den schlitzförmigen Durchgangslöchern 21a, 21b und 21c ausgebildet ist; und die Bezugsziffern 39a und 39b bezeichnen den gemeinsamen Verstärkungsbereich zwischen jedem der schlitzförmigen Durchgangslöchern 21a, 21b und 21c.
In jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher 21a, 21b und 21c sind die entgegengesetzten Endbereiche 40 abgerundet, wodurch die Konzentration von Spannung an den Endbereichen jedes schlitzförmigen Durchgangsloches 21a, 21b und 21c vermieden wird.
Die Beziehung der vorstehend erwähnten schlitzförmigen Durchgangslöcher 21a, 21b und 21c und der gemeinsamen Verstärkungsbereiche 39a und 39b kann auch so betrachtet werden, dass ein herkömmliches enges rechteckiges Durchgangsloch 66, wie in 25(a) gezeigt, mit den beiden gemeinsamen Verstärkungsbereiche 39a und 39b wie in 25(b) gezeigt überbrückt wird, so dass als Folge davon die drei geteilten schlitzförmigen Durchgangslöcher 21a, 21b und 21c, wie in 25(b) gezeigt, gebildet werden.
Mit Bezug auf 25(b) wird jetzt ein Beispiel eines aus den drei geteilten schlitzförmigen Durchgangslöchern 21a, 21b und 21c zusammengesetzten schlitzförmigen Durchgangsloches 21 in Bezug auf dessen Abmaße erklärt.
Die Länge (L) der längeren Seite des schlitzförmigen Durchgangsloches 21 beträgt zum Beispiel 1320 μm, die Breite (W) der Öffnung des schlitzförmigen Durchgangsloches 21 beträgt zum Beispiel 150 μm, und die Breite (t) des gemeinsamen Verstärkungsbereiches 39a und 39b beträgt zum Beispiel 120 μm.
Der Krümmungsradius des abgerundeten Endbereiches von jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher 21a, 21b und 21c beträgt 60 μm.
Eine aus Titan hergestellte, elektrisch leitende Schicht 18 mit einer Dicke von etwa 2000 Å ist auf der unteren Oberfläche der Kunststofffolie 1, für die Verbesserung der Kunststofffolie 1 und zur antistatischen Behandlung, mittels Sputter-Abscheidung bereitgestellt.
Die Kunststoffmaske mit einem derartigen Verstärkungsbereich 39a, 39b zwischen den schlitzförmigen Durchgangslöchern 21a, 21b und 21c, wie in 22 gezeigt, kann leicht durch geeignete Auswahl der Form einer Licht abschirmenden Aperturmaske für die Bestrahlung der Kunststofffolie 1 mit einem Excimerlaserstrahl und durch die Einstellung der Energiedichte des verwendeten Excimerlaserstrahls und der Anzahl von dessen Bestrahlungspulsen erzeugt werden.
Mit Bezug auf 26 und 27 wird jetzt ein Verfahren zum Drucken einer elektrisch leitenden Lötpaste 26 auf eine Leiterplatte 25 zum Anbringen elektronischer Teile darauf mittels Verwendung der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske erklärt.
26 zeigt das Druckverfahren zum Drucken der Lötpaste durch Verwendung der Kunststoffmaske von Oben gesehen. 27 zeigt das in 26 gezeigte Druckverfahren, von hinter einer Rakel aus gesehen. Dieses Druckverfahren ist im Wesentlichen das Gleiche wie das herkömmliche Verfahren, das bereits mit Bezug auf 32 und 33 erklärt wurde, so dass dessen Erklärung in Einzelheiten weggelassen wird.
Wenn Pastendruck mittels Verwendung der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske durchgeführt wird, dringt eine weiche Urethanrakel 27, welcher in der Richtung des Pfeils bewegt wird, während des Pastendrucks in jedes der schlitzförmigen Mikro-Durchgangslöcher 21a, 21b und 21c ein, so dass die Rippe 38 in der Bewegungsrichtung der Rakel 27 gezogen wird, die schlitzförmigen Mikro-Durchgangslöcher 21a, 21b und 21c jedoch durch die gemeinsamen Verstärkungsbereiche 39a und 39b unbeweglich gehalten werden. Überdies verhindern die gemeinsamen Verstärkungsbereiche 39a und 39b das Eindringen der Rakel 27 in die schlitzförmigen Mikro-Durchgangslöcher 21a, 21b und 21c. Auf diese Weise wird die Rippe 38 nicht verbogen, weil die auf sie angewendete Kraft im Vergleich mit herkömmlichen Rippen, die nicht die vorstehend erwähnten gemeinsamen Verstärkungsbereiche 39a und 39b haben, bedeutend verringert wird. Daher tritt mit der Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung kein falsches Drucken, wie dies durch das Kleben der Pasten in den angrenzenden Durchgangslöchern verursacht wird, auf.
