一種混合製備工藝及該種工藝製得的臺階模板的製作方法

2023-05-24 01:11:36

專利名稱：一種混合製備工藝及該種工藝製得的臺階模板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種混合製備工藝及該種工藝製得的臺階模板，屬於材料製造和加工領域。具體涉及一種利用電鑄和蝕刻相結合 的工藝，應用此混合工藝製備得到的SMT領域中PCB面具有凸起臺階(up step)、印刷面具有凹陷臺階(down step)的印刷用掩模板。
背景技術：
隨著電子產品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無法縮小；電子產品功能更完整，所採用的集成電路(IC)已無法穿孔元件，特別是大規模、高集成1C，不得不採用表面貼片元件，因此模板印刷工藝在電子製造業得到了迅速的發展，SMT印刷就是典型。模板的採購不僅是SMT裝配工藝的第一步，它也是最重要的一步。模板的主要功能是幫助錫膏的沉積。目的是將準確數量的材料轉移到光板上準確的位置。錫膏阻塞在模板上越少，沉積在電路板上就越多。因此對模板的開口質量要求是越光滑越好。但是，對於一些特殊的PCB板，如PCB板上有一些特殊部位需要錫膏的量比其他部位要多或是少，此時必須對對應模板的部位進行up或down處理。印刷模板是用來印刷錫膏的模具，目前一般採用鋼網。而傳統工藝通過雷射切割技術製作的鋼模開口尺寸質量不能達到要求，板面質量也不夠好。化學蝕刻的模板是模板製作的主要類型。它們成本最低，周轉最快。化學蝕刻的不鏽鋼模板的製作是通過在金屬鋼片上曝上感光膜、用銷釘定位感光工具將圖形曝光在金屬鋼片兩面、然後使用雙面工藝同時從兩面腐蝕金屬鋼片。蝕刻模板本身的缺陷和加工難度決定了蝕刻模板逐漸退出市場。而蝕刻工藝則主要應用於階梯模板。電鑄成型，一種遞增而不是遞減的工藝，製作出一個金屬模板，具有獨特的密封特性，減少對錫橋和模板底面清潔的需要。該工藝提供近乎完美的定位，沒有幾何形狀的限制，具有內在梯形的光滑孔壁和低表面張力，改進錫膏釋放。通過在一個要形成開孔的基板(或芯模)上顯影光刻膠，然後逐個原子、逐層地在光刻膠周圍電鑄出模板。對於局部加厚的技術來說,其重點在於up step圖形區域的開口和基板圖形區域的開口位置精度要高，同時結合力要大，否則壽命將大大降低。因此，利用上述各種工藝的優點，綜合其有益優勢，製備一種PCB面具有up臺階、印刷面具有down臺階的電鑄模板應用價值。

