专利名称：用于丝网印刷的刮板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于丝网印刷工艺的刮板，它可用来在例如集成电路块和大规模集成电路块的印刷线路板上进行焊剂(solder paste)的印刷，或者是在各种电路板上较厚地印刷铜之类导电油墨，所述电路板包括一复合集成电路、一陶瓷多层线路板、包括一高频过滤器以及制造过程中各种电子元件的复合陶瓷电子元件。
在用刮板来印刷焊剂时，刮板通常是用尿烷橡胶制造的。然而，最近有人用一种由尿烷橡胶和一金属片整体成形的单个元件来作刮板。该刮板的自由端的形状是剑状、带角度的形状或平的形状。如
图1所示，通过采用这样一种刮板40可将焊剂32印刷到一印刷线路板30上。一丝网面罩31凭藉刮板40的移动而压抵印刷线路板30，这样焊剂32便透过丝网面罩31而印刷到印刷线路板30上，然而，由于所述焊剂是由活性助熔剂和Sn-Pb系列的软焊料混合并加以搅拌而成的，所以具有较高的粘性。因此，如果焊剂32在刮压时未被刮板充分地滚压，那么使焊剂32朝着丝网面罩31之开口33的充填工作便受到影响，因而导致印刷质量下降。
此外，于开始印刷过程之前，在将刮板40设置在丝网面罩31上时会产生一个问题。在这种情况下，如图2所示，刮板40受到一个力(压曲载荷)W，这个力使得刮板40趋向于平行丝网面罩31。因此，刮板40便被压弯，刮板40的自由端40a在刮板40的前进方向X或与其相反的方向上是弯曲的。当刮板40的自由端40a在与刮板40的前进方向X相反的方向上弯曲的情况下，与刮板40的前进方向X相反的方向便与刮板40受到印刷压力而偏离的那一个方向相一致，这样便没有问题了。然而，如果当刮板40的自由端40a在刮板40前进的方向上弯曲的话，刮板40便不能平滑和稳定地刮压焊剂32，这样就不能进行正确的刮压。特别是，当刮板40的自由端较薄的情况下，例如在一金属刮板、一剑状刮板或刮压的角度接近90°的情况下，刮板40的自由端40a偏转角度会变得更加不稳定。刮板40之自由端40a的这种偏转方向的不稳定性在利用筛网网眼于一电子元件上进行导电油墨或类似物的印刷时会变得更加明显。
因此，为了消除上述已有技术刮板中的缺点，本发明的一个主要目的在于，提供一种用于丝网印刷的刮板，该刮板的压边具有一特别的形状，因而能改善滚压特性和焊剂的印刷质量。
本发明的另一个目的在于，提供一种总是能使压边取向在一适于进行刮压之方向上的刮板，因而提高了刮板设置的可靠性。
为了完成本发明的第一目的，提供了一种根据本发明一实施例的丝网印刷用刮板，它包括一由一金属片形成的刮板本体，它具有一刮压面以及一在刮压面上凸弯的压边；其中，当将刮板来进行刮压时，所述刮压面取向在刮板的前进方向上，而凸弯压边的曲率中心则大致沿水平方向延伸。
根据本发明的一个实施例，由于刮板本体的压边是凸弯的，因而当使刮板基本上垂直进行刮压时所述凸弯压边的曲率中心是大致沿水平方向延伸的，凸弯压边和丝网面罩的表面之间的接触线位置是相应于刮压的进程而变化的。于是，因为在凸弯压边很多位置上都发生磨损，所以刮板本体的使用寿命得以延长，而目印刷的压力也大致均匀。
同时，由于在刮压时焊剂与刮板本体的刮压面接触，而且刮板受到推动而从凸弯压边的上部朝着凸弯压边和刮压面之间的一边界部分转动，所以焊剂可以进行让人满意的滑动，并且被平滑地压入一丝网面罩的诸开口中。
此外，因为设置凸弯压边增加了刮板本体之自由端的厚度，所以可以减小刮板本体自由端的变形。因此就可以避免由于刮板本体自由端的变形，使焊剂未被刮板刮走而残留在丝网面罩上的问题。
另一方面，为了达到本发明的第二目的，提供了一种根据本发明又一实施例的用于丝网印刷的刮板，包括一由一金属片形成的刮板本体，它具有一刮压面以及一总体凸弯的刮压面；其中，当用刮板来进行刮压时，所述刮压面取向在刮板的前进方向上，而刮压面的曲率中心则大致沿水平方向延伸。
