CN102268704B

CN102268704B - 双激光对刻阻断选择电镀法

Info

Publication number: CN102268704B
Application number: CN2011102007088A
Authority: CN
Inventors: 张全洪
Original assignee: Shenzhen Frd Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Frd Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2031-07-18
Also published as: CN102268704A

Abstract

本发明公开了一种双激光对刻阻断选择电镀法，其先将非金属产品表面镀上第一金属导电层，然后将镀有第一金属导电层的非金属产品置于设置激光束的工作台上，再调节激光束的发射角度，使其照射在非金属产品表面的非选择区域上，消融非选择区域的第一金属导电层，阻断非选择区域的导电通路，使得后续进行电镀时，非选择区域无法再镀上金属导电层，最后，对非金属产品表面进行电镀，使选择区域镀上第二金属导电层，完成电镀。从而消除了现有技术中的遮蔽工序和退镀工序，缩短了工艺路线，提高了产能并降低了成本；同时还减少了对环境的压力。

Description

双激光对刻阻断选择电镀法

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，特别涉及一种双激光对刻阻断选择电镀法。

背景技术

电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些产品（包括非金属产品和金属产品）表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀、提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。

现有技术中，在非金属表面进行选择性电镀时，一般是先对非金属（以塑料为例）零件表面进行粗化，去应力，脱脂，还原等处理，再进行敏化和活化处理，在塑料表面形成钯等催化层；再经还原或解胶后，即可在塑料表面化学沉积一薄层的导电金属，例如镍，以形成良好导电层，便于后续电镀增厚：比如后续继续电镀铜，以形成良好导电性。

这时候形成的电镀层，会完全覆盖在零件表面。当零件需要在局部位置选择性电镀时，一般的做法是，制作一个或多个遮蔽模具，将不需要电镀的部分进行遮蔽，需要保留电镀的部分喷涂或刷上油墨等绝缘性成膜物质，干燥成膜后，置入硫酸等氧化性溶液中退掉金属层；也可将零件作为阳极，使用电镀的反过程进行退镀；金属层退去后再除膜，完成电镀过程。上述电镀过程中，制作遮蔽模具的方式多种多样，有的使用零件表面全部喷涂感光材料，再按图形进行曝光，可以得到较为精确的图案（其尺寸精度一般较高）。

然而，感光成膜的方法却有其局限性，比如要求选择性电镀的图案在一个平面内时，因为“爬镀”现象：电镀与退镀的分界线不清晰，可能不能达到要求的零件尺寸精度或影响电气功能，需要后续进行复杂与低效能的整理，造成产品成本上升和产能下降。另外，而且因为有遮蔽和退镀工序存在，产生额外的废水与电镀物质排放出去，对环境造成一定影响。

有鉴于此，需要提供一种新的非金属表面选择性电镀技术。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种双激光对刻阻断选择电镀法，以解决现有技术中在非金属表面进行选择性电镀时，由于遮蔽工序和退镀工序存在而引起的产能低、环境污染等问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种双激光对刻阻断选择电镀法，用于在非金属产品表面的选择区域内镀上金属导电层，其中，所述方法包括以下步骤：

一种双激光对刻阻断选择电镀法，用于在非金属产品表面的选择区域内镀上金属导电层，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将非金属产品表面镀上第一金属导电层；

S2、将镀有第一金属导电层的非金属产品置于工作台上，所述工作台旁设置第一激光束和第二激光束，其均与工作台平面呈45度角，且第一激光束照射在非金属产品的上平面和左平面，第二激光束照射在非金属产品的右平面和下平面，所述非金属产品置于第一激光束和第二激光束的工作焦点上；

S3、调节第一激光束和第二激光束的发射角度，使其照射在非金属产品表面的非选择区域上，消融非选择区域的第一金属导电层，阻断非选择区域的导电通路，使得后续进行电镀时，非选择区域无法再镀上金属导电层；

S4、对非金属产品表面进行电镀，使选择区域镀上第二金属导电层。

所述的双激光对刻阻断选择电镀法，其中，在所述步骤S1中，采用化学沉积法或气相物理沉积法在非金属产品表面上镀第一金属导电层。

所述的双激光对刻阻断选择电镀法，其中，在步骤S3中，消融非选择区域的第一金属导电层中只消融非选择区域的边缘处的第一金属导电层，再将非选择区域的其他部分的第一金属导电层用氧化性溶剂洗去。

所述的双激光对刻阻断选择电镀法，其中，在步骤S3中，还包括将选择区域进行导电连接。

所述的双激光对刻阻断选择电镀法，其中，所述激光束按以下方式之一发射：

具有多个激光束源的激光束发射端，以及

多个激光束发射端，每一所述多个激光束发射端均是包括激光束源的激光束发射端。

本发明提供的双激光对刻阻断选择电镀法，其先将非金属产品表面镀上第一金属导电层，然后将镀有第一金属导电层的非金属产品置于设置激光束的工作台上，再调节激光束的发射角度，使其照射在非金属产品表面的非选择区域上，消融非选择区域的第一金属导电层，阻断非选择区域的导电通路，使得后续进行电镀时，非选择区域无法再镀上金属导电层，最后，对非金属产品表面进行电镀，使选择区域镀上第二金属导电层。通过本发明提供的双激光对刻阻断选择电镀法消除了以往方法中的遮蔽工序和退镀工序，缩短了选择性电镀的工艺路线，提高了产能并降低了成本；减少了选择性电镀对产业工人健康的影响和对环境的压力；另外，通过适用于空间表面上的选择性电镀，能得到锐利的电镀与非电镀区域的分界线，提高了选择性电镀的尺寸精度与品质。

