CN103203955A - 一种台阶模板的混合制作工艺 - Google Patents
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Abstract
一种台阶模板的混合制作工艺。具体的工艺流程如下：电铸第一电铸层：芯模处理→前处理（除油、酸洗、喷砂）→贴膜1→曝光1→单面显影1→电铸1→剥离；电铸印刷面凸起台阶（upstep）：前处理（酸洗、喷砂）→双面贴膜→双面曝光→双面显影→电铸2→剥离；蚀刻PCB面凹陷台阶（downstep）：PCB面蚀刻→褪膜→后续处理（除油、酸洗）。由此工艺制备可制备得到PCB面具有凹陷台阶、印刷面具有凸起台阶的金属网板。该金属网板图形区域的开口质量好，孔壁光滑，无毛刺、锯齿等不良现象；开口图形区域的位置精度高；厚度均匀性好，均匀性COV在10%以内。
Description
技术领域
本发明涉及一种台阶模板的混合制作工艺，属于材料制造和加工领域，具体涉及PCB制造领域中一种印刷面具有凸起台阶，PCB面具有凹陷台阶的印刷用掩模板的制作工艺。
背景技术
随着电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小；电子产品功能更完整，所采用的集成电路（IC）已无法穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件，因此模板印刷工艺在电子制造业得到了迅速的发展，SMT印刷就是典型。模板的采购不仅是SMT装配工艺的第一步，也是最重要的一步。模板的主要功能是帮助锡膏的沉积，目的是将准确数量的材料转移到光板上准确的位置。锡膏阻塞在模板上越少，沉积在电路板上就越多。因此对模板的开口质量要求越光滑越好。但是，对于一些特殊的PCB板，如PCB板上有一些特殊部位需要锡膏的量比其他部位要多或是少，因此必须得对对应模板的部位进行up或down处理,一般来说，up区域需要制作图形，down区域不需要制作图形。
电铸成型，一种递增而不是递减的工艺，制作出一个金属模板，具有独特的密封特性，减少对锡桥和模板底面清洁的需要。该工艺提供近乎完美的定位，没有几何形状的限制，具有内在梯形的光滑孔壁和低表面张力，改进锡膏释放。通过在一个要形成开孔的基板（或芯模）上显影光刻胶，然后逐个原子、逐层地在光刻胶周围电铸出模板。
对于step台阶的制作，周期最快的当属蚀刻工艺，化学蚀刻的不锈钢模板的制作是通过在金属箔上涂抗蚀保护剂、用销钉定位感光工具将图形曝光在金属箔两面、然后使用双面工艺同时从两面腐蚀金属箔。
对于局部加厚的技术来说，其重点在于up step图形区域的开口于基板图形区域的开口位置精度要高，同时结合力要大，否则寿命将大大降低。
印刷模板是用来印刷锡膏的模具，目前一般采用钢网。而传统工艺通过激光切割技术制作的钢模开口尺寸质量不能达到要求，板面质量也不够好。
因此，如何更好、更快地制作出印刷面具有up台阶、PCB面具有down台阶的金属模板具有重要意义。
发明内容
本发明旨在解决以上技术问题，发明一种台阶模板的混合制作工艺。利用此制作工艺制作而成的金属模板，印刷面具有凸起台阶（up step），PCB面具有凹陷台阶（down step），且up step区域的图形开口与基板开口具有较高的对位精度。
一种台阶模板的混合制作方法。其工艺流程如下：
电铸第一电铸层：芯模处理→前处理（除油、酸洗、喷砂）→贴膜1→曝光1→单面显影1→电铸1→剥离；
电铸印刷面凸起台阶（up step）：前处理（酸洗、喷砂）→双面贴膜→双面曝光→双面显影→电铸2→剥离；
蚀刻PCB面凹陷台阶（down step）：PCB面蚀刻→褪膜→后续处理（除油、酸洗）。
具体的说，各步骤的具体工艺流程为：
电铸第一电铸层：
（1）芯模处理：选择0.3mm不锈钢作为芯模，并将基板裁剪成所需要的尺寸。
（2）前处理：将裁剪好的金属片进行除油、酸洗后，两面喷砂处理，提高表面粗糙度，从而提高贴膜时干膜与金属片的结合力。