根据本发明的又一个实施例，可以将刮板本体的刮压面总体地凸弯，当使刮板大致垂直地进行刮压时，凸弯刮压面的曲率中心大致沿水平方向延伸。因此，当将刮板本体放到丝网面罩上时，尽管刮板本体在挠曲的过程中受到了压曲载荷，但是刮板本体只会较最初的弯曲状态再弯折一点，这样，刮板本体的自由端便可以保持成面对与刮板前进方向相反的方向，而且不改变它的方向。因此，该刮板可以被有利地用来进行刮压，刮板本体的自由端总是取向在相对于刮板前进方向的那一个方向上。
本发明的这些和其它一些目的和特征将通过下文结合附图对本发明各较佳实施例所作的描述而变得清楚起来。
图1是利用一已有技术的刮板进行一印刷过程的视图(已经参照过了)；图2是示出图1中已有技术刮板之设置情况的侧视图(已经参照过了)；图3是根据本发明第一实施例的一刮板之本体纵剖视图；图4是图3中刮板的立体图；图5是利用图3中刮板进行一印刷过程的剖视图；图6是一剖视图，示出了图3中刮板的一个凸出部与一个大于该凸出部的焊料颗粒相对比的情况；图7是一剖视图，示出了图3中刮板的另一个凸出部与小于该凸出部的焊料颗粒相对比的情况；
图8A和8B是两个剖视图，示出了图3中刮板体之电解成型工艺的操作步骤；图9是一剖视图，示出了根据本发明第二实施例的一刮板体之电解成型过程中的一个操作步骤；图10是根据本发明第三实施例的一刮板之本体的纵剖视图；图11是根据本发明第四实施例的一刮板的纵剖视图；图12是图11中刮板的立体图；图13是示出图11中刮板之电解成型过程的一操作步骤的视图；在对本发明进行描述之前，应注意的是，附图中相同的标号表示相同的部件。
下面将参照图3到图8A和8B来描述根据本发明第一实施例的一用于丝网印刷的刮板K1。在刮板K1中，将图3中的一刮板本体1连接在如图4所示的一刀座2上。刮板本体1是由一细长的金属片构成的。如图3所示，刮板本体1的两相对面中的一面在进行刮压时取向在刮板K1的前进方向X上，并且被称作“刮压面”1a。刮板本体1的被称为自由端1b的那一个边缘以及刮板本体1的刮压面1a是用来进行刮压用的压边。
在刮板本体1的压边上设有一呈凸面弯曲的凸出部3，该凸出部从刮压面1a和自由端1b向外突伸。因此，凸出部3具有一从自由端向外突伸的悬伸部3a。凸出部3的曲率半径为r，其曲率中心为O。当刮板本体如图3所示垂直设置时，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在一边界部分4处连续地连接于刮压面1a。
刮板本体1具有两个安装孔5，穿过每个安装孔5插入一机械用螺丝6便可使本体1经过一保持板7而被安装到刀座2上。如图3所示，安装孔5的一孔口边5a从刮压面1a起向外突伸约20到40μm，并具有一轴向向外的部分5a’和一轴向向内的部分5a”。当刮板本体通过机用螺丝6被夹持在刀座2和保持板7之间时，安装孔5的孔口边5a被压扁，以使刮板本体1和保持板7被做成一整体。于是便可以防止螺丝松脱。由于由于轴向的内部5a”从安装孔5的外周面5b径向地向内延伸，所以在孔口边5a被压扁时它也同样沿轴向向内变形，因此通过紧固机用螺丝6便可使孔口边5a基本变平，这样便可以将刮板本体1固定在刀座2和保持板7之间。
如图5所示，将上述配置中的刮板K1放在刮板K1的前进方向X上，并且通过略微地偏转刮板K1而使之偏转一个大约45°的合适角度以使凸出部3的顶部附近与压抵在一印刷线路板30上的一丝网面罩31相接触，这样，焊剂32便受到凸出部3的刮动，并且从凸出部3的一上弯曲面朝着边界部分4滚动，从而被填入丝网面罩31的诸开口33中而被印刷到印刷线路板30上。这时，如图3所示，由于刮板本体1的自由端1b处的厚度t1大于刮板本体1的其余部分，所以凸出部3因受焊剂32的斥力而变形的可能性最小。因此，还可以防止这样一种现象，即，焊剂32未被凸出部3刮走而残留在丝网面罩31的表面上。
