專利名稱：用于絲網印刷的刮板及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種用于絲網印刷工藝的刮板，它可用來在例如集成電路塊和大規模集成電路塊的印刷線路板上進行焊劑(solder paste)的印刷，或者是在各種電路板上較厚地印刷銅之類導電油墨，所述電路板包括一復合集成電路、一陶瓷多層線路板、包括一高頻過濾器以及制造過程中各種電子元件的復合陶瓷電子元件。
在用刮板來印刷焊劑時，刮板通常是用尿烷橡膠制造的。然而，最近有人用一種由尿烷橡膠和一金屬片整體成形的單個元件來作刮板。該刮板的自由端的形狀是劍狀、帶角度的形狀或平的形狀。如
圖1所示，通過采用這樣一種刮板40可將焊劑32印刷到一印刷線路板30上。一絲網面罩31憑藉刮板40的移動而壓抵印刷線路板30，這樣焊劑32便透過絲網面罩31而印刷到印刷線路板30上，然而，由于所述焊劑是由活性助熔劑和Sn-Pb系列的軟焊料混合并加以攪拌而成的，所以具有較高的粘性。因此，如果焊劑32在刮壓時未被刮板充分地滾壓，那么使焊劑32朝著絲網面罩31之開口33的充填工作便受到影響，因而導致印刷質量下降。
此外，于開始印刷過程之前，在將刮板40設置在絲網面罩31上時會產生一個問題。在這種情況下，如圖2所示，刮板40受到一個力(壓曲載荷)W，這個力使得刮板40趨向于平行絲網面罩31。因此，刮板40便被壓彎，刮板40的自由端40a在刮板40的前進方向X或與其相反的方向上是彎曲的。當刮板40的自由端40a在與刮板40的前進方向X相反的方向上彎曲的情況下，與刮板40的前進方向X相反的方向便與刮板40受到印刷壓力而偏離的那一個方向相一致，這樣便沒有問題了。然而，如果當刮板40的自由端40a在刮板40前進的方向上彎曲的話，刮板40便不能平滑和穩定地刮壓焊劑32，這樣就不能進行正確的刮壓。特別是，當刮板40的自由端較薄的情況下，例如在一金屬刮板、一劍狀刮板或刮壓的角度接近90°的情況下，刮板40的自由端40a偏轉角度會變得更加不穩定。刮板40之自由端40a的這種偏轉方向的不穩定性在利用篩網網眼于一電子元件上進行導電油墨或類似物的印刷時會變得更加明顯。
因此，為了消除上述已有技術刮板中的缺點，本發明的一個主要目的在于，提供一種用于絲網印刷的刮板，該刮板的壓邊具有一特別的形狀，因而能改善滾壓特性和焊劑的印刷質量。
本發明的另一個目的在于，提供一種總是能使壓邊取向在一適于進行刮壓之方向上的刮板，因而提高了刮板設置的可靠性。
為了完成本發明的第一目的，提供了一種根據本發明一實施例的絲網印刷用刮板，它包括一由一金屬片形成的刮板本體，它具有一刮壓面以及一在刮壓面上凸彎的壓邊；其中，當將刮板來進行刮壓時，所述刮壓面取向在刮板的前進方向上，而凸彎壓邊的曲率中心則大致沿水平方向延伸。
根據本發明的一個實施例，由于刮板本體的壓邊是凸彎的，因而當使刮板基本上垂直進行刮壓時所述凸彎壓邊的曲率中心是大致沿水平方向延伸的，凸彎壓邊和絲網面罩的表面之間的接觸線位置是相應于刮壓的進程而變化的。于是，因為在凸彎壓邊很多位置上都發生磨損，所以刮板本體的使用壽命得以延長，而目印刷的壓力也大致均勻。
同時，由于在刮壓時焊劑與刮板本體的刮壓面接觸，而且刮板受到推動而從凸彎壓邊的上部朝著凸彎壓邊和刮壓面之間的一邊界部分轉動，所以焊劑可以進行讓人滿意的滑動，并且被平滑地壓入一絲網面罩的諸開口中。
此外，因為設置凸彎壓邊增加了刮板本體之自由端的厚度，所以可以減小刮板本體自由端的變形。因此就可以避免由于刮板本體自由端的變形，使焊劑未被刮板刮走而殘留在絲網面罩上的問題。
另一方面，為了達到本發明的第二目的，提供了一種根據本發明又一實施例的用于絲網印刷的刮板，包括一由一金屬片形成的刮板本體，它具有一刮壓面以及一總體凸彎的刮壓面；其中，當用刮板來進行刮壓時，所述刮壓面取向在刮板的前進方向上，而刮壓面的曲率中心則大致沿水平方向延伸。
