专利名称:带焊接连线的其上加有编名的凸纹电路板的制作方法本发明涉及的一种方法，是在形成印刷电路板期间的施加编名的方法，这种印刷电路板有一凸纹表面，而且，在该电路板的一部分导电通路或压焊区上有焊接连线。编名指的是例如用以分辨印刷电路板各部分或是用以给出某种必需或希望出现在电路板本身之上的信息的文字或符号。由于在板本身上有可识别的标志和说明是所希望的和在许多情况下是必不可少的，故在制造某些电路板时习惯将编名加上。目前在电子工业中的实际做法是使用油墨网印胶片和湿法显影步骤以将这种编名加到印刷电路板的表面。然而，本发明依靠在衬底上产生着色图像所使用的干片工艺，以便在将熔融焊料施加到一块由不为焊料粘附的焊料掩模或编名所保护的印刷电路板的前一步骤中就提供成编名。Chu等人的美国专利3，649，268公开了一种图像复印方法，这种方法使用一层光硬化层和一层可除去的片基，其步骤包含层压到一感受体、通过片基成像曝光到光化辐射以有选择地提高接受辐射区域的粘附温度、除去片基以及涂敷只粘附未曝光区域的着色粉末，继而用其他色素重复上述诸步骤。Cohen等人的美国专利4，282，308公开了干片剥离式光敏组合体，这个组合体包括一层可剥的覆盖薄层、一层光粘附层和一层能接受色素或粒状材料的粘性而非光敏的邻接层以及一片基。这种组合体被用于产生反色调的或着色的图像中的彩色打样和用于复制着色图像。泰勒的美国专利4，489，154公开了一种制备套印打样的方法。使用一种方法，将不同的着色层施加在衬底上，以形成使用剥离式光敏组合体的套印打样，这种组合体包括一层可剥覆盖薄层、一层含有一种色素的光粘附层、一层粘性而非光敏层以及一片基。通过一分离负片曝光该组合体，在分离非曝光区和已曝光区后，在覆盖薄层上的一正像着色光粘附图像被粘附到一块衬底上，或者，如通过一分离正片曝光，在被支承的层上的一个正像着色光粘附图像被粘附到一块衬底上。重复该方法以在衬底上形成不同的着色层。本发明涉及在有凸纹表面的印刷电路板上形成编名的方法包括下列步骤(a)通过一承载图像的透明体使一剥离式光敏组合体曝光，该组合体从上到下按顺序包括(1)一层由对光化辐射透明的聚合薄膜组成的可剥覆盖薄层，(2)包含有一种着色剂并包括一种含亚乙基未饱和的或二苯甲酮类型的基团的光硬化的材料的光粘附层，(3)一层非光敏的有机邻接层和(4)一片状片基;其中，经光化辐射曝光后，需要从邻接层(3)剥除上面带有已曝光的光粘附层(2)的覆盖薄层(1)的剥离力起码是要从未曝光的将粘附层(2)剥除覆盖薄层(1)所需的剥离力的四倍;(b)剥离已曝光的光敏组合体以形成两个部分(ⅰ)在覆盖薄层的表面上载有着色的已曝光图象区，以及(ⅱ)在片状片基的表面上承载着具有互补的着色未曝光图像区域的邻接层;(c)将所说部分(ⅰ)或(ⅱ)中之一粘附到某一衬底的表面上，粘附到光粘附层的程度要大于光粘附层对邻接层或覆盖薄层的粘附力;(d)分离部分(ⅰ)的覆盖薄层或是分离部分(ⅱ)的片状片基和邻接层;其中的改进措施包括衬底是一块包含有凸纹的印刷电路衬底，凸纹区的一部分是导电的，而其他部分是电绝缘的，在步骤(c)中，所说的粘附是与衬底对齐，而且，至少有一部分的衬底表面上的导电区不被所说部分(ⅰ)或(ⅱ)中之一所覆盖，其中的改进包括在步骤(d)之后的下列步骤(e)固化粘附到衬底表面的部分(ⅰ)或(ⅱ);
(f)把焊料的助焊剂涂到衬底的表面;
