JP4347294B2 - プリント基板を、レーザーで構造化可能な熱硬化性ソルダストップラッカーおよびエレクトロレジストでコーティングするための方法および装置 - Google Patents
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Description
この塗布技術は、いくつかの問題をもたらす。これらは、特に、幅および高さが100μmである高精細導体のエッジ領域の被覆である。500〜1,200mPasの粘度で塗布されたラッカーは、関連する粘度の低下のため、特に乾燥時に導体のエッジ部から流れ落ちる。この問題は、揮発性溶媒の使用および充填剤の添加による高いチクソトロピーによって解決される。コーティングされたプリント基板は、まず初めに、パタノスター型炉において低温で空気乾燥される。これにより、導体の上でラッカーが乾燥する。その後、温風による実際の乾燥が行われる。
既存のソルダストップラッカーは、さらなる小型化の追求のために、新しい問題に直面している。これにより、特に現像の不確実性という負の効果を有する。これらの問題はすべて、レーザーで構造化可能なソルダストップラッカーを用いることによって解決することができる。これにより、はんだ付けパッドおよびドリル孔の残りのリング部分だけがCO2レーザーによってラッカーが付着していない状態になる。現像処理は必要ない。従って、高分子廃棄物が生じることがない。レーザーは高い精度で位置調整することができる。フィルムのオフセットといった問題は生じることがない。非感光性熱硬化性ソルダストップラッカーの使用は現時点では成功していない。その理由は、ラッカーフリーのドリル孔を確保できる塗布方法が無いためである。
この速いコーティング速度は、ドイツ特許出願DE10131027A1(表題: 木/プラスチックおよび金属表面を高速コーティングするための方法および装置)にも記載されている。これにより、照射により硬化する粉末塗料は、粉末塗料用貯蔵容器から溶融ロールを介して供給されることが好ましい。これは、単に熱硬化性ラッカーの場合には硬化反応および凝集が生じてしまうので実施不可能である。下側をコーティングするには、溶融ロールを粉末塗料用貯蔵容器に計量無しで浸す。熱硬化性ラッカーの場合、これによって貯蔵材料が硬化してしまう。
ラッカーフリーのドリル孔も、現行の塗布プロセスでは保証することができない。
本発明による装置の好ましい実施態様は、請求項2〜6の主題である。
(i)プリント基板を、前記プリント基板の下側をコーティングするためのコーティングユニットを1つのみ有するロールコーティング機へと供給する工程、
(ii)25℃における粘度が4,000〜12,000mPasであるソルダストップラッカーまたはエレクトロレジストまたは粉体塗料を計量する工程、
(iii)前記プリント基板の下側に前記ラッカーを塗布する工程、
(iv)前記コーティングされたプリント基板を、前記ラッカーの粘度を300mPas未満にまで下げるまたは前記粉体塗料の粘度を500mPas未満にまで下げるのに十分な時間および温度で乾燥させることによって、前記ラッカーを硬化させ且つ前記ラッカーを非粘着性にする工程、および
(v)前記プリント基板をひっくり返し、前記工程(i)〜(iv)を同じロールコーティング機またはさらに別のロールコーティング機で行う工程、を含んでなる。
本発明による方法の好ましい実施態様は、請求項8〜10の主題である。
前記ソルダストップラッカーまたはエレクトロレジストの好ましい実施態様は、請求項13〜17の主題である。
第1計量ロール(5)と第2計量ロール(9)とによって層の厚みを調節した後、ラッカーの存在していないエッジ部は、厚みが約30〜150μmであるフィルムによって達成される。前記フィルムは、固定された第2計量ロール(9)に貼り付けられており、コーティング領域には作用しない。即ち、第2計量ロール(9)は、所望のコーティング領域をプラスチックフィルムを剥離することによって自由に設定できるようにプラスチックフィルムで覆われている固定された計量ロールである。