發明內容
本發明旨在解決以上技術問題，發明一種混合製備工藝及該種工藝製得的臺階模板。利用此製作工藝製作而成的金屬模板，PCB面具有凸起臺階(up step),印刷面具有凹陷臺階(down step),且up step和down step區域的圖形開口與基板開口具有高的對位精度。同時，製得的up step區域的鍍層與平面鍍層有較高的結合力。一種臺階模板的混合製備工藝，其具體工藝流程如下:
(1)電鑄第一層電鑄層:芯模處理一前處理(除油、酸洗、噴砂)一單面貼膜I—單面曝光I —單面顯影I —電鑄I (具有開口圖形的第一電鑄層)
(2)電鑄PCB面的up區域:第一電鑄層前處理(酸洗、噴砂)一單面貼膜2—單面曝光
2—單面顯影2—電鑄2 (PCB面up step)—剝離
(3)蝕刻印刷面的down區域:電鑄層雙面貼膜一印刷面曝光一印刷面顯影一印刷面蝕刻一褪模一後續處理(除油、酸洗)
具體來說，其工藝流程中的各步驟如下:
(I)電鑄第一層電鑄層:
芯模處理:選擇0.3mm厚度的不鏽鋼作為芯模，並將基板裁剪成所需要的尺寸；
前處理:將裁剪好的鋼片進行兩面噴砂處理，提高表面粗糙度，從而提高貼膜時幹膜與鋼片的結合力；
單面貼膜1:選擇附著力高的幹膜，在芯模表面進行貼膜；
單面曝光1:對所貼幹膜進行曝光，曝光區域為開口圖形區域，保留曝光幹膜；
單面顯影1:將未曝光幹膜顯影清除；
電鑄1:電鑄材料沉積在無幹膜區域，克隆出與曝光圖形一致的開口圖形。(2)電鑄PCB面的up區域:
第一電鑄層前處理:將第一電鑄層表面進行酸洗，噴砂，提高表面粗糙度，從而提高貼膜時幹膜與鋼片的結合力；
單面貼膜2:在第一電鑄層表面繼續貼膜，所以在貼膜時重複壓膜，保證幹膜緊貼第一電鑄層，即確保up step區域不易脫離；並通過C⑶邊孔對位，準確對位up step區域位置及up step的開口圖形區域；
單面曝光2:單面曝光up step區域上開口圖形意外的區域；
單面顯影2:將所要電鑄up step以外的區域及up st印區域的開口圖形曝黑，顯影清除未曝光幹膜，將需要沉積電鑄材料的區域(即up step區域)暴露出來；
電鑄2:把準備好的分流輔助模板小心對位到第一電鑄層上，注意不要擦傷圖形和電鑄層，第一電鑄層、分流板一塊固定到飛巴上，浸入電鑄槽，控制電鑄up step厚度,進行二次電鑄，在未曝光區域(即無幹膜區域)沉積電鑄材料，形成PCB面的up step ；
所述的分流板，即在與芯模尺寸相同的不鏽鋼板上通過雷射切割的方法切出一個與upstep區域位置相同，大小相同的通孔，起到分擔電流、減輕邊緣效應的作用；
剝離:將電鑄層從芯模上剝離。(3)蝕刻印刷面的down區域:
電鑄層雙面貼膜:在印刷面上貼膜，並將PCB面已做好的up區用膠布貼住，防止蝕刻液侵蝕；
印刷面曝光:曝光將要蝕刻的印刷面down step區域以外的全部區域，作為保護膜；印刷面顯影:未曝光幹膜通過顯影工藝清除，顯影后進行顯影檢查，以確保無掉膜、蹭膜、顯影未盡等現象；印刷面蝕刻:通過貼膜、曝光、顯影后的基板送入臥式蝕刻機內，通過噴淋的方式將蝕刻液噴淋到基板的印刷面，在無曝光幹膜的基板表面產生化學反應，刻蝕掉一層金屬，這樣就在印刷面上形成了凹陷臺階區域(圖3中4);
褪膜:蝕刻完成後，褪膜清洗；
後續處理:將第二電鑄層表面進行除油、酸洗。電鑄時，通過前處理增加噴砂時間、電鑄前增加活化時間等方式來提高兩鍍層之間的結合力，防止鍍層脫落，通過實驗做好的陽極擋板來控制電流密度線，使之在圖形區域範圍內第一電鑄層沉積厚度均勻性COV在10%以內；通過調整電鑄添加劑的量來保證鍍層質量，如鍍層光亮、無針孔、麻點；顯影時通過控制顯影點來達到鍍層開口孔壁質量好，無毛刺、滲鍍。其中，各步驟的具體的工藝參數範圍如下:
前處理工藝參數
權利要求
1.一種混合製備工藝，其具體工藝流程如下: (1)電鑄第一層電鑄層:芯模處理一前處理(除油、酸洗、噴砂)一單面貼膜I—單面曝光I —單面顯影I —電鑄I (具有開口圖形的第一電鑄層) (2)電鑄PCB面的凸起臺階(upstep)區域:第一電鑄層前處理(酸洗、噴砂)一單面貼膜2 —單面曝光2 —單面顯影2 —電鑄2 (PCB面up step)—剝離 (3)蝕刻印刷面的凹陷臺階(downstep)區域:電鑄層雙面貼膜一印刷面曝光一印刷面顯影一印刷面蝕刻一腿模一後續處理(除油、酸洗)。
2.根據權利要求1所述的混合製備工藝，其特徵在於，該種混合工藝包括電鑄和蝕刻兩種工藝。
3.根據權利要求1所述的混合製備工藝，其特徵在於，製備得到的金屬網板的PCB面具有凸起臺階(up step)區域。
4.根據權利要求1所述的混合製備工藝，其特徵在於，製備得到的金屬網板的印刷面具有凹陷臺階(down step)區域。
5.根據權利要求1所述的混合製備工藝，其特徵在於，模板的平面區域具有滿足印刷要求的開口。
6.根據權利要求1所述的混合製備工藝，其特徵在於，模板的PCB面凸起區域具有滿足印刷要求的開口。
7.根據權利要求1所述的混合製備工藝，其特徵在於，模板的印刷面凹陷區域具有滿足印刷要求的開口。
8.根據權利要求1所述的混合製備工藝，其特徵在於，模板材料為純鎳、鎳鐵中的任意一種。
9.根據權利要求1所述的混合製備工藝流程，其特徵在於，第二次電鑄過程採用分流板減小電流密度，減輕凸起臺階(up step)區域的邊緣效應。
10.根據權利要求1所述的混合製備工藝，其特徵在於，模板沉積厚度均勻性COV在10%以內。
全文摘要
一種混合製備工藝及該種工藝製得的臺階模板。一種混合製備工藝，工藝流程為:電鑄第一層電鑄層；電鑄PCB面的凸起臺階(upstep)區域；蝕刻印刷面的凹陷臺階(downstep)區域。其特徵在於，該種混合製備工藝包括電鑄和蝕刻兩種工藝。由此工藝製備得到的模板的外形特徵為PCB面具有凸起臺階(upstep)，印刷面具有凹陷臺階(downstep)，且具有開口圖形。該金屬網製得的凸起臺階(upstep)區域的鍍層與平面鍍層有較高的結合力；製得的整體電鑄模板的開口孔壁光滑，表面質量好，無針孔、麻點；製得的電鑄模板開口圖形區域的厚度均勻性好；且在二次電鑄工藝中使用的特殊的分流板可有效減小電流密度，減輕凸起臺階(upstep)區域的邊緣效應。
文檔編號G03F7/00GK103203959SQ20121001074
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者魏志凌, 高小平 申請人:崑山允升吉光電科技有限公司