(g)把熔融的焊料涂到涂有助焊剂的衬底上，故导电区具有焊料的粘附区;
(h)从衬底除去过剩的助焊剂残渣。
在一块印刷电路板上形成诸如文字或符号的编名中，施加编名用的初始材料是一种特别适用于制备包含一系列着色层在内的套印打样的剥离式光敏组合体。这种初始材料及其施加方法在先有技术中是公知的，而且详细公开在这里为参考而结合的泰勒的美国专利4，489，154中。然而，本方法区别于该专利公开的地方是，只需要一层着色层就可以像在下文所详细说明那样在一衬底上获得编名，而和美国专利4，489，154的套印打样过程相反，其中的不同着色层依赖于一块衬底以获得包含有几种颜色的套印打样。而且，这里所适用的初始材料是如Cromacheck
牌子那样的市场上买得到的胶片。
在本发明中，为应用一部分剥离式胶片用的初始衬底是一块有凸纹的电路板，板上已贴有焊料掩模。这样一种衬底在制造钎焊印刷电路板中是一个中间层。该编名将在衬底的表面并需要粘附到一部分的下伏焊料掩模层，而且除了熔融焊料要粘附的区域外，还能经受得住将熔融焊料涂敷在整个由焊料掩模所保护的衬底表面这一条件。
这里所使用的初始衬底可以根据先有技术中的常规工艺形成。最初，印刷电路板是使用含有两层由一绝缘层分开的铜层的面板构成的。用一例在Celeste的美国专利3，469，982中所公开的适用方法最好将电路形成在面板的两边。在这个专利中，受支承的负片型光敏胶片被层压在一衬底上，并以图像方式由光化辐射曝光。此后除去未曝光层，继之以通过腐蚀衬底或沉积一层材料在衬底上，以除去永久性改变由已曝光胶片所保护的衬底的区域。在这步骤后，除去已曝光材料，以便用常规方法获得含有导电线条和绝缘间隔的印刷电路板。如果将编名加在这种衬底上，可以获得令人满意的粘附力。如果施用一焊料掩模层，该层将妨碍编名的可见效果。
在本发明中，一焊料掩模首先被加到印刷电路板，由于在施加编名之前已有导电性区域和非导电性区域，故该印刷电路板包含一凸纹。施加的焊料掩模是一层耐熔融焊料的绝缘层，它最好是一光敏焊料掩模胶片。一例负片型焊料掩模层是以注册商标Vacrel
为牌子的焊料掩模胶片。一种推荐施用光敏胶片是根据Friel的美国专利4，127，436中的教导应用真空层压条件下得到的。之后，将光敏焊料掩模胶片在光化辐射下曝光，并洗去未曝光的胶片区域以露出导电性衬底的部分，形成图象。此后，衬底表面一般受到熔融焊料波动的作用，焊料固化在衬底的露出的导电部分，而不会在焊料掩模上获得任何粘附的涂层。
在本发明中，编名是在焊料步骤之前施加到焊料掩模的。出人意料的是，编名可以粘附到焊料掩模上，以便获得一种焊过的印刷电路板，其表面包含编名、焊料掩模和焊料。
施加编名用的组合体，由上升到下顺序包括(1)由一层能透过光化辐射的聚合物胶片组成的可剥覆盖薄层，(2)一层光粘附层，该层包含有着色剂并包括一种含亚乙基未饱和的或二苯甲酮类型的基团的光硬化材料，(3)一层非光敏性的有机邻接层，以及(4)片状片基，其中，在光化辐射曝光以后，需要从邻接层(3)除去其上带有已曝光的光粘附层(2)的覆盖薄层(1)的剥离力，起码是需要从一未曝光的光粘附层(2)除去覆盖薄层(1)的剥离力的四倍。光粘附层是该组合体中的唯一光敏层，这一层的覆盖薄层和邻接层间的粘附关系是由曝露在光化辐射时而改变的，因此，在曝光后，光粘附层的已曝光区域比起邻接层来要更加强烈地粘附到覆盖薄层，并和覆盖薄层一起除去，而另一方面，光粘附层的未曝光区域却比覆盖薄层更强烈地粘附在粘性的邻接层。
