电子板的静电夹持的制作方法

本发明涉及一种制造印刷电路板组件的方法、一种夹持电子板以进行处理的方法以及一种载体。

背景技术：

工业丝网印刷机通常通过使用成角度的刀片或刮板将导电印刷介质（诸如，焊膏或导电油墨）施加穿过丝网（有时被称为箔或模版）中的孔的图案，来将导电印刷介质施加到平坦的工件（诸如，电路板或电子板）上。随后可以使用用于将电子部件放置在板上的焊膏垫上的表面贴装技术（smt）工艺使由此形成的印刷电路板（pcb）被部件占满以形成印刷电路板组件。然后可以将组件通过回流炉以完成焊接过程，从而确保部件与基底的电气和机械连接。

然而，这种已知方法存在一个问题，即部件的小型化趋势。随着部件尺寸减小，附接部件所需的焊膏垫必须相应地减小尺寸。另外，电路板变得越来越薄，并且柔性板（所谓的“挠性pcb（flex-pcb）”或“挠性印刷pcb”）使用的越来越普遍。所有这些趋势都需要非常精确的印刷，这给生产率和制造质量带来了压力。pcb具有相关的公差和变形，因此很难精确对准所有必需的部件。

作为一个特定示例，挠性pcb通常包括“集群（cluster）”中的并且还是嵌镶式的（panelled）非常小的部件，使得每个面板都包含这些集群中的至少一个。每个部件都有它自己的关联公差，并且此外，每个集群也都有它自己相对于其他面板中的集群的公差。因此，公差可能高于在一个集群内成功印刷所需的精度。

当前，在印刷工艺期间使用真空载体来支撑板，由此将每个板真空夹持到载体。使用这样的载体，不可能对板提供多次对齐，因此只可能以平均位置进行印刷，即，将板在载体上对齐在对所有集群同时优化的位置，而不是在用于各个集群的最佳位置之间重新对齐。因此，印刷精度受损。

技术实现要素：

本发明试图克服这些问题，并作为示例提供用于夹持这种挠性pcb。本发明的其他目的包括提供简化的且更精确的板组装工艺。

根据本发明，该目的通过使用一种新型的载体来实现，该载体利用静电夹持而不是真空夹持。

该解决方案与印刷行业中传统公认的观念完全相反，该传统公认的观念通常认为避免印刷机内的静电电荷是必要的。然而，已经确定实际上静电固定是可行的夹持选项，这是因为所产生的场以明显的强度仅存在于正被夹持的材料或部件的表面中。

如果非导电材料具有电极化特性，则该材料可以以这种方式被夹持。施加到介电材料的外部电场会导致结合的带电元素的移位。这些是与分子结合且不能在材料周围自由移动的元素。带正电的元素沿场的方向移位，且带负电的元素与场的方向相反地移位。分子可以保持中性电荷，但仍会形成电偶极矩。

静电场可以在不需要电源的情况下保持数天，这允许同一载体被用于各种不同的工艺，例如印刷、放置和回流焊。此外，回流焊炉的高温不会影响夹持力。

根据本发明的第一方面，提供了一种制造印刷电路板组件的方法，包括以下步骤：

i）通过将静电场施加到电子板来将电子板夹持到载体；

ii）使用印刷工艺将印刷介质施加到电子板，

其中，电子板在印刷工艺期间通过静电场保持被夹持到载体。

根据本发明的第二方面，提供了一种夹持电子板以进行处理的方法，包括以下步骤：

i）提供包括静电场发生器的载体，该静电场发生器适于在载体的至少两个空间上分开的区域处产生夹持静电场，

ii）在载体的第一区域内的第一确定位置处将第一电子板放置到载体上，

iii）通过在第一区域处产生静电场，将第一电子板夹持到载体，

iv）在载体的第二区域内的第二确定位置处将第二电子板放置到载体上，以及

v）通过在第二区域处产生静电场，将第二电子板夹持到载体。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于根据第一方面和第二方面中任一所述的方法的载体。