その後、このラッカーは、逆方向に走行する第1計量ロール(5)によって、アプリケータロール(4)の平坦(Rz=5〜10μm)かつ柔軟(ショアA硬度=20〜40)であるゴム表面へと転写、好ましくは5,000〜15,000mPasの粘度、0.2〜4m/min、より好ましくは0.5〜4m/min、最も好ましくは1〜4m/minの速度および好ましくは10〜100μm、より好ましくは10〜70μm、さらに好ましくは20〜70μmの層厚で、プリント基板(1)の下側に塗布される。粉末ソルダストップラッカーを塗布する場合、各ロールおよびコーティングされるべきプリント基板を、コーティングの必要粘度が得られる温度まで加熱する。
実施例1
プリント基板: NEMA準拠のFR4型 300mm x 420mm x 1.5mm
導体の高さ: 最大100μm
導体の幅: 150μm
ソルダストップラッカー:100重量部のFa.Vantico AG社製Probimer 65 + 5重量部のγ−ブチロラクトン
ロールコーティング機:Fa.Burkle社製のRC
ゴムコーティング: 100mm
ショアA硬度: 30
Rz: 5μm
ギャップ幅: 100μm
湿式塗布: 50μm
速度: 2m/min
赤外線照射器: 波長が2μmである第1照射器、波長が4μmである第2照射器
循環空気の温度: 120℃
乾燥機の長さ: 4m
結果
乾燥フィルムの厚み: 30μm
導体の高さが100μmである場合のエッジ領域のコーティング: 11μm
ドリル孔径が300〜1,000μmである場合のドリル孔へのラッカーの付着: 無し
プリント基板(2):NEMA準拠のFR4型 300mm x 420mm x 1.5mm
導体の高さ: 最大100μm
導体の幅: 150μm
ソルダストップラッカー(1):Fa.Bakelite AG社製の、メチルグリコール中の125重量部(80重量%)のRutapox VE 3746 + 0.5重量部のBASF社製の2−エチル−4−メチルイミダゾール
粘度: 25℃において9,500mPas
160℃で1時間硬化させた後のTG: 155℃
ロールコーティング機:Fa.Burkle社製のRC
ゴムコーティング: 100mm
ショアA硬度: 30
Rz: 5μm
ギャップ幅: 100μm
湿式塗布: 50μm
速度: 2m/min
赤外線照射器: 波長が2μmである第1照射器、波長が4μmである第2照射器
循環空気の温度: 120℃
乾燥機の長さ: 4m
160℃で1時間硬化。
コーティングの結果
乾燥フィルムの厚み: 30μm
導体の高さが100μmである場合のエッジ領域のコーティング: 11μm
ドリル孔径が300〜1,000μmである場合のドリル孔へのラッカーの付着: 無し
レーザーによる構造化の結果
CO2レーザーによる構造化: はんだ付けパッドに灰残留物は残らなかった。
はんだ付けの結果
ドリル孔およびはんだ付けパッドは、はんだ材料できれいに湿っていた。
プリント基板: NEMA準拠のFR4型 300mm x 420mm x 1.5mm
導体の高さ: 最大100μm
導体の幅: 100μm
160℃で1時間硬化させた後のTG: 150℃
ロールコーティング機:Fa.Robert Burkle GmbH Freudenstadt社製のRC
ゴムコーティング: 100mm
ショアA硬度: 30
Rz: 5μm
ギャップ幅: 120μm
湿式塗布: 50μm
転写量: 42容積%
速度: 2m/min
赤外線照射器: 波長が2μmである第1照射器、波長が4μmである第2照射器
循環空気の温度: 120℃
乾燥機の長さ: 4m
結果
乾燥フィルムの厚み: 30μm
導体の高さが100μmである場合のエッジ領域のコーティング: 11μm
ドリル孔径が300〜1,000μmである場合のドリル孔へのラッカーの付着: 無し
プリント基板のエッジ領域: 5mm厚のラッカーが付着していた。
レーザーによる構造化の結果
CO2レーザーによる構造化: はんだ付けパッドに灰残留物は残らなかった。