各层的粘附力和内聚力的相互关系在表征组合体中是有用的，其中A1表示覆盖薄层和未曝光的光粘附层间的粘附力，A2表示未曝光的光粘附层和粘性邻接层间的粘附力，而C表示未曝光的光粘附层(2)的内聚力值。在未曝光状态中，A1是最低的值，故该组合体将在覆盖薄层/光粘附层的界面处剥离。力的关系式可由下式表示C＞A1＜＜A2曾经发现，由于组合体的成像曝光而使粘附力值和内聚力值发生急剧的变化。A＊1表示光粘附层的已曝光区域和覆盖薄层间的粘附力，A＊2表示已曝光区域和粘性的邻接层间的粘附力，而C＊表示光粘附层在已曝光区域中的内聚力值。因此，在已曝光状态，A＊2是最低值，同时，未曝光区域的内聚力值C也必须足够低，以便在已曝光区域和未曝光区域(6)之间的界面处的光粘附层能干净利落地断开，而在覆盖薄层被剥离时，可以使已曝光区域完全被除去。所得的力的关系式可以表示为C＜A＊1＞＞A＊2＜C＊这些内聚力值和粘附力值的联合效果，可用从组合体的表面以180°的角度将覆盖薄层剥离或除去所需的力作为光化曝光量的函数和覆盖薄层除去率来量度。一般说来，在已曝光区域中的剥离力A＊2高于在未曝光区域中的剥离力A1，即前者起码较后者高出四倍，最好是数量相差一个数量级。曝光后是诱导期，光致聚合作用和光粘附作用开始，剥离力数值随继续的曝光急剧增加。在光粘附层的聚合作用不足的中等曝光量的情况下，在光粘附层中的中位置出现分离现象，因而不能给出良好的图像。但在正确曝光程度下，破损的位置移到已曝光的光粘附层和邻接层间的界面。该处的剥离力达到平稳状态，并在整个广阔曝光范围保持基本恒定。故已曝光部分对未曝光部分的粘附力之比，即(A＊2/A1)至少是4，而且最好是在10和100之间或之上。
本发明组合体的可剥覆盖薄层必须是可以从组合体的其余部分剥离的，而且在该覆盖薄层上只带有光粘附层的已曝光区域。该覆盖薄层最好是不透氧的，但可透过光化辐射的，以便该组合体可以通过覆盖薄层曝光。覆盖薄层的推荐材料是聚合薄膜，特别推荐用如聚对苯二甲酸乙二酯一类的聚酯薄膜。也可以采用聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯或聚烯烃，即聚乙烯或聚丙烯薄膜。为了使光粘附层的已曝光区域更好的粘附到覆盖薄层上，可以改善覆盖薄层的表面，例如，通过诸如静电放电或火焰处理的表面处理可以改变表面形势和增加极化。在聚对苯二甲酸乙二酯薄膜的厚度为0.005英寸(～0.013毫米)的情况下，一个至少是0.025库仑/平方英尺(0.272库仑/平方米)，最好是约0.07库仑/平方英尺(0.762库仑/平方米)的静电放电是适宜的。但可以使用更多的处理。薄膜的火焰处理会提供良好的光粘附作用，可以使用空气一丙烯火焰。
虽然覆盖薄层的厚度可在广泛范围里变化，但特别喜欢使用具有0.001英寸(0.025毫米)或更小厚度的薄膜。厚度薄的覆盖薄层能产生边缘清晰的图像。另外，高速率的覆盖薄层剥离率，例如高达9000英寸/分(22，860厘米/分)或更高的剥离率是可用薄的覆盖薄层获得的。一般说来，高速率的覆盖薄层剥离产生较好的图像质量。但覆盖薄层也应该足够厚，以使静电放电或火焰处理不致损伤它，并使它在剥除时不致撕裂。覆盖薄层可另外包括辅助性处理或辅助层以改进粘附力、强度及其它性质。