如本发明所使用的，术语“电子板”用于表示用于承载电子电路、电子部件或电子设备的柔性或刚性的、印刷或未印刷的板、基底或工件。

根据本发明的优选实施例，静电载体能够单独地夹持单独的、单个的电路或集群（例如，挠性pcb）。可以例如使用拾取放置机将相应的板精确地放置在载体上，且然后通过接通静电场将该板夹持在合适的位置。可以在整个制造过程（即，印刷、组装和回流焊接）中将板精确地保持在该位置。可以将另外的电路或集群单独放置在载体上并单独夹持，使得可以将每个电路或集群板夹持在最佳位置。在制造过程结束时，可以通过使静电场放电来释放夹持。

本发明的其他特定方面和特征在所附的权利要求书中陈述。

附图说明

现在将参考附图（未按比例）描述本发明，其中。

图1示意性地示出了根据本发明一种实施例的静电载体的侧视图。

图2示意性地示出了图1的静电载体沿着线a-a的截面图。

图号说明：

1-静电载体

2-载体基座

3-下介电绝缘层

4-电极层

5-上介电绝缘层

6a、6b-电子板

7-电触点

8a-8c-阳极结构

9a-9c-阴极结构

10-载体基准

11-板基准。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明一种实施例的静电载体1的侧视图。载体1形成为具有平坦顶表面的分层结构，该平坦顶表面适于在使用中在顶部上支撑至少一个电子板，在图1中示出了正被支撑的两个单独的板6a、6b。使用中的载体1的最下层是载体基座2，其为载体1提供结构刚度。载体基座2可以包括各种材料，例如玻璃、硅、金属或有机材料。在所示的实施例中，例如通过薄膜技术形成的下介电绝缘层3位于载体基座2的顶部上。仅当载体基座2由导电材料例如铝al或其他金属形成时，才需要下介电绝缘层3。电极层4放置于下介电绝缘层3的顶部上，将在下面更详细地描述电极层4。如果不存在下介电绝缘层3，则可以将电极层4直接定位在载体基底2上。上介电绝缘层5放置在电极层4的顶部上，该上介电层绝缘5可以与下介电绝缘层3类似地形成。上介电层和下介电层可以由各种材料形成，包括例如聚合物，诸如聚氯乙烯（pvc）或聚碳酸酯，或非聚合物材料，例如sio2。各个层可以分开地形成，然后例如通过使用少量的粘合剂或薄膜技术而附接在一起。

上介电绝缘层5用作一个或多个电子板6a、6b的支撑表面。应该注意的是，上介电绝缘层5的厚度影响可用于电子板的夹持力，且因此，为了确保有效夹持，上介电绝缘层5应保持尽可能薄。如果pvc或聚碳酸酯用作上介电绝缘层5，则目前可达到约10μm的厚度，而利用薄膜技术，例如对于sio2而言，约50nm的层厚度是可能的。

尽管未在图1中示出，但是载体也可以设置识别标记，例如2d或3d条形码或rfid标签，从而可以在随后的制造过程中对载体进行跟踪。

图2示意性地示出了图1的静电载体沿着线a-a的截面图。在该视图中，电极层4的内部结构可见。以轮廓示出了电子板6a、6b的相对叠置位置，并且如下面更详细地阐述的，还示出了位于上介电绝缘层5的顶部上的各种载体基准10。电极层4包括静电场发生器，该静电场发生器具有至少一个（本实施例是三个）静电场子发生器，以由电容式叉指梳状电极图案限定的静电夹持区域的形式。每个图案由阳电极梳状结构8a-8c和阴电极梳状结构9a-9c的叉指布置形成。每个梳状结构通过相应的电触点7可独立地电连接到外部dc电压源（未示出）。当这样连接时，每个子发生器都会产生一个静电场，该静电场可向位于载体1的顶表面上的电子板施加向下的力或夹持力。为了便于连接，每个电触点7导电地连接到载体1的外表面（未示出）上的连接到外部电压的点。