例如，可以将刮板本体1在自由端1b处的厚度设定为300μm，而将刮板本体1的其余部分的厚度设定为260μm。同时，如果焊剂32的颗粒32a的平均直径是20μm的话，凸出部3的曲率半径r最好是设定成比60μm小比20μm大，在该实施例中是设定为40μm。如果凸出部3的曲率半径小于20μm，凸出部3和焊剂颗粒会像图6所示的那样在平行于丝网面罩31之表面的方向上互相推动，因而焊剂颗粒32a便不能被压入开口33，并且可沿刮板本体1的刮压面1a倾斜地上升。另一方面，如果凸出部3的曲率半径大于60μm，如图7所示，凸出部3和焊剂颗粒32a之间的接触角θ便会超过45°，因而凸出部3会升到焊料颗粒32a的上面，从而使凸出部3不能充分地刮走焊剂。如上所述，凸出部3的曲率半径r最好是根据所用焊剂32的平均颗粒直径来设定，并且不能小于焊剂32的平均颗粒直径，也不能超过焊剂32之平均颗粒直径的六倍。如果将凸出部3的曲率半径r较为理想地设定成焊剂32之平均颗粒直径的四倍，就可以有效地进行刮压。
可以通过如图8A和8B所示的电解成型工艺来生产刮板本体1。首先，将一光致抗蚀膜(photoresist)放到一电解成型基体34的一个表面上，或者是将光致抗蚀液均匀地施加到电解成型基体34的表面上，并使之干燥。其次，用一型膜与所述光致抗蚀剂紧密接触，然后，使之受到例如电子束或紫外光束等辐射能的照射而得以固化，以用于印刷。随后，用一种已知的方式进行一显影步骤(development step)和一干燥步骤，如图8A所示，这样便可以仿制出一个厚度例如为260μm的光致抗蚀膜35。
然后，将电解成型基体34放到一个例如是氨基磺酸镍之类熔池的电解成型槽内，以使之经受镍或镍钴合金的初次电解成型，从而在电解成型基体34的不被光致抗蚀剂覆盖的表面部分成形出厚度大致等于光致抗蚀膜35的电解沉积金属36。这时，电解沉积金属36首先是在其远离光致抗蚀膜35的中间部分36a处开始生长，而电解沉积金属36的靠近光致抗蚀膜35的端部36b的生长速度往往是迟于中间部分36a。通过上述生长方式生成的电解沉积金属36的端部36b具有一凸面的弧形形状。
随后，通过二次电解成型将电解沉积的金属37整体形成在初次电解沉积金属36上。这时，在靠近光致抗蚀膜35的电解沉积金属37的端部处，电解沉积金属37不但是如图8B中箭头m所示的那样直接向前进行沉积，而且是如图8B中箭头n所示的那样沿着光致抗蚀膜35的表面弯曲地进行沉积。于是，电解沉积金属37的每个端部都略微覆盖在光致抗蚀膜35的表面上，因而便形成了具有凸弯截面的凸出部3，并且在电解沉积金属37的在边界部分4与凸出部3相连续的表面上形成了平的刮压面1a。同时，安装孔5也可以同步地通过这种电解成型工艺来形成。在第二次电解成型之后，将形成一体的电解沉积金属36、37和光致抗蚀膜35与电解成型基体34分离，并将光致抗蚀膜35从整体电解沉积的金属36和37上去除。这样便获得了一个由整体电解沉积的金属36和37所形成的电解成型刮板本体。
图9示出了根据本发明第二实施例刮板K2的刮板本体1的一个电解成型操作步骤。在电解沉积金属36的每一端部36b放置一金属线29，例如铁线、铜线、镍线、铬线或镍铬线，并将其拉紧。通过在这种状态下进行二次电解成型，可以使电解沉积金属37整体成形于金属线29，并因而覆盖金属线29的表面。在这种情况下，可以将凸出部3的凸弯截面形状的曲率半径r设置成一个合适的尺寸，使之减少分散。此外，由于金属线34充当了电解成型基体34，所以可以利用金属线29的直线性质而均匀地进行电解成型，因此凸出部3可以获得很好的直线性。
如果金属线29是由较软的材料，例如锡、铅或铜制成并且电解沉积金属37是由比金属线29硬的材料，例如镍或镍铬合金制成，那么电解沉积金属37的缓冲性质便上了一个等级。因此，在刮压过程中，可以减少形成刮压面1a的电解沉积金属37的局部磨损，这种磨损是在电解沉积金属37落入丝网面罩31的开口33或从中提升时的冲击所造成的。
在上述本发明的第一和第二实施例中，刮板本体1是通过初次和二次电解成型来生产的。然而，只要增加电解成型的周期便可以只通过一次电解成型来获得具有上述凸弯截面形状的刮板本体1。同时，也可以通过蚀刻法来生产刮板本体1。
图10示出了根据本发明第三实施例的一刮板K3的刮板本体1。在刮板K3中，消除了从刮板K1的刮板本体1的自由端1b向外突伸的悬伸部分3a。由于刮板K3的其它构造均与刮板K1相同，为了简便起见下面就不再加以描述。