将可剥离光敏组合体经光化辐射成像曝光后，光粘附层的已曝光区域对覆盖薄层的粘附作用强于对已曝光区域中的邻接层，而对邻接层的粘附作用又强于对未曝光区域中的覆盖薄层。光硬化材料用于光粘附层。这种材料通常都是由一种含亚乙基未饱和的或二苯甲酮类型的基团组成的，其中分子量的增加和固化产生的对覆盖薄层粘附性的增加是通过光化辐射曝光引起的。推荐采用一种由亚乙基未饱和和材料组成的众所周知的光硬化材料，这种亚乙基未饱和材料是光致聚合、光致交联、光致二聚的材料或它们的组合体。特别喜欢采用的是包括一种大分子的有机聚合粘结剂和一种添加的可聚合亚乙基未饱和单体的光致聚合混合体。该单体至少要有一个最好是二或多端亚乙基未饱和基团，能够引发自由基、增长链的附加聚合作用，所说单体最好具有某种程度的极性并可与粘结剂以及与覆盖薄层的极化表面相容，但基本上是不在邻接的可调色层扩散的单体。光致聚合的混合体也包含一个可由光化辐射，例如紫外光和可见光辐射激发的一自由基产生的附加聚合光引发系统(即至少一种有机光引发剂混合物)。在这些已经发现是有用的酸性粘结剂中，可以提及的是共(甲基异丁烯酸/异丁烯酸)和聚(甲基乙烯醚/马来酐)的酯乙酯，它们中的每一种可以用不同比例加以共聚。许多其它在该技术中熟知的有极化聚合物和共聚物作为光致聚合层的粘结剂将发现是有用的。粘结剂可以随单体在其比例中广泛地加以改变，但一般它应在3∶1至1∶3的范围内。该单体应相容于粘结剂，并可作为粘结剂的溶剂，和/或对粘结剂具有塑化作用。单体和粘结剂的选择和比例是按选择的光粘附力和硬度的需要来进行的。为提供一适宜的硬度，一般将单体保持在低浓度，以使从混合体所涂敷的层将足够地硬而又不发粘。
邻接层可以从大量的材料中挑选出来。邻接层是一种非光敏的有粘性或稍稍有点软的可变形的有机材料。对于有良好老化稳定性的一种聚合体来说，适宜作邻接层用的材料应抑制单体从光粘附层扩进邻接层。这种材料可以从树脂、聚合物中选出，在这种树脂和聚合物中，光粘附层的单体基本上是非扩散的、有粘性的混合物，等等。特别喜欢采用的材料是有弹性的聚合物和它的有-10℃或更低的二级转变温度的混合物，这些聚合物和混合物是固有粘性的或将接受增粘剂，而且是不能渗移入所说光粘附层并将粘性赋予该层。橡胶型的聚合物，不管是天然的或合成的都可以使用，例如异丁烯、瑟奥柯(聚硫橡胶)A、丁腈橡胶、丁基橡胶、氯化橡胶、丁二烯聚合物、异戊二烯、丁二烯的聚(乙烯异丁醚)和无规远嵌段(teleblock)和嵌段共聚物，或以不同比例组成的与苯乙烯和氯丁橡胶、有机硅弹性体等等共聚的异戊二烯。使用这些材料，有一稳定的粘附平衡在光粘附层和邻接层的片基之间。
为了将编名施加到焊料掩模的表面，可通过一支承图像的透明体使剥离式光敏组合体曝光，继而剥去已曝光的光敏组合体，以形成二个组合部分(ⅰ)支承在其着色的已曝光图像区域的表面上的覆盖薄层，以及(ⅱ)在其着有互补色的未曝光图像区域上支承邻接层的片状片基。然后，将其中一个所说组合部分(ⅰ)或(ⅱ)粘附到焊料掩模的表面，并将覆盖薄层或带有邻接层的片基剥去，留下编名图像粘附在焊料掩模上。出人意料的是，这些组合部分中的任一个都能够容易粘附到焊料掩模的表面。一般说来，将使用热和压力，由于这些组合部分必须经得起与熔融焊料的高温接触，故使用热和压力对这些组合部分应不会出现问题。为了获得适宜的粘附力，这些条件不认为是苛刻的。作为说明的证例，曾经使用过表压为20磅/平方英寸的层压压力和260°F的层压温度。层压后，让层压制品冷却，并慢慢剥去覆盖薄层或支承物，而在层压制品的表面上留下编名。