电极层4可以以对本领域技术人员而言明显的各种方式形成，例如通过将所需的电极图案印刷到介电基底上、通过迫使导电膏穿过合适的掩模或者使用pcb制造技术或薄膜技术。

所示的三个图案沿载体1在空间上是分开的，因此在使用中，即，当每个图案都连接到外部电压源时，会产生相对较高静电场的载体1的三个局部区域或区。如上所述，每个图案可单独地连接到外部电压源，因此每个图案以及因而每个场区域可单独地且选择性地致动。以这种方式，不同的电子板6可以被单独地或顺序地夹持到载体1的通常对应于各个图案的相应区域。图2示出了一个实施例，其中一个电子板可以被夹持到每个区域，但是在其他实施例中，可以将一个以上的电子板夹持到相同的区域，然而这样的实施例将是不利的，这是因为这两个板将同时被夹持，因此将无法夹持第一板、随后定位、夹持第二板。

图2示出了多个载体基准标记（“基准”）10，它们是位于载体1的上表面上的光学可识别标记。此外，并且如本领域所公知的，每个电子板6a、6b设置有相应的板基准11。载体基准10和板基准11可以帮助将电子板6精确地放置到载体1上，如下面更详细地阐述的。

现在将描述根据本发明的制造印刷电路板组件的示例性方法。

在初始步骤中，提供载体（诸如图1和图2所示的载体），并对其进行放电，以使载体不产生静电场。

然后可以将第一电子板在载体的第一区域内的第一确定位置处放置在载体上。这种放置例如可以使用能够高度精确放置的拾取放置机来执行。电子板的正确定位可以通过将电子板上的板基准11相对于载体基准10定位来实现。通常，拾取放置机包括光学位置传感器，该光学位置传感器适于识别这些基准。

然后，通过将各个静电场子发生器的阴极和阳极电极连接到电压源，在第一区域处产生静电场，从而将第一电子板夹持到载体。

如果需要，并且在第一电子板被夹持到载体时，另外的电子板可以以与第一电子板类似的方式在载体的各个区域内的各个确定位置处顺序地被放置在载体上，并在定位后通过在相应区域处产生静电场被夹持。

应当注意的是，这种方法使每个板都能被最佳地放置，这对于已知的真空夹持方法是不可能的。尤其是，这种方法能够高度精确地放置和夹持单个挠性pcb。

一旦电子板被夹持到载体上，就可以将各个静电场子发生器与电压源断开，因为静电场可以保持足够高以在数天中执行夹持。这使电子板能够在一个以上的制造工艺中保持被夹持在同一个载体上，并且可以在各工艺之间运输载体。

因此，在如上所述的夹持之后，例如通过如本领域中已知的对准载体基准或板基准，可以将载体精确地定位在印刷机内。然后可以使用印刷工艺将印刷介质（例如，导电印刷介质，诸如焊膏）施加到电子板，通常包括通过将刮板刀片扫过适当图案化的模版，迫使印刷介质穿过模版上的孔，来将印刷介质施加到电子板的顶表面。

在该印刷过程之后，印刷电子板可以装配一个或多个电子部件，同时电子板保持被夹持到载体。有利地，载体可以例如沿着传送带被运输到拾取放置机，并被精确地定位在该机器的放置区域内。如本领域中已知的，载体和/或板基准可以再次用于确保适当的对准。

在进行该装配过程之后，可以将装配好的电子板进行回流焊接过程，同时电子板保持被夹持到载体。有利地，载体可以例如沿着传送带被运输到回流焊炉以进行热处理，如本领域中众所周知的。载体的静电夹持功能不受炉内高温的影响。

在回流焊接之后，可以通过使相应的静电场放电（例如通过使每个图案的阳电极和阴电极短路）来从载体释放该电子板或每个电子板。

在所有这些步骤中，可以通过正确读取每台机器的载体识别标记来跟踪载体，以便对该载体上的该板或每个板执行正确的处理。

上述实施例仅是示例性的，并且在本发明范围内的其他可能性和替代方案对于本领域技术人员将是明显的。例如，图2中所示的叉指梳状电极图案可以用任何电容式电极图案代替。每个载体可以配备有一个或多个图案，上限由所讨论的载体的物理尺寸决定。载体能够夹持各种材料、集群和部件，包括用于微结构化的薄玻璃（例如，约150µm厚度）。