根據本發明的又一個實施例，可以將刮板本體的刮壓面總體地凸彎，當使刮板大致垂直地進行刮壓時，凸彎刮壓面的曲率中心大致沿水平方向延伸。因此，當將刮板本體放到絲網面罩上時，盡管刮板本體在撓曲的過程中受到了壓曲載荷，但是刮板本體只會較最初的彎曲狀態再彎折一點，這樣，刮板本體的自由端便可以保持成面對與刮板前進方向相反的方向，而且不改變它的方向。因此，該刮板可以被有利地用來進行刮壓，刮板本體的自由端總是取向在相對于刮板前進方向的那一個方向上。
本發明的這些和其它一些目的和特征將通過下文結合附圖對本發明各較佳實施例所作的描述而變得清楚起來。
圖1是利用一已有技術的刮板進行一印刷過程的視圖(已經參照過了)；圖2是示出圖1中已有技術刮板之設置情況的側視圖(已經參照過了)；圖3是根據本發明第一實施例的一刮板之本體縱剖視圖；圖4是圖3中刮板的立體圖；圖5是利用圖3中刮板進行一印刷過程的剖視圖；圖6是一剖視圖，示出了圖3中刮板的一個凸出部與一個大于該凸出部的焊料顆粒相對比的情況；圖7是一剖視圖，示出了圖3中刮板的另一個凸出部與小于該凸出部的焊料顆粒相對比的情況；
圖8A和8B是兩個剖視圖，示出了圖3中刮板體之電解成型工藝的操作步驟；圖9是一剖視圖，示出了根據本發明第二實施例的一刮板體之電解成型過程中的一個操作步驟；圖10是根據本發明第三實施例的一刮板之本體的縱剖視圖；圖11是根據本發明第四實施例的一刮板的縱剖視圖；圖12是圖11中刮板的立體圖；圖13是示出圖11中刮板之電解成型過程的一操作步驟的視圖；在對本發明進行描述之前，應注意的是，附圖中相同的標號表示相同的部件。
下面將參照圖3到圖8A和8B來描述根據本發明第一實施例的一用于絲網印刷的刮板K1。在刮板K1中，將圖3中的一刮板本體1連接在如圖4所示的一刀座2上。刮板本體1是由一細長的金屬片構成的。如圖3所示，刮板本體1的兩相對面中的一面在進行刮壓時取向在刮板K1的前進方向X上，并且被稱作“刮壓面”1a。刮板本體1的被稱為自由端1b的那一個邊緣以及刮板本體1的刮壓面1a是用來進行刮壓用的壓邊。
在刮板本體1的壓邊上設有一呈凸面彎曲的凸出部3，該凸出部從刮壓面1a和自由端1b向外突伸。因此，凸出部3具有一從自由端向外突伸的懸伸部3a。凸出部3的曲率半徑為r，其曲率中心為O。當刮板本體如圖3所示垂直設置時，凸出部3的曲率中心O大致是沿水平方向延伸的。凸出部3在一邊界部分4處連續地連接于刮壓面1a。
刮板本體1具有兩個安裝孔5，穿過每個安裝孔5插入一機械用螺絲6便可使本體1經過一保持板7而被安裝到刀座2上。如圖3所示，安裝孔5的一孔口邊5a從刮壓面1a起向外突伸約20到40μm，并具有一軸向向外的部分5a’和一軸向向內的部分5a”。當刮板本體通過機用螺絲6被夾持在刀座2和保持板7之間時，安裝孔5的孔口邊5a被壓扁，以使刮板本體1和保持板7被做成一整體。于是便可以防止螺絲松脫。由于由于軸向的內部5a”從安裝孔5的外周面5b徑向地向內延伸，所以在孔口邊5a被壓扁時它也同樣沿軸向向內變形，因此通過緊固機用螺絲6便可使孔口邊5a基本變平，這樣便可以將刮板本體1固定在刀座2和保持板7之間。
如圖5所示，將上述配置中的刮板K1放在刮板K1的前進方向X上，并且通過略微地偏轉刮板K1而使之偏轉一個大約45°的合適角度以使凸出部3的頂部附近與壓抵在一印刷線路板30上的一絲網面罩31相接觸，這樣，焊劑32便受到凸出部3的刮動，并且從凸出部3的一上彎曲面朝著邊界部分4滾動，從而被填入絲網面罩31的諸開口33中而被印刷到印刷線路板30上。這時，如圖3所示，由于刮板本體1的自由端1b處的厚度t1大于刮板本體1的其余部分，所以凸出部3因受焊劑32的斥力而變形的可能性最小。因此，還可以防止這樣一種現象，即，焊劑32未被凸出部3刮走而殘留在絲網面罩31的表面上。