正如前面所讨论的，在施加编名后，将熔融焊料加到衬底的表面，以将焊料粘附到导电区域。编名必须具有足够的粘附力以经受焊接条件而不会和焊料掩模分开。典开的焊接温度对熔融焊料而言是在450至550°F的范围里。
在焊接之前，将一助焊剂以泡沫、波动形式或用刷涂法加入，以便在待焊接的印刷电路板的表面上提供一均匀涂层。助焊剂清洁待焊接的金属表面，并降低焊料的表面张力，以促进熔融焊料和电路板间的良好焊接。
由于助焊剂一般包含有离子性的残余物，故在焊接后必须将其从电路板清除。这在溶剂助焊剂时可用有机溶剂，而在含水助焊剂时可用洗涤剂和水来完成。
在下列例子中，除非另有说明，所有的成分和百分率是按重量给出的，而度数是按华氏温标给出的。
例1-不用焊料掩模将编名加到印刷电路板上Cromacheck
牌子的贴面彩色打样胶片(黑色)是用一负像压印机(negative phototool)成像的，以便在干燥处理后在一个200选择放电(ED)处理的Mylar
牌子的聚酯(负像)上给出编名。同样，用一正像压印机以便在经处理(正像)后的在300A Mylar
牌子的聚酯上的粘合剂上提供编名。
负像和正像被加到经刷洗(Chemcut)的有着一种Vacrel
牌子的焊料掩模测试图像的印刷电路板上。该印刷电路板在一玻璃增强环氧树脂上含有凸起的包括焊接区在内的铜质电路。
在200ED处理过的Mylar
牌子的聚酯上的负像被覆盖在印刷电路板上，并在260°F下以每分钟1-1.5英尺的速度层压在Riston
牌子的热辊层压机上。该热辊层压机具有一个表压约为20磅/平方英寸的压力。
层压后，让该板冷却，并慢慢剥去200ED Mylar
牌子的聚酯，在有铜质电路的玻璃增强环氧树脂上留下编名。编名在有文字桥接的电路线条和玻璃增强环氧树脂处的区域中是不明显的。
使用相同的方法以在印刷电路板上施加正像，并得到相同的结果。在除去有粘合剂的300A Mylar
牌子的聚酯时，需要较强的剥离力;但仍出现合格的编名。
用正像(未曝光的Cromacheck
)层压的板在一Riston PC-24印刷机上均匀地受紫外光辐射曝光。对于有着负像(已曝光的Cromacheck
)的板，不需再给另外的曝光。
然后将该板分成四个等级(a-d)并经受一标准的助焊剂/焊料浮动处理(a)对带有负像的板以每分钟16英尺的速度在一Argus设备(1-2焦耳/厘米2)中进行标准紫外光曝光，继而在300°F下烘烤1小时，并在Argus设备中以每分钟6英尺的速度(5焦耳/厘米2)进行另一次紫外光处理。
(b)对带有负像的板不进行上述的后处理。
(c)对带有正像的板进行上面提及的紫外光曝光和烘烤。
(d)对带有正像的板不进行上述的后处理。在上述类型(a-d)中在板上实施两种不同的Alpha 809(溶剂基的)和Alpha 709(水基的)助焊剂以及四种不同的去焊剂系统。该板在525°F下在焊料中浮动5秒钟，然后涂以Alpha 809或709助焊剂。又在525°F下在焊料中浮动5秒钟。在室温下冷却后，涂有助焊剂Alpha 809的板用各个下列情况下去焊剂-二氯甲烷(浸8分钟)-在三氯乙烷中加入20%(按重量计)的异丙醇-3分钟沸腾-3分钟环境温度-3分钟蒸汽-三氯乙烷-3分钟沸腾-3分钟环境温度-3分钟蒸汽在冷却到室温后，涂有Alpha 709助焊剂的板在150°F下用5%的磷酸三钠(TSP)轻轻洗刷2分钟以去焊剂。