（3）贴膜1：选择附着力高的干膜，防止电铸过程中发生掉膜现象。选择好干膜后，在芯模表面进行贴膜。
（4）曝光1：对所贴干膜进行曝光，曝光区域为开口图形区域，曝光干膜作为电铸过程中的保护层，阻止材料沉积。
（5）单面显影1：未曝光干膜通过双面显影工艺清除，显影后进行显影检查，要求无掉膜、蹭膜、显影未尽等现象。
（6）电铸1：电铸材料沉积在无干膜区域，克隆出与曝光图形一致的开口图形。
（7）剥离：一次电铸完成后，将电铸层从芯模上剥离下来。
电铸印刷面凸起台阶（up step）：
（1）前处理：将模板进行酸洗，两面喷砂处理，提高表面粗糙度，从而提高贴膜时干膜与金属片的结合力。
（1）双面贴膜：双面贴膜，因为所要电铸的up step区域面积较小，所以在印刷贴膜时重复压膜，保证干膜紧贴第一电铸层，即确保up step区域不易脱离。
（2）双面曝光：通过CCD边孔对位，准确对位up step区域位置及up step的开口图形区域；然后将印刷面所要电铸up step以外的区域及up step区域的开口图形曝光，将所要蚀刻PCB面down step以外的区域曝光。
（3）双面显影：显影清除未曝光干膜，将需要沉积电铸材料的区域（up step区域）及需要蚀刻的区域（down step区域）暴露出来。
（4）电铸2：将显影好的电铸层用胶带固定在芯模基板上，且印刷面朝外，进行二次电铸，在未曝光区域（即无干膜区域）沉积电铸材料，形成印刷面的up step。。
因为up step区域面积较小，电铸时电流密度线集中，会造成电铸up step区域的边缘效应严重，所以把准备好的分流辅助模板小心对位到第一电铸层上，注意不要擦伤图形和电铸层，将第一电铸层、分流板一块固定到飞巴上，浸入电铸槽，控制电铸up step厚度。
所述的分流板，即在与芯模尺寸相同的不锈钢板上通过激光切割的方法切出一个与up step区域位置相同，大小相同的通孔，起到分担电流、减轻边缘效应的作用。
（5）剥离：二次电铸完成后，将电铸层从芯模上剥离下来。
蚀刻PCB面凹陷台阶（down step）：
（1）PCB面蚀刻：用胶带将已经做好的印刷面up step区域封住后，将铸层送入卧式蚀刻机内，通过喷淋的方式将蚀刻液喷淋到PCB面，在无曝光干膜的基板表面产生化学反应，刻蚀掉一层钢片，这样就在PCB面上形成了凹陷台阶区域，如图3中的4所示。
（2）褪膜：蚀刻完成后，褪膜清洗。
（3）后续处理：将模板除油、酸洗。
具体的说，各步骤的具体工艺参数范围如下：
前处理工艺参数如下：
| 除油时间 | 1～2min |
| 酸洗时间 | 1～2min |
| 喷砂时间1 | 2～3min |
| 喷砂时间2 | 5～10min |
| 压力（pis） | 1～5 |
曝光显影工艺参数如下：
电铸的工艺参数如下：
蚀刻工艺参数如下：
| 蚀刻液比重 | 1.30～1.50 |
| Fe3+浓度（g/L） | 100～300 |
| pH | 1.4～1.8 |
| 温度（℃） | 50～60 |
| 压力（pis） | 10～20 |
| 蚀刻速度 | 8～20Hz |
本专利发明的台阶模板的混合制作工艺，与以往激光切割工艺相比，有以下明显改善：
（1）能够制作印刷面具有凸起台阶（up step）且具有开口图形，PCB面具有凹陷台阶（down step）的金属模板；
（2）模板开口质量好，孔壁光滑，无毛刺；
（3）凸起台阶（up step）图形开口区域与第一电铸层的开口的位置精度高；
（4）模板厚度均匀性好，均匀性COV在10%以内，
（5）凸起台阶（up step）区域与第一电铸层的结合力大，不易脱落；
（6）板面一级光亮。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。
图1. PCB面down区域剖视图
1-PCB基板
2-模板
3-焊接基台
4-平面开口
5-PCB板上的凸起区域
6-PCB面down区域
7-印刷面
8-PCB面
