在多组分表面上的表面预处理和液滴铺展控制的制作方法
【专利说明】在多组分表面上的表面预处理和液滴铺展控制
[0001]背景
1.
技术领域
[0002]本发明涉及数字印刷的领域，并且更特别地涉及改进数字印刷的表面处理。
[0003]2.相关技术的讨论
[0004]液体在不吸收的表面上的铺展由多种参数决定，例如表面自由能(即其的润湿性质)、表面形态(即平滑的或多孔的)和油墨表面张力。例如，图1A图示了具有相对于被施用的液体的低的表面能的表面70，导致液体被表面排斥，如在呈现出接触角Θ ?90°的液滴85A的形成中所图示。在液体是水的情况下，表面被认为是疏水性的。在这种情况下，产生液体与表面的稳定的连接是困难的。在另一个实例中，图1B图示了具有相对于被施用的液体的高的表面能的表面70，导致表面被液体润湿，如在呈现出接触角Θ〈〈90°的液体层85B在表面70上的形成中所图示。在液体是水的情况下，表面被认为是亲水性的。在这种情况下，控制液滴并且防止其铺展是高度地有问题的。
[0005]当用相同的印刷液体在包括亲水性的多孔表面(例如被蚀刻的铜)和疏水性的平滑的表面(例如聚酰胺或玻璃环氧树脂)二者的多组分的表面上印刷时，在两个表面上的液滴铺展不能被控制。如在图2A中所图示，液滴85A在疏水性表面上形成，而不可控制的液体膜85B在亲水性表面上形成。在疏水性表面的润湿通过把油墨的表面张力减少至低于表面能而被改进的情况下，亲水性表面的过度润湿被恶化并且导致不可接受地涂抹的和低覆盖的图像(涂抹和低的覆盖由亲水性表面的高的表面能和孔隙率引起)。亲水性表面在图2A中作为从表面70的突出部71被示出以增强横向润湿和以下事实，即金属图像的边缘作为色谱表面起作用并且因此毛细力把液体向上拖曳。
[0006]特定地与在印刷电路板(PCB)上的数字印刷相关，现有的技术通过以下施用焊接掩模层:把粘性的光刻胶制剂在PCB上铺展，部分地干燥该制剂，把该层经过掩膜暴露于辐射以及蚀刻掉被暴露的区域以获得所需要的焊接掩模图案。此过程允许使用宽范围的制剂并且特别地使用具有高的粘度的制剂。然而这样的制剂当致力于PCB的数字印刷时是有问题的。
[0007]简要概述
[0008]本发明的一个方面提供一种方法以及相应的生产系统和产生的产品，所述方法包括标准化包含一种或更多种材料的基板的表面能以及数字地印刷适应于已标准化的表面能的制剂。
[0009]本发明的这些、另外的和/或其他的方面和/或优点在随后的详细描述中陈述；可能地从详细描述中是可推论的；和/或通过本发明的实践是可学会的。
[0010]附图简述
[0011]为了更好地理解本发明的实施方案以及为了示出本发明的实施方案可以被如何付诸实践，现在将仅仅通过实施例的方式参照附图，在附图中相似的数字在全文中指代相应的元件或部分。
[0012]在附图中:
[0013]图2B示意性地图示在根据本发明的某些实施方案的差异性的疏水化预处理之后的基板上的油墨行为。
[0014]图2C示意性地图示根据本发明的某些实施方案的预处理分子。
[0015]图3A不意性地图不关于现有技术中的PCB的表面能的差异。
[0016]图3B示意性地图示在根据本发明的某些实施方案的差异性的疏水化之后的PCB。
[0017]图3C示意性地图示根据本发明的某些实施方案的SAM分子。
[0018]图3D是根据本发明的某些实施方案的与SAM结合的支撑体的高水平示意图。
[0019]图4是根据本发明的某些实施方案的方法的高水平示意性流程图。
[0020]详细描述
[0021]在陈述详细描述之前，陈述在下文中将使用的某些术语的定义可以是有帮助的。
[0022]如在本申请中使用的术语“基板”指的是由可以呈现单一的、多种的或一定范围的表面能的一种或更多种材料制造的任何件。例如，术语“基板”可以指的是印刷电路板(PCB)、微电子机械系统(MEMS)、晶圆和晶圆件(wafer piece)、高密度插入器、集成电路、先进的基板(advances substrate)和包括导电区域(例如，金属)和绝缘区域(例如，氧化物、聚合物)的基板。
[0023]如在本申请中使用的术语“自组装的单层(SAM) ”指的是被连接于表面并且被定向为大致平行于彼此并且大致垂直于该表面的分子的层(术语平行和垂直在此处以定性的方式被理解并且不应被严格地解释)。层可以被大致地组织，这取决于多种应用参数。普遍地，SAM分子包含在一个端部处的结合于表面的α基团和在其另一个端部处的官能性的ω基团。制剂中的SAM分子可以属于一种或更多种化学物种，可以但不一定是脂肪族的并且SAM层可以在某些情况下包含与该层一起的另外的化学物种。
[0024]如在本申请中使用的术语“制剂”、“油墨”、“胶”、“支撑体材料”或“液体”指的是可以在印刷过程中使用的任何液体。例如，术语“油墨”可以指的是基于水的和/或基于溶剂的组合物以及指的是基于有机的(例如聚合物的)或无机的溶剂的组合物。术语“胶”可以指的是可用作粘合剂或在固化之后可用作支撑体或覆盖物的任何制剂。
[0025]如在本申请中使用的术语“标准化”指的是以使得将给定的油墨印刷在其上成为可能的方式改变包含一种或更多种材料的基板的表面能的分布。在包含单一的材料的基板的情况下，术语“标准化”指的是表面能的均匀的改变，而在包含若干种材料的基板的情况下，术语“标准化”指的是把材料的表面能的差异窄化至使得将单一的油墨印刷在其上成为可能的水平。
[0026]如在本申请中使用的术语“焊接掩模”指的是被施用于PCB的表面的绝缘层。特别地，焊接掩模普遍地被施用以绝缘PCB表面上的铜迹线以避免非意图的电连接并且以保护铜不受氧化。
[0027]现在具体地详细地参照附图，强调的是，示出的细节是通过实施例的方式并且仅用于本发明的优选的实施方案的例证性讨论的目的，并且被提出用于提供被认为是本发明的原理和概念方面的最有用的并且容易地理解的描述的内容。在这点上，与为了本发明的基本的理解所必需的相比，没有尝试更详细地示出本发明的结构细节，随着附图进行的描述使得可以如何在实践中体现本发明的若干形式对本领域的技术人员是明显的。
[0028]在详细地解释本发明的至少一个实施方案之前，应理解，本发明在其应用上不限于在以下的描述中陈述或在附图中图示的构造的细节和部件的布置。本发明适用于其他的实施方案或适用于以多种方式实践或实施。此外，应理解，本文采用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应当被认为是限制性的。
[0029]不被理论束缚，本发明的某些实施方案提出用于在包含多种材料的基板上印刷的方法。此方法涉及基板的表面特性、特别地表面能的标准化以将印刷液体预设置成具有较均匀的表面，所述较均匀的表面呈现使得通过液体较均匀地润湿成为可能的表面能的较窄的铺展。例如，图2B图示已