燃焼ガス: ハロゲンを含有していなかった。
はんだ付けの結果
ドリル孔およびはんだ付けパッドは、はんだ材料できれいに湿っていた。
プリント基板: NEMA準拠のFR4型 300mm x 420mm x 1.5mm
導体の高さ: 最大100μm
導体の幅: 100μm
ロールコーティング機:Fa.Robert Burkle GmbH Freudenstadt社製のRC
ゴムコーティングの厚み: 100mm
ショアA硬度: 30
Rz: 5μm
計量ロール(5)と(9)との間のギャップの幅: 120μm
湿式塗布: 50μm
転写量: 42容積%
右端の空きスペースにおける、計量ロール(9)上のテフロンフィルム:
410mm
速度: 2m/min
赤外線照射器: 波長が2μmである第1照射器、波長が4μmである第2照射器
循環空気の温度: 120℃
乾燥機の長さ: 4m
プリント基板: NEMA準拠のFR4型 300mm x 420mm x 1.5mm
導体の高さ: 最大100μm
導体の幅: 100μm
粘度: 110℃において14.00mPas
粒径: 10〜20μm
160℃で1時間硬化させた後のTG: 160℃
ロールコーティング機:Fa.Robert Burkle GmbH Freudenstadt社製のH RC
ゴムコーティングの厚み: 10mm
ショアA硬度: 30
Rz: 5μm
アプリケータロール(4)および計量ロール(5)および(9)の温度: 110℃
プリント基板の温度: 110℃
右端の空きスペースにおける、計量ロール(9)上のテフロンフィルム: 410mm
計量ロール(5)と(9)との間のギャップの幅: 50μm
乾式塗布: 30μm
転写量: 60容量%
速度: 3m/min
赤外線照射器: 波長が2μmである第1照射器、波長が4μmである第2照射器
循環空気の温度: 140℃
乾燥機の長さ: 4m
結果
第1コーティング
乾燥フィルムの厚み: 30μm
導体の高さが100μmである場合のエッジ領域のコーティング: 11μm
ドリル孔径が300〜1,000μmである場合のドリル孔へのラッカーの付着: 無し
プリント基板のエッジ領域:5mm厚のラッカーが付着していた。
結果
第2コーティング
乾燥フィルムの厚み: 30μm
導体の高さが100μmである場合のエッジ領域のコーティング: 12μm
ドリル孔径が300〜1,000μmである場合のドリル孔へのラッカーの付着: 無し
プリント基板のエッジ領域: 5mm厚のラッカーが付着していた。
レーザーによる構造化の結果
CO2レーザーによる構造化: はんだ付けパッドに灰残留物は残らなかった。
燃焼ガス: ハロゲンを含有していなかった。
はんだ付けの結果
ドリル孔およびはんだ付けパッドは、はんだ材料できれいに湿っていた。
(2) ロールコーティング機
(3) ゴム引きリードロール
(4) ゴム引きアプリケータロール
(5) 計量ロール
(6) 貯蔵容器
(7) プリント基板を移送するための手段
(8) コーティングナイフ
(9) 計量ロール
(10) 銅導体
(11) ソルダストップラッカーを移送するための手段
(12) スクリーンケース
(13) 回転装置
(14) 導体のエッジ領域のコーティング
Claims (17)
- プリント基板(1)をソルダストップラッカーまたはエレクトロレジストでコーティングするための装置であって、
前記装置は少なくとも1種のロールコーティング機(2)を含んでなり、
前記ロールコーティング機(2)は、上方ゴム引きガイドロール(3)と、下方ゴム引きアプリケータロール(4)と、前記アプリケータロール(4)と共に計量ギャップを形成する第1計量ロール(5)と、前記ロールコーティング機(2)の上方に配置されているソルダストップラッカーまたはエレクトロレジスト用貯蔵容器(6)と、プリント基板を移送するための手段(7)と、ソルダストップラッカーを乾かすための手段(11)と、コーティングされたプリント基板をひっくり返すための装置とを有し、そして、
