一種三維立體掩模板及其製備工藝的製作方法

2023-04-23 00:54:11

專利名稱：一種三維立體掩模板及其製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於印刷電路板的三維立體掩模板及其製備工藝，屬於材料製備與零件製造領域，具體的說，涉及一種用於印刷電路板的具有單面凸起，其上具有複雜花紋的三維立體掩模板及其製備工藝。
背景技術：
表面貼裝技術，即SMT (Surface Mounted Technology的縮寫),是將電子零件放置於印刷電路板表面，然後使用焊錫連接電子零件的引腳與印刷電路板的焊盤進行金屬化而成為一體的一種工藝技術。表面貼裝技術源自於六十年代美國軍用電子及航空電子領域的設備製造。早期由於該技術尚不成熟及成本高昂，因此僅應用於美國波音公司與休斯公司等極少數廠商，其發展受到了極大限制。然而，時至七十年代末，高密度印刷電路板與大規模集成電路技術的高速發展，為表面貼裝技術的推廣與普及提供了可能性。於是，表面貼裝技術因其不可比擬的優勢迅速取代了傳統的通孔插裝技術，進入消費類與信息類產品領域。時下輕便流行的筆記本電腦、手機等，無一不得益於此。SMT技術的工藝流程包括:印刷(或點膠)一> 貼裝一> (固化)一> 回流焊接一>清洗一> 檢測，其中印刷的作用是將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的焊接做準備。所用設備為印刷機，位於SMT生產線的最前端。作為SMT技術的第一步，其作用至關重要。而隨著市場的多樣化、複雜化、立體化的趨向日趨凸顯，產品已經由過去單一的平面，逐漸發展成曲面、高低臺面，並且伴有鏤空或凸起設計。因此，傳統的平面絲網印刷已經不能滿足現有市場的需求。在現有技術中，對於非平面的印刷往往採用移印的方式，但是移印方式存在印刷有效面積小、印刷效果差等問題，因此，傳統的移印方式已不能滿足當今對異型產品絲網印刷的要求。而使用二維的掩模轉移時基體表面凹凸區域邊緣處掩模開口由於無法和基板緊密接觸而精確對位，導致轉移材料的偏差轉移或錯位轉移。