Pastendruck einer Lötpaste 26, die kugelförmige feste Lötteilchen mit einer Teilchengröße von 20 bis 44 μm umfasst, mit einer Viskosität von 1000 bis 3000 p, wurde tatsächlich unter Verwendung der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske mit einer flachen, aus Urethan-Elastomer hergestellten Rakel mit einer Shore-Härte von 90 unter den Bedingungen durchgeführt, dass der Neigungswinkel der flachen Rakel auf 60°, der Andruck zum Drucken auf 1,0 kg und die Rakelgeschwindigkeit auf 10 mm/sec eingestellt wurde.
Zum Vergleich wurde mittels Verwendung einer herkömmlichen Kunststoffmaske mit engen rechteckigen schlitzförmigen Durchgangslöchern 66 ohne die Verstärkungsteile, wie in 25(a) gezeigt, Pastendruck unter den gleichen Bedingungen wie vorstehend erwähnt durchgeführt. Das Ergebnis war, dass die maximale Verbiegung der Rippe so groß wie 119 μm war, was anzeigt, dass die Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung eine zur Verwendung in der Praxis ausreichende Wirkung der Verbiegungsverhinderung auf deren Rippen hat.
28 zeigt ein zweites Beispiel der Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung, welche einen oder mehrere Verstärkungsbereiche an jedem von deren schlitzförmigen Durchgangslöchern hat.
In diesem zweiten Beispiel der Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung sind die entgegengesetzten Endbereiche von jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher 21a, 21b und 21c nicht abgerundet, sondern winkelig, im Gegensatz zu den schlitzförmigen Durchgangslöchern 21a, 21b und 21c des ersten Beispiels, wie in 22 gezeigt.
Wenn die entgegengesetzten Endbereiche von jedem der schlitzförmigen Durchgangslöcher 21a, 21b und 21c nicht abgerundet sind, sonder winkelig bleiben wie in diesem zweiten Beispiel, neigen die Basisbereiche der Rippe 38 dazu, im Vergleich mit denjenigen in dem ersten Beispiel stärker ermüdet zu werden. In der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Verbiegung der Rippe 38 so gesteuert, dass sie durch die gemeinsamen Verstärkungsbereiche 39a und 39b minimiert wird, so dass die Ermüdung der Basisbereiche der Rippe 38 nicht zu einem wesentlichen Problem wird.
Wie in 29(a) bis 29(c) veranschaulicht, wird wenn die Anzahl der Verstärkungsbereiche 39a und 39b erhöht wird, um die Anzahl der geteilten schlitzförmigen Durchgangslöcher zu erhöhen, die Wirkung der Verhinderung von Biegung auf die jeweiligen Rippen 38 bedeutend erhöht, so dass die Verbiegung jeder Rippe 38 zu verringert wird.
Wenn überdies die Verstärkungsbereiche 39a und 39b in einer Linie in der Bewegungsrichtung der Rakel angeordnet werden, werden die Rippen 38 durch die in einer Linie angeordneten Verstärkungsbereiche 39a und 39b unterstützt, so dass die Verbiegung der Rippen 38 noch wirksamer verhindert werden kann.
Als das Material für die Kunststofffolie für die vorstehende Kunststoffmaske können die gleichen Materialien, wie die für die vorstehend beschriebenen Kunststofffolien zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, ebenfalls bevorzugt verwendet werden. Die Bereitstellung einer elektrisch leitenden Schicht, die Dicke und der Biegeelastizitätsmodul der vorstehend erwähnten Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung treffen in gleicher Weise auf die vorstehend erwähnte Kunststoffmaske zu. Das Material für die additive Maske und die Halbätzmaske ist gewöhnlich Nickel, welches viel weicher ist als SUS304, das für eine Ätzmaske verwendet wird. Wenn daher ein Fremdmaterial 33 oder ein durch nicht gleichmäßiges Löten gebildeter konvexer Bereich 34 auf einem Lötauge 28 für eine Leiterplatte vorhanden ist, wie in 30(a) veranschaulicht, wird in dem Rippenbereich eines Durchgangsloches 61 einer Metallmaske 60 leicht eine Verformung 62 gebildet, wie in 30(b) und 30(c) veranschaulicht, so dass die Paste 16 aus dem verformten Bereich während des nachfolgenden Schrittes des Pastendrucks, wie in 30(d) veranschaulicht, in den rückseitigen Bereich der Metallmaske eindringt. Letztes Endes wird unsauberer Druck mit einem Kurzschluss 64 und Lötkugeln 65, wie in 30(e) veranschaulicht, erzeugt.