前記ロールコーティング機(2)は、プリント基板の下側をコーティングするためのコーティングユニットのみ有する、
ことを特徴とする前記装置。 - 前記アプリケータロール(4)が、20〜40のショアA硬度と5〜10μmの粗さRZとを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記アプリケータロール(4)と前記第1計量ロール(5)との間にくさび形コーティングナイフ(8)をさらに含んでなる、請求項1に記載の装置。
- 前記第1計量ロール(5)と共に計量ギャップを形成する第2計量ロール(9)をさらに含んでなり、そして前記第1計量ロール(5)の上には貯蔵容器(6)または粉末ソルダストップラッカーを用いる場合のスクリーンケース(12)が配備されている、請求項1に記載の装置。
- 前記第1計量ロール(5)および前記第2計量ロール(9)は加熱することが可能である、請求項4に記載の装置。
- 前記第2計量ロール(9)は、所望のコーティング領域をプラスチックフィルムを剥離することによって自由に設定できるように前記プラスチックフィルムで覆われている固定された計量ロールである、請求項4または5に記載の装置。
- プリント基板(1)をソルダストップラッカーまたはエレクトロレジストでコーティングするための方法であって、前記方法は、
(i)プリント基板(1)を、前記基板の下側をコーティングするためのコーティングユニットのみ有するロールコーティング機へと供給する工程と、
(ii)25℃における粘度が4,000〜15,000mPasであるソルダストップラッカーもしくはエレクトロレジストを計量する工程と、
(iii)前記プリント基板(1)の下側に前記ソルダストップラッカーもしくはエレクトロレジストを塗布する工程と、
(iv)前記コーティングされたプリント基板(1)を、前記ラッカーの粘度を300mPas未満にまで下げるまたは前記エレクトロレジストの粘度を500mPas未満にまで下げるのに十分な時間および温度で乾燥させることによって、前記ソルダストップラッカーもしくはエレクトロレジストを硬化させ且つ前記ソルダストップラッカーもしくはエレクトロレジストを非粘着性にする工程と、
(v)前記プリント基板をひっくり返し、前記工程(i)〜(iv)を同じロールコーティング機または別のロールコーティング機で行う工程と、を含んでなる。 - 工程(iv)は、100〜120℃の温度で、10秒間〜1分間行われる、請求項7に記載の方法。
- 前記ラッカーを、0.2〜4m/min、好ましくは0.5〜4m/min、最も好ましくは1〜4m/minのロール速度で、10〜100μmの層厚で塗布する、請求項7に記載の方法。
- 前記ソルダストップラッカーまたは前記エレクトロレジストが、50〜100重量%の固形分と5,000〜15,000mPasの粘度とを有する、請求項7に記載の方法。
- 前記ソルダストップラッカーまたは前記エレクトロレジストが、本質的に充填剤を含有していない、請求項7に記載の方法。
- 前記ソルダストップラッカーまたは前記エレクトロレジストが、熱硬化性または放射線硬化性である、請求項7に記載の方法。
- 前記ソルダストップラッカーまたは前記エレクトロレジストが、ハロゲンを含有していない、請求項7に記載の方法。
- 前記ソルダストップラッカーまたは前記エレクトロレジストが、120℃よりも高い沸点を有する溶媒を5〜20重量%の量で含有する、請求項7に記載の方法。
- 前記ソルダストップラッカーまたは前記エレクトロレジストが、ハロゲンを含有していないエポキシ樹脂を含んでなる、請求項7に記載の方法。
- 前記ソルダストップラッカーまたは前記エレクトロレジストが、80〜120℃の温度における粘度が10,000〜15,000mPasである熱硬化性粉末状ソルダストップラッカーである、請求項7に記載の方法。
- 請求項7〜10に記載の方法を用いて得られるプリント基板。
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