图2. 印刷面up区域的开口剖视图
1-PCB基板
2-模板
3a-焊接基台
3b-焊接基台
4-平面开口
5-印刷面up区域
6-印刷面up区域的开口
7-印刷面
8-PCB面
图3. 模板PCB面down示意图
1-模板
2-模板平面开口
3-模板PCB面down区域
4-模板PCB面
图4. 模板印刷面up示意图
1-模板
2-模板平面开口
3-模板印刷面up区域
4-模板印刷面up区域开口
5-模板印刷面
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本法名的具体的工艺流程以及本发明中工艺流程中的注意问题将在以下叙述中更加详尽。
一种台阶模板的混合制作方法。其工艺流程如下：
电铸第一电铸层：芯模处理→前处理（除油、酸洗、喷砂）→贴膜1→曝光1→单面显影1→电铸1→剥离；
电铸印刷面凸起台阶（up step）：前处理（酸洗、喷砂）→双面贴膜→双面曝光→双面显影→电铸2→剥离；
蚀刻PCB面凹陷台阶（down step）：PCB面蚀刻→褪膜→后续处理（除油、酸洗）。
具体的说，各步骤的具体工艺流程为：
电铸第一电铸层：
（1）芯模处理：选择0.3mm不锈钢作为芯模，并将基板裁剪成所需要的尺寸。
（2）前处理：将裁剪好的金属片进行除油、酸洗后，两面喷砂处理，提高表面粗糙度，从而提高贴膜时干膜与金属片的结合力。
（3）贴膜1：选择附着力高的干膜，防止电铸过程中发生掉膜现象。选择好干膜后，在芯模表面进行贴膜。
（4）曝光1：对所贴干膜进行曝光，曝光区域为开口图形区域，曝光干膜作为电铸过程中的保护层，阻止材料沉积。
（5）单面显影1：未曝光干膜通过双面显影工艺清除，显影后进行显影检查，要求无掉膜、蹭膜、显影未尽等现象。
（6）电铸1：电铸材料沉积在无干膜区域，克隆出与曝光图形一致的开口图形。
（7）剥离：一次电铸完成后，将电铸层从芯模上剥离下来。
电铸印刷面凸起台阶（up step）：
（1）前处理：将模板进行酸洗，两面喷砂处理，提高表面粗糙度，从而提高贴膜时干膜与金属片的结合力。
（1）双面贴膜：双面贴膜，因为所要电铸的up step区域面积较小，所以在印刷贴膜时重复压膜，保证干膜紧贴第一电铸层，即确保up step区域不易脱离。
（2）双面曝光：通过CCD边孔对位，准确对位up step区域位置及up step的开口图形区域；然后将印刷面所要电铸up step以外的区域及up step区域的开口图形曝光，将所要蚀刻PCB面down step以外的区域曝光。
（3）双面显影：显影清除未曝光干膜，将需要沉积电铸材料的区域（up step区域）及需要蚀刻的区域（down step区域）暴露出来。
（4）电铸2：将显影好的电铸层用胶带固定在芯模基板上，且印刷面朝外，进行二次电铸，在未曝光区域（即无干膜区域）沉积电铸材料，形成印刷面的up step。。
因为up step区域面积较小，电铸时电流密度线集中，会造成电铸up step区域的边缘效应严重，所以把准备好的分流辅助模板小心对位到第一电铸层上，注意不要擦伤图形和电铸层，将第一电铸层、分流板一块固定到飞巴上，浸入电铸槽，控制电铸up step厚度。
所述的分流板，即在与芯模尺寸相同的不锈钢板上通过激光切割的方法切出一个与up step区域位置相同，大小相同的通孔，起到分担电流、减轻边缘效应的作用。
（5）剥离：二次电铸完成后，将电铸层从芯模上剥离下来。
电铸时，通过前处理增加喷砂时间、电铸前增加活化时间等方式来提高两镀层之间的结合力，防止镀层脱落，通过实验做好的阳极挡板来控制电流密度线，使之在图形区域范围内第一电铸层沉积厚度均匀性COV在10%以内；通过调整电铸添加剂的量来保证镀层质量，如镀层光亮、无针孔、麻点；显影时通过控制显影点来达到镀层开口孔壁质量好，无毛刺、渗镀。
蚀刻PCB面凹陷台阶（down step）：
（1）PCB面蚀刻：用胶带将已经做好的印刷面up step区域封住后，将铸层送入卧式蚀刻机内，通过喷淋的方式将蚀刻液喷淋到PCB面，在无曝光干膜的基板表面产生化学反应，刻蚀掉一层钢片，这样就在PCB面上形成了凹陷台阶区域，如图3中的4所示。