In scharfem Gegensatz hierzu ist die Kunststoffmaske 50 flexibel und daher in der Lage, in engen Kontakt mit der Oberfläche einer Leiterplatte zu gelangen, wie in 31(a) veranschaulicht; und wenn die Kunststoffmaske von der Leiterplatte abgezogen wird, geht die Kunststoffmaske 50 wegen ihrer Flexibilität, wie in 31(b) veranschaulicht, ohne irgendwelche Verformung schnell in ihre ursprüngliche, flache Form zurück. Daher tritt im Vergleich zu den herkömmlichen Metallmasken das vorstehend erwähnte unsaubere Drucken bei der Kunststoffmaske 50 selten auf.
Überdies werden die additive Maske und die Halbätzmaske mittels Galvanisieren hergestellt, und die galvanisierte Oberfläche hat eine leichte Rauhigkeit, so dass, wenn eine Paste, welche verhältnismäßig weiche Teilchen enthält, wie eine Lötpaste, hinter die Maske eindringt, die festen Teilchen zwischen einem Druckmaterial und der Maske zusammengedrückt und an deren rauen Oberfläche festgehalten werden. Die an der Rückseite der Metallmaske festgehaltenen festen Teilchen verhindern den enge Kontakt der Maske mit dem Druckmaterial, und wenn die festen Teilchen in die Durchgangslöcher eindringen, wird deren Pastendurchgangsleistung bedeutend verringert.
Im Gegensatz hierzu hat die Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung eine äußerst weiche Oberfläche, und im Wesentlichen werden keine in der Paste enthaltenen festen Teilchen an der Rückseite der Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung festgehalten, so dass der Pastendruck ohne die Bildung von Lücken zwischen der Kunststoffmaske und dem Druckmaterial wiederholt werden kann.
Auf diese Weise kann gemäß dem Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung ein Pastenmuster, welches genau dem Muster der in der Kunststoffmaske der vorliegenden Erfindung erzeugten Durchgangslöcher entspricht, mit hoher Qualität und hoher Genauigkeit auf einem Druckmaterial gedruckt werden.
Überdies kann gemäß dem Pastendruckverfahren der vorliegenden Erfindung der Pastendruck eine Anzahl von Malen ohne die Notwendigkeit des Abwischens oder Reinigens der Rückseite der Kunststoffmaske wiederholt werden.

Claims

Pastendruckverfahren unter Verwendung einer Kunststoffmaske für den Pastendruck, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: enges Inkontaktbringen der Kunststoffmaske umfassend eine Kunststofffolie mit mindestens einem eine Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich, der mindestens ein Durchgangsloch umfasst, mit einem Druckmaterial, Füllen von jedem der Durchgangslöcher in dem die Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich mit einer Paste, die feste Teilchen umfasst, durch Verteilen und Andrücken der Paste auf der Kunststoffmaske und Entfernen der Kunststoffmaske von dem Druckmaterial, wodurch auf dem Druckmaterial ein Pastenmuster gebildet wird, das dem Muster der Durchgangslöcher in dem die Durchgangsöffnung enthaltenden Bereich entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststoffmaske verwendet wird, worin die Tiefe von jedem der Durchgangslöcher, gemessen von der oberen Oberfläche der Kunststoffmaske zum engsten Bereich von jedem der Durchgangslöcher, nicht mehr als 1/2 der Teilchengröße der in der Paste enthaltenen festen Teilchen ist und wobei die Öffnung des engsten Bereichs enger ist als die Öffnung an der oberen Oberfläche und an der unteren Oberfläche.
Pastendruckverfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe 25 μm oder weniger beträgt.
Pastendruckverfahren wie in Anspruch 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe 10 μm oder weniger beträgt.
Pastendruckverfahren wie in Anspruch 3 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe 5 μm oder weniger beträgt.
Pastendruckverfahren wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmaske eine Dicke von 10 bis 500 μm und einen Biegeelastizitätsmodul von 196 bis 4.900 MPa (20 bis 500 kp·mm^–2) aufweist.