例如，可以將刮板本體1在自由端1b處的厚度設定為300μm，而將刮板本體1的其余部分的厚度設定為260μm。同時，如果焊劑32的顆粒32a的平均直徑是20μm的話，凸出部3的曲率半徑r最好是設定成比60μm小比20μm大，在該實施例中是設定為40μm。如果凸出部3的曲率半徑小于20μm，凸出部3和焊劑顆粒會像圖6所示的那樣在平行于絲網面罩31之表面的方向上互相推動，因而焊劑顆粒32a便不能被壓入開口33，并且可沿刮板本體1的刮壓面1a傾斜地上升。另一方面，如果凸出部3的曲率半徑大于60μm，如圖7所示，凸出部3和焊劑顆粒32a之間的接觸角θ便會超過45°，因而凸出部3會升到焊料顆粒32a的上面，從而使凸出部3不能充分地刮走焊劑。如上所述，凸出部3的曲率半徑r最好是根據所用焊劑32的平均顆粒直徑來設定，并且不能小于焊劑32的平均顆粒直徑，也不能超過焊劑32之平均顆粒直徑的六倍。如果將凸出部3的曲率半徑r較為理想地設定成焊劑32之平均顆粒直徑的四倍，就可以有效地進行刮壓。
可以通過如圖8A和8B所示的電解成型工藝來生產刮板本體1。首先，將一光致抗蝕膜(photoresist)放到一電解成型基體34的一個表面上，或者是將光致抗蝕液均勻地施加到電解成型基體34的表面上，并使之干燥。其次，用一型膜與所述光致抗蝕劑緊密接觸，然后，使之受到例如電子束或紫外光束等輻射能的照射而得以固化，以用于印刷。隨后，用一種已知的方式進行一顯影步驟(development step)和一干燥步驟，如圖8A所示，這樣便可以仿制出一個厚度例如為260μm的光致抗蝕膜35。
然后，將電解成型基體34放到一個例如是氨基磺酸鎳之類熔池的電解成型槽內，以使之經受鎳或鎳鈷合金的初次電解成型，從而在電解成型基體34的不被光致抗蝕劑覆蓋的表面部分成形出厚度大致等于光致抗蝕膜35的電解沉積金屬36。這時，電解沉積金屬36首先是在其遠離光致抗蝕膜35的中間部分36a處開始生長，而電解沉積金屬36的靠近光致抗蝕膜35的端部36b的生長速度往往是遲于中間部分36a。通過上述生長方式生成的電解沉積金屬36的端部36b具有一凸面的弧形形狀。
隨后，通過二次電解成型將電解沉積的金屬37整體形成在初次電解沉積金屬36上。這時，在靠近光致抗蝕膜35的電解沉積金屬37的端部處，電解沉積金屬37不但是如圖8B中箭頭m所示的那樣直接向前進行沉積，而且是如圖8B中箭頭n所示的那樣沿著光致抗蝕膜35的表面彎曲地進行沉積。于是，電解沉積金屬37的每個端部都略微覆蓋在光致抗蝕膜35的表面上，因而便形成了具有凸彎截面的凸出部3，并且在電解沉積金屬37的在邊界部分4與凸出部3相連續的表面上形成了平的刮壓面1a。同時，安裝孔5也可以同步地通過這種電解成型工藝來形成。在第二次電解成型之后，將形成一體的電解沉積金屬36、37和光致抗蝕膜35與電解成型基體34分離，并將光致抗蝕膜35從整體電解沉積的金屬36和37上去除。這樣便獲得了一個由整體電解沉積的金屬36和37所形成的電解成型刮板本體。
圖9示出了根據本發明第二實施例刮板K2的刮板本體1的一個電解成型操作步驟。在電解沉積金屬36的每一端部36b放置一金屬線29，例如鐵線、銅線、鎳線、鉻線或鎳鉻線，并將其拉緊。通過在這種狀態下進行二次電解成型，可以使電解沉積金屬37整體成形于金屬線29，并因而覆蓋金屬線29的表面。在這種情況下，可以將凸出部3的凸彎截面形狀的曲率半徑r設置成一個合適的尺寸，使之減少分散。此外，由于金屬線34充當了電解成型基體34，所以可以利用金屬線29的直線性質而均勻地進行電解成型，因此凸出部3可以獲得很好的直線性。
如果金屬線29是由較軟的材料，例如錫、鉛或銅制成并且電解沉積金屬37是由比金屬線29硬的材料，例如鎳或鎳鉻合金制成，那么電解沉積金屬37的緩沖性質便上了一個等級。因此，在刮壓過程中，可以減少形成刮壓面1a的電解沉積金屬37的局部磨損，這種磨損是在電解沉積金屬37落入絲網面罩31的開口33或從中提升時的沖擊所造成的。
在上述本發明的第一和第二實施例中，刮板本體1是通過初次和二次電解成型來生產的。然而，只要增加電解成型的周期便可以只通過一次電解成型來獲得具有上述凸彎截面形狀的刮板本體1。同時，也可以通過蝕刻法來生產刮板本體1。
圖10示出了根據本發明第三實施例的一刮板K3的刮板本體1。在刮板K3中，消除了從刮板K1的刮板本體1的自由端1b向外突伸的懸伸部分3a。由于刮板K3的其它構造均與刮板K1相同，為了簡便起見下面就不再加以描述。