（2）褪膜：蚀刻完成后，褪膜清洗。
（3）后续处理：将模板除油、酸洗。
这样就制作出如图3、4所示的台阶模板，而该种印刷模板的印刷过程如图1、2所示， PCB面的凹陷台阶，其主要作用为避开PCB板凸起区域，避免印刷过程模板变形，如1中的6所示，而印刷面的凸起台阶，其主要作用为在PCB板上的焊接铜台上增加印刷的下锡量，用于大元件的焊接，如2中的6所示。
一组优选的工艺参数如下：
前处理工艺参数：
| 除油时间 | 2min |
| 酸洗时间 | 2min |
| 喷砂时间1 | 3min |
| 喷砂时间2 | 6min |
| 压力（pis） | 3 |
曝光显影工艺参数如下：
电铸的工艺参数如下：
蚀刻工艺参数如下：
| 蚀刻液比重 | 1.4 |
| Fe3+浓度（g/L） | 150 |
| pH | 1.6 |
| 温度（℃） | 55 |
| 压力（pis） | 15 |
| 蚀刻速度 | 14Hz |
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种台阶模板的混合制作工艺,其工艺流程如下：
电铸第一电铸层：芯模处理→前处理（除油、酸洗、喷砂）→贴膜1→曝光1→单面显影1→电铸1→剥离；
电铸印刷面凸起台阶（up step）：前处理（酸洗、喷砂）→双面贴膜→双面曝光→双面显影→电铸2→剥离；
蚀刻PCB面凹陷台阶（down step）：PCB面蚀刻→褪膜→后续处理（除油、酸洗）。
2.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制作工艺，其特征在于，制备得到的金属模板的印刷面具有凸起台阶（up step）区域，PCB面具有凹陷台阶（down step）区域。
3.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制作工艺，其特征在于，制备得到的金属模板具有开口图形，且开口图形分布在up step区域和平面区域，down step区域无开口图形。
4.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制作工艺，其特征在于，PCB面为印刷时，台阶模板与PCB基板接触的一面。
5.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制作工艺，其特征在于，印刷面为印刷时，台阶模板与刮刀接触的一面。
6.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制作工艺，其特征在于，前处理工艺参数如下：
。
7.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制作工艺，其特征在于，曝光显影工艺参数如下：
。
8.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制作工艺，其特征在于，电铸的工艺参数如下：
。
9. 根据权利要求1所述的台阶模板的混合制作工艺，其特征在于，蚀刻工艺参数如下：
。
10.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制作工艺，其特征在于，其特征在于，第二次电铸过程采用分流板减小电流密度，减轻up step区域的边缘效应。
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- 2012-01-16 CN CN201210010729.8A patent/CN103203955B/zh not_active Expired - Fee Related
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