在制备的板经受上述处理时，所得结果为·在上述类型(b)和(d)中板上的正和负编名(没有在板中进行后紫外处理或烘烤)，在使用溶剂基助焊剂(Alpha 809)时，并不能经受该过程。因助焊剂会腐蚀编名。
·在类型(b)和(d)中板上的正和负编名(没有在板中进行后紫外处理或烘烤)，在使用水基的助焊剂(Alpha 709)时能经受该过程。使用TSP去焊剂处理对编名没有影响。
·在上述类型(a)和(c)中板上的正和负编名(在板中进行过后紫外处理和烘烤)，能经受所有用Alpha 809和Alpha 709这两种助焊剂的涂助涂剂、焊接和去焊剂的工艺过程。在任一种水基或溶剂基的去焊剂中，没有观察到对编名有损伤。
上述处理的效果是，在Vacrel
930上编名能在上述所有的涂助焊剂、焊接和去焊剂的工艺过程中继续存在。
例2-用焊料掩模将编名加到印刷电路板上Vacrel
930是在一焊料掩模层压机(Soldermask Laminator)(压板温度为110℃，板引出温度为145至155°F，压合时间为55至60秒)上被真空层压到经过刷洗的印刷电路板的，该板在一Riston
PC-24印刷机上覆盖着曝光40秒(510毫焦耳/厘米2)，以便在一C处理机中用三氯乙烷显影3分钟(总运行时间)后产生一Stouffer台阶11。来自Chromacheck
牌子的负像(200ED处理的Mylar
)的编名在例1所说的方法下被加到焊料掩模。然后使该板经受下列处理·在Argus设备中以16英尺/分的速度(1-2焦耳/厘米2)进行紫外处理·在300°F下炉中烘烤1小时·在Argus设备中以6英尺/分的速度(5焦耳/厘米2)进行紫外处理·在525°F的焊料中浮动5秒钟
·涂以Alpha 709和809助焊剂·在525°F的焊料中浮动5秒钟·使之冷却到室温·在150°F下用5%的TSP并使用Alpha 709时用刷子轻轻洗刷2分钟以去焊剂·在使用Alpha 809时，用下列情况下去焊剂-二氯甲烷(浸8分钟)-在三氯乙烷中加入20%的异丙醇(各在沸腾、环境、蒸汽中三分钟)-三氯乙烷(各在沸腾、环境、蒸汽中三分钟)上述处理的效果是，编名能经受所说的所有涂助焊剂、焊接和去焊剂的工艺过程。
例3-用焊料掩模将编名加到印刷电路板上用在例2所述方法用一焊料掩模真空层压机将Vacrel
830焊料掩模真空层压在印刷电路板上。经1/2小时的保压时间后，该板在一Riston
PC-24印刷机上覆盖着曝光36秒(462毫焦耳/厘米2)。再经另一个1/2小时的保压时间后，该板在ADS含水显影剂中显影，显影时间为清洁图板时间的2倍(总运行时间为4分钟)，以产生一Stouffer台阶11。来自Cromacheck
(200ED处理Mylar
)的负像的编名按上述方法加到印刷电路板上，并给出下列处理方法·在Argus设备中以6英尺/分的速度(5焦耳/厘米2)进行紫外处理·在300°F下烘烤1小时·在525°F下经焊料浮动5秒·使之冷却到室温·在150°F下用5%的TSP并(在使用Alpha 709时)用刷轻轻刷洗2分钟以去焊剂。
结果是，只有使用Alpha 709(水基)和TSP时，编名才能经受涂助焊剂、焊接和去焊剂的处理过程。溶剂基助焊剂Alpha 809会腐蚀编名，故不能进行含溶剂的去焊剂。


在施加熔融焊料前，使用一种剥离式薄膜将编名施加到一焊料掩模表面上。