根据本发明的第一到第三实施例，由于在刮板本体1的压边处形成了具有凸弯截面形状的凸出部3，所以，通过改善焊剂的滚动性而提高了焊剂的印刷性，并且可以在正确刮送焊剂的情况下进行极佳的刮压。
同时，图11到13示出了根据本发明第四实施例的一刮板K4。在刮板K4中，刮板本体1具有一刮压面11a、一自由端11b、以及一压边11c，该刮板本体是以与刮板K1的本体1相同的方式通过一细长的金属片形成的。刮压面11a总的来看是凸弯的，因此刮板本体11的曲率半径为R，其曲率中心是O’。例如，刮板本体11的厚度t可以是300μm，曲率半径R是150mm，而刮板本体11的高度是30mm。尽管没有特别的加以表示，但是刮板本体11的安装孔5具有与刮板K1之本体1相同的方式突伸边缘5a。如图11所示，当刮板K4处于垂直设置的状态时，刮板本体11的曲率中心O’是大致沿水平方向延伸的，在相切于刮压面11a的一上端部分的垂线P和刮板本体11的压边11c之间的距离Q大约是1.1mm。因此，刮板本体11的压边从垂线P向后移，隔开的距离Q大于刮板本体11的厚度t。如果压边11c是矩形的形状，距离Q就可以不超过刮板本体11的厚度t。然而，如果距离Q达到不小于刮板本体11之厚度t的五倍的程度，那么要将刮板本体11安装到刀座2上就会变得很困难了。
可以通过例如图13中所示的电解成型工艺来生产刮板本体11。首先，将一光致抗蚀膜放到一具有凸弯截面形状的电解成型基体50上，或者是将一光致抗蚀剂液均匀地施加到电解成型基体50的表面上，并使之干燥。其次，用一型膜与所述光致抗蚀剂紧密接触，并使之受到例如电子束或紫外光束等辐射能的照射而得以固化，以用于印刷。随后，用一种已知的方式进行一显影步骤和一干燥步骤，如图13所示，这样便可以仿制出一个厚度例如为300μm的光致抗蚀膜51。
然后，将电解成型基体50放到一个例如是氨基磺酸镍之类熔池的电解成型槽上，以使之经受镍或镍钴合金的一次电解成型，从而在电解成型基体50的不被光致抗蚀膜51覆盖的表面部分成形出厚度大致等于光致抗蚀膜51的电解沉积金属52。在电解成型之后，将电解沉积金属52和光致抗蚀膜51从电解成型基体50上分离，然后，将光致抗蚀膜51从整体电解沉积金属52上去除。这样便获得了一个由电解沉积金属52所形成的电解成型刮板本体11。
在第四实施例中，通过使用一种具有凸弯截面形状的电解成型基体50，可以获得一个弯曲的刮板本体11。或者，如果在电解成型的过程中电流的密度发生变化而在刮板本体11中产生内应力的话，在将电解沉积金属52和光致抗蚀膜51从电解成型基体50上分离之后，刮板本体11仍可利用通过内应力产生在刮板本体11中的应变来总体地加以弯曲。此外，如果刮板本体11是这样配置的，即，它是由一个藉一次电解成型获得的无光电解成型层和一个由二次电解成型获得的光亮电解成型层整体层压而成的话，光亮电解成型层中的光亮剂会将电解沉积应力转化成压缩应力，因此便可以总地形成一个弯曲的刮板本体11。同时，还可以用蚀刻代替电解成型来生产刮板本体11，这样就可以通过压缩来完成弯曲成形。不用说也知道，可以用压机对金属片本身加以冲切来获得刮板本体11。此外，在第四实施例中，刮板11是作为整体进行弯曲成形的不过还可以只将使刮板本体11安装于刀座2的那一个部分成形为平面形状。
根据本发明的第四实施例，刮板本体11的刮压面11a可以总的做成凸弯形状。因此，当将刮板K4安放到丝网面罩31上时，刮板K4可以一直保持一个可用来刮压的有效状态，这样，刮板本体11的压边11c便在相对于刮板K4之前进方向X的方向上偏离刮板本体11的上端部分，于是便可以可靠地安置刮板K4。
权利要求
1.一种用于丝网印刷的刮板(K1-K3)，包括一由一金属片形成的刮板本体(1)，它具有一刮压面(1a)以及一在刮压面(1a)上凸弯的压边(3)；其中，当安放刮板(K1-K3)来进行刮压时，所述刮压面(1a)取向在刮板(K1-K3)的前进方向(X)上，而凸弯压边(3)的曲率中心(O)则大致沿水平方向延伸。