根據本發明的第一到第三實施例，由于在刮板本體1的壓邊處形成了具有凸彎截面形狀的凸出部3，所以，通過改善焊劑的滾動性而提高了焊劑的印刷性，并且可以在正確刮送焊劑的情況下進行極佳的刮壓。
同時，圖11到13示出了根據本發明第四實施例的一刮板K4。在刮板K4中，刮板本體1具有一刮壓面11a、一自由端11b、以及一壓邊11c，該刮板本體是以與刮板K1的本體1相同的方式通過一細長的金屬片形成的。刮壓面11a總的來看是凸彎的，因此刮板本體11的曲率半徑為R，其曲率中心是O’。例如，刮板本體11的厚度t可以是300μm，曲率半徑R是150mm，而刮板本體11的高度是30mm。盡管沒有特別的加以表示，但是刮板本體11的安裝孔5具有與刮板K1之本體1相同的方式突伸邊緣5a。如圖11所示，當刮板K4處于垂直設置的狀態時，刮板本體11的曲率中心O’是大致沿水平方向延伸的，在相切于刮壓面11a的一上端部分的垂線P和刮板本體11的壓邊11c之間的距離Q大約是1.1mm。因此，刮板本體11的壓邊從垂線P向后移，隔開的距離Q大于刮板本體11的厚度t。如果壓邊11c是矩形的形狀，距離Q就可以不超過刮板本體11的厚度t。然而，如果距離Q達到不小于刮板本體11之厚度t的五倍的程度，那么要將刮板本體11安裝到刀座2上就會變得很困難了。
可以通過例如圖13中所示的電解成型工藝來生產刮板本體11。首先，將一光致抗蝕膜放到一具有凸彎截面形狀的電解成型基體50上，或者是將一光致抗蝕劑液均勻地施加到電解成型基體50的表面上，并使之干燥。其次，用一型膜與所述光致抗蝕劑緊密接觸，并使之受到例如電子束或紫外光束等輻射能的照射而得以固化，以用于印刷。隨后，用一種已知的方式進行一顯影步驟和一干燥步驟，如圖13所示，這樣便可以仿制出一個厚度例如為300μm的光致抗蝕膜51。
然后，將電解成型基體50放到一個例如是氨基磺酸鎳之類熔池的電解成型槽上，以使之經受鎳或鎳鈷合金的一次電解成型，從而在電解成型基體50的不被光致抗蝕膜51覆蓋的表面部分成形出厚度大致等于光致抗蝕膜51的電解沉積金屬52。在電解成型之后，將電解沉積金屬52和光致抗蝕膜51從電解成型基體50上分離，然后，將光致抗蝕膜51從整體電解沉積金屬52上去除。這樣便獲得了一個由電解沉積金屬52所形成的電解成型刮板本體11。
在第四實施例中，通過使用一種具有凸彎截面形狀的電解成型基體50，可以獲得一個彎曲的刮板本體11。或者，如果在電解成型的過程中電流的密度發生變化而在刮板本體11中產生內應力的話，在將電解沉積金屬52和光致抗蝕膜51從電解成型基體50上分離之后，刮板本體11仍可利用通過內應力產生在刮板本體11中的應變來總體地加以彎曲。此外，如果刮板本體11是這樣配置的，即，它是由一個藉一次電解成型獲得的無光電解成型層和一個由二次電解成型獲得的光亮電解成型層整體層壓而成的話，光亮電解成型層中的光亮劑會將電解沉積應力轉化成壓縮應力，因此便可以總地形成一個彎曲的刮板本體11。同時，還可以用蝕刻代替電解成型來生產刮板本體11，這樣就可以通過壓縮來完成彎曲成形。不用說也知道，可以用壓機對金屬片本身加以沖切來獲得刮板本體11。此外，在第四實施例中，刮板11是作為整體進行彎曲成形的不過還可以只將使刮板本體11安裝于刀座2的那一個部分成形為平面形狀。
根據本發明的第四實施例，刮板本體11的刮壓面11a可以總的做成凸彎形狀。因此，當將刮板K4安放到絲網面罩31上時，刮板K4可以一直保持一個可用來刮壓的有效狀態，這樣，刮板本體11的壓邊11c便在相對于刮板K4之前進方向X的方向上偏離刮板本體11的上端部分，于是便可以可靠地安置刮板K4。
權利要求
1.一種用于絲網印刷的刮板(K1-K3)，包括一由一金屬片形成的刮板本體(1)，它具有一刮壓面(1a)以及一在刮壓面(1a)上凸彎的壓邊(3)；其中，當安放刮板(K1-K3)來進行刮壓時，所述刮壓面(1a)取向在刮板(K1-K3)的前進方向(X)上，而凸彎壓邊(3)的曲率中心(O)則大致沿水平方向延伸。