發明內容
本發明的目的在於解決上述問題，基於以上各種工藝的局限性，本發明專利中提出一種適合進行凸起設計和花紋設計的立體版面印刷的工具——三維立體掩模板及其製備工藝。該掩模板可以有效降低在向印刷板凸凹部位進行焊膏轉移過程中由於位置精度和尺寸精度的很大偏差和掩模的變形而導致產品和掩模的報廢；同時，該工藝得到的掩模板具有高表面質量，圖形開口平滑，無毛刺、變形，具有高的光亮度和低的表面粗糙度。一種三維立體掩模板，其特徵在於，掩模板具有雙層結構，即印刷面由三維立體芯模構成，PCB面緊密附著在印刷面上，為三維立體芯模表面電鑄的一層電鑄層。優選地，三維立體芯模板的厚度為1.8mm,電鑄層的厚度為0.025mm。上述的三維立體掩模板的製備工藝包括如下步驟:
芯模前處理(除油、酸洗、噴砂)一貼膜一曝光一顯影一電鑄一剝離一雙面貼膜一雙面曝光一雙面顯影一雙面蝕刻一脫膜一雷射切割
具體的說，三維立體掩模板的製備工藝步驟如下:
(O芯模前處理:選取1.8mm厚的不鏽鋼板作為芯模材料，將芯模切割成為800mm*600mm的尺寸大小；
(2)將芯模除油、酸洗、噴砂，以去除表面的油潰雜質，並將表面打磨光滑；
(3)貼膜:芯模的單面進行貼膜；
(4)曝光:將芯模的單面進行曝光，即將電鑄層上的開口區域曝光；
(5)顯影:將步驟(4)中的未曝光部分顯影去除，留下曝光的部分以作後續電鑄步驟的保護膜；
(6)電鑄:在芯模上電沉積上金屬材料，形成三維立體掩模板的電鑄層基板； (7)雙面貼膜:掩模板電鑄層雙面貼膜；
(8)雙面曝光:將掩模板電鑄層雙面貼膜後進行曝光，即在印刷面曝光凸起區域，在PCB面曝光凹陷區域；
(9)雙面顯影:將步驟(8)中的未曝光部分顯影去除，留下曝光的部 分幹膜以作後續蝕刻步驟的保護膜；
(10)雙面蝕刻:蝕刻區域即為雙面顯影的未曝光區域，蝕刻後即可形成厚度均一的三維立體芯模掩模板；
(11)脫膜；
(12)雷射切割:直接在蝕刻形成的三維立體掩模板上的三維立體區域切割圖形開口， 工藝步驟如下:
A、將通過電鑄蝕刻工藝制的的掩模板固定在一個提供張力的框架上，放在切割基臺上，使得具有凸形區域的印刷面朝上放置；
B、通過CXD定位掩模板，通過原始文件確定三維立體結構上的切割圖形開口坐標；
C、調整好切割參數，調整好雷射切割頭的縱向高度，使其雷射焦點落在掩模板印刷面凸形區域表面，以形成3-8°的錐角的切割邊；
D、通過雷射切割頭髮射出雷射，進行切割。優選地，除油、酸洗、噴砂的工藝參數為:
權利要求
1.一種三維立體掩模板，其特徵在於，掩模板具有雙層結構三維立體結構，即印刷面由具有三維立體芯模構成結構的凸起區域，PCB面具有三維立體結構的凹陷區域。
2.根據權利要求1所述三維立體掩模板，其特徵在於，所述的三維立體掩模板的製備工藝包括如下步驟: 芯模前處理(除油、酸洗、噴砂)一貼膜一曝光一顯影一電鑄一剝離一雙面貼膜一雙面曝光一雙面顯影一雙面蝕刻一脫膜一雷射切割。
3.根據權利要求1和2所述的前處理工藝步驟，其特徵在於，除油、酸洗、噴砂的工藝參數如下:
4.根據權利要求1和2所述的三維立體掩模板的製備工藝，其特徵在於，雙面顯影為將要蝕刻的區域，即將電鑄掩模板的雙面進行顯影，即將芯模上剝離下的電鑄層的一面(PCB面)的三維立體區域的凹形區域幹膜顯影去除，而與此對應的反面(印刷面)的三維立體區域的凸形區域幹膜曝光保留，以使得芯模電鑄層蝕刻成厚度均一的具有三維立體區域的掩模板。
5.根據權利要求1和2所述的三維立體掩模板的製備工藝，其特徵在於，曝光和顯影的工藝參數如下:
6.根據權利要求1和2所述的三維立體掩模板的製備工藝，其特徵在於，雙面蝕刻區域為雙面顯影的未曝光區域，蝕刻後即可形成厚度均一的三維立體掩模板。
7.根據權利要求1和2所述的三維立體掩模板的製備工藝，其特徵在於，電鑄步驟為在芯模上電沉積金屬材料，形成三維立體掩模板的鑄層基板。
8.根據權利要求1和2所述的三維立體掩模板的製備工藝，其特徵在於，電鑄的工藝參數為:
9.根據權利要求1和2所述的三維立體芯模的製備工藝，其特徵在於蝕刻的工藝參數的如下:
10.根據權利要求1和2所述的三維立體掩模板的製備工藝，其特徵在於，雷射切割直接在蝕刻形成的三維立體掩模板的三維立體區域切割開口，工藝步驟如下: (1)將通過電鑄蝕刻工藝制的的掩模板固定在一個提供張力的框架上，放在切割基臺上，使得具有凸形區域的印刷面朝上放置； (2)通過CXD定位掩模板，通過原始文件確定三維立體結構上的切割圖形開口坐標； (3)調整好切割參數，調整好雷射切割頭的縱向高度，使其雷射焦點落在掩模板印刷面凸形區域表面，以形成3-8°的錐角的切割邊； (4)通過雷射切割頭髮射出雷射，進行切割。
全文摘要
本發明公開一種三維立體掩模板，其特徵在於，掩模板具有雙層結構三維立體結構，即印刷面由具有三維立體芯模構成結構的凸起區域，PCB面具有三維立體結構的凹陷區域。該三維立體掩模板的製備工藝包括如下步驟芯模前處理(除油、酸洗、噴砂)→貼膜→曝光→顯影→電鑄→剝離→雙面貼膜→雙面曝光→雙面顯影→雙面蝕刻→脫膜→雷射切割。用此種製備工藝製備得到的掩模板可以有效降低在向印刷板凸凹部位進行焊膏轉移過程中由於位置精度和尺寸精度的很大偏差和掩模的變形而導致產品和掩模的報廢；同時，該工藝得到的掩模板具有高表面質量，圖形開口平滑，無毛刺，無變形，具有高的光亮度和低的表面粗糙度。此外，本發明的製備工藝步驟簡單，易於操作，加工效率高，生產成本低，符合經濟效益原則，利於大規模的生產和推廣。
文檔編號C25D1/10GK103207515SQ20121001075
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, 王峰, 孫倩 申請人:崑山允升吉光電科技有限公司