2.如权利要求1所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述凸弯压边是由一个凸出部(3)形成的。
3.如权利要求2所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述凸出部(3)在一边界部分(4)连续地连接于刮压面(1a)。
4.如权利要求1所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述凸弯压边(3)的曲率半径(r)不小于焊剂(32)的平均颗粒半径。
5.如权利要求2所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述凸弯压边(3)的曲率半径(r)不小于焊剂(32)的平均颗粒半径。
6.如权利要求1所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述刮板本体(1)是通过电解成型工艺形成的。
7.一种用于丝网印刷的刮板(K4)，包括一由一金属片形成的刮板本体(11)，它具有一总体凸弯的刮压面(11a)；其中，当安放刮板(K4)来进行刮压时，所述刮压面(11a)取向在刮板(K4)的前进方向(X)上，而刮压面(11a)的曲率中心(O’)则大致沿水平方向延伸。
8.如权利要求1所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，在刮板本体(1)的刮压面(1a)上形成有一个可压扁的凸起(5a)。
9.如权利要求7所述的刮板(K4)，其特征在于，在刮板本体(11)的刮压面(11a)上形成有一个可压扁的凸起(5a)。
10.如权利要求8所述的刮板(K1-K3)，其特征在于，所述凸起是形成在一用来将刮板本体(1)安装到一刀座(2)上的安装孔(5)的一孔口边缘(5a)上。
11.如权利要求9所述的刮板(K4)，其特征在于，所述凸起是形成在一用来将刮板本体(11)安装到一刀座(2)上的安装孔(5)的一孔口边缘(5a)上。
12.一种用来生产丝网印刷用刮板(K1-K4)的刮板本体(1，11)的方法，该方法包括如下步骤在一个导电的基体元件(34，50)上形成一光致抗蚀薄膜(35，51)，以暴露出基体元件(34，50)的那些与一金属刮板本体(1，11)的所需形状相应的表面部分；在所述基体元件(34，50)的表面部分上使金属(36，52)电解沉积到一个大于光致抗蚀薄膜(35，51)的厚度；以及将电解沉积金属(36，52)从基体元件(34，50)上分离。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基体元件(50)的表面在一垂直于所述刮板本体(11)的纵向的方向上被预先弯曲。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在进行电解沉积时，改变电流的密度，从而在所述电解沉积金属(52)中产生内应力。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在进行电解沉积的过程中，相应于电解沉积的进程改变光亮剂的数量，从而在电解沉积金属(52)中产生内应力。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，当已经使所述电解沉积金属(52)与基体元件(50)分开之后，压弯电解沉积金属(52)。
全文摘要
一种用于丝网印刷的刮板(K1-K3)，包括一由一金属片形成的刮板本体(1)，它具有一刮压面(1a)以及一在刮压面(1a)上凸弯的压边(3)；其中，当安放刮板(K1-K3)来进行刮压时，所述刮压面(1a)取向在刮板(K1-K3)的前进方向(X)上，而凸弯压边(3)的曲率中心(O)则大致沿水平方向延伸。
文档编号C25D1/00GK1159984SQ9612323
公开日1997年9月24日 申请日期1996年12月13日 优先权日1995年12月13日
发明者津博士, 小林良弘, 坂田荣二 申请人:九州日立万胜株式会社