2.如權利要求1所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述凸彎壓邊是由一個凸出部(3)形成的。
3.如權利要求2所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述凸出部(3)在一邊界部分(4)連續地連接于刮壓面(1a)。
4.如權利要求1所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述凸彎壓邊(3)的曲率半徑(r)不小于焊劑(32)的平均顆粒半徑。
5.如權利要求2所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述凸彎壓邊(3)的曲率半徑(r)不小于焊劑(32)的平均顆粒半徑。
6.如權利要求1所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述刮板本體(1)是通過電解成型工藝形成的。
7.一種用于絲網印刷的刮板(K4)，包括一由一金屬片形成的刮板本體(11)，它具有一總體凸彎的刮壓面(11a)；其中，當安放刮板(K4)來進行刮壓時，所述刮壓面(11a)取向在刮板(K4)的前進方向(X)上，而刮壓面(11a)的曲率中心(O’)則大致沿水平方向延伸。
8.如權利要求1所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，在刮板本體(1)的刮壓面(1a)上形成有一個可壓扁的凸起(5a)。
9.如權利要求7所述的刮板(K4)，其特征在于，在刮板本體(11)的刮壓面(11a)上形成有一個可壓扁的凸起(5a)。
10.如權利要求8所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述凸起是形成在一用來將刮板本體(1)安裝到一刀座(2)上的安裝孔(5)的一孔口邊緣(5a)上。
11.如權利要求9所述的刮板(K4)，其特征在于，所述凸起是形成在一用來將刮板本體(11)安裝到一刀座(2)上的安裝孔(5)的一孔口邊緣(5a)上。
12.一種用來生產絲網印刷用刮板(K1-K4)的刮板本體(1，11)的方法，該方法包括如下步驟在一個導電的基體元件(34，50)上形成一光致抗蝕薄膜(35，51)，以暴露出基體元件(34，50)的那些與一金屬刮板本體(1，11)的所需形狀相應的表面部分；在所述基體元件(34，50)的表面部分上使金屬(36，52)電解沉積到一個大于光致抗蝕薄膜(35，51)的厚度；以及將電解沉積金屬(36，52)從基體元件(34，50)上分離。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述基體元件(50)的表面在一垂直于所述刮板本體(11)的縱向的方向上被預先彎曲。
14.如權利要求12所述的方法，其特征在于，在進行電解沉積時，改變電流的密度，從而在所述電解沉積金屬(52)中產生內應力。
15.如權利要求12所述的方法，其特征在于，在進行電解沉積的過程中，相應于電解沉積的進程改變光亮劑的數量，從而在電解沉積金屬(52)中產生內應力。
16.如權利要求12所述的方法，其特征在于，當已經使所述電解沉積金屬(52)與基體元件(50)分開之后，壓彎電解沉積金屬(52)。
全文摘要
一種用于絲網印刷的刮板(K1-K3)，包括一由一金屬片形成的刮板本體(1)，它具有一刮壓面(1a)以及一在刮壓面(1a)上凸彎的壓邊(3)；其中，當安放刮板(K1-K3)來進行刮壓時，所述刮壓面(1a)取向在刮板(K1-K3)的前進方向(X)上，而凸彎壓邊(3)的曲率中心(O)則大致沿水平方向延伸。
文檔編號C25D1/00GK1159984SQ9612323
公開日1997年9月24日 申請日期1996年12月13日 優先權日1995年12月13日
發明者津博士, 小林良弘, 坂田榮二 申請人:九州日立萬勝株式會社