附图说明

图1为本发明实施例的双激光对刻阻断选择电镀法的流程图。

图2是本发明实施例的进行选择性电镀的塑料产品的示意图。

图3为本发明实施例的激光束照射到塑料产品的光路示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种新的双激光对刻阻断选择电镀法，在非金属产品表面经过化学沉积，或气相物理沉积或气相化学沉积，得到一薄层导电金属后，使用激光雕刻技术，对一薄层导电金属进行选择性消融，继续镀厚得到功能电镀层时，只在经过选择的区域得到功能电镀层。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明实施例的双激光对刻阻断选择电镀法的流程图。如图所示，所述方法包括以下步骤：

S1、将非金属产品表面镀上第一金属导电层；

下面分别针对上述步骤来做具体说明：步骤S1是将非金属产品表面镀上第一金属导电层。可以采用常规做法，对非金属产品（以塑料产品为例来说）表面进行粗化、去应力、脱脂、还原、敏化和活化处理，再经还原或解胶，在塑料表面化学沉积一薄层的导电金属，例如镍。其中，化学沉积也可以用气相物理沉积或气相化学沉积过程代替。代替时，所需前处理过程有所不同，因为都为现有技术，为了描述简单，这里就不再一一冗述了。另外，所述第一金属导电层应当为一薄金属导电层，便于后续的消融操作。

所述步骤S2中，塑料产品沉积上一薄层导电金属层（即第一金属导电层）后，放置在专用的激光雕刻机工作台上。所述工作台旁设置有激光束。在本实施例中，塑料产品的表面包括：上平面、下平面、左平面和右平面。故此，可以采用两个激光束（第一激光束束和第二激光束束）相对设置来照射到塑料产品上：第一激光束和第二激光束均与工作台平面呈45度角，且第一激光束照射在非金属产品的上平面和左平面，第二激光束照射在非金属产品的右平面和下平面，所述非金属产品置于第一激光束和第二激光束的工作焦点上。

应当理解地是，如果塑料产品的截面为多边形时，可以通过增加激光束的数量来保证激光束可以充分射到塑料产品的表面每一处。例如：塑料产品的截面为六边形时，激光束数量为三束。另外，所述激光束可以从具有多个激光束源的一个激光束发射端发射：也可以从多个激光束发射端发射，每一所述多个激光束发射端均是包括激光束源的激光束发射端。

所述步骤S3中调节激光束的发射角度可以采用人工调节的方法，也可以通过连接计算机的控制装置来调节。只要满足能够使激光束照射在非金属产品表面的非选择区域上，消融非选择区域的第一金属导电层，阻断非选择区域的导电通路即可。一旦阻断了非选择区域的导电通路后，那么在后续的电镀过程中，非选择区域将不再能够被电镀上金属导电层，而选择区域则还可以继续电镀（增加电镀的厚度），以达到电镀的目的。

进一步地，为了更高效率地生产，可以使得激光束只照射到非选择区域的边缘部分，“环切”阻断薄层导电金属的导通通路即可，宽度依零件状况而定，在实际应用中，宽度为0.5毫米时可以实现。当只照射到非选择区域的边缘部分后，非选择区域的中间区域本已化学沉积或使用其它方法沉积的一薄层金属（即第一金属导电层），可以使用硫酸等氧化溶剂洗去。因为第一金属导电层非常薄，所以不会影响加厚电镀区域，或者影响在可接受范围内。

故此，步骤S4中再对非金属产品表面进行第二次电镀，使选择区域镀上第二金属导电层，完成电镀。

应当理解地是，所述非金属产品不限于选择区域是平面的情况，当所述选择区域为空间表面亦可。当所述平面或空间表面超出激光束的有效焦深时，移动工作台到有效焦深即可。需要注意地是，当激光束照射到空间曲面时，激光能量蒸发掉金属导电薄层（即第一金属导电层）时，可能能量强度过大，会蒸发掉空间曲面的其它部分的本体材料（即炭化），这时可以调整激光能量大小，或旋转零件角度来避免。或者可以在后续增加清洗工序，洗掉碳化层。

下面以一个具体实施例来阐述本发明的双激光对刻阻断选择电镀法。如图2所示，所述塑料产品的电镀要求为：所示塑料零件的A、C、E区域需要进行电镀（即为选择区域），而B、D区域不需要（即为非选择区域）。

首先，还是按照常规方法，对塑料零件进行粗化，去应力，脱脂，还原，敏化和活化处理，再经还原或解胶，在塑料表面化学沉积一薄层的导电金属，例如镍。

因为A、C、E区域不导通，可以采用增加S部件(即第一连接件)的方法，使得A、C、E区域全部导电连接，当然了，也可以使用其它方法，例如使用治具进行各分隔区域的导电连接。

然后，便利用激光雕刻技术，对一薄层的导电金属进行选择性消融。其具体方法如下：请一并参阅图3，图3为激光束照射到塑料产品的B、D区域的示意图。如图所示，专用的激光雕刻机有两束激光，由一台激光器或两台激光器分别产生：100是透镜（其安装在激光束的前端），200是激光束，300是待加工零件（即为上述的包括A、B、C、D、E区域的塑料零件）。具体说来，两束激光束200皆与待加工零件300放置平面成45度角：一束在左上方，照射上平面与左平面，一束在右下方，照射右平面与下平面。待加工零件300放置在激光束偏转工作有效范围内，并且位于激光束的工作焦点上。以焦距420毫米的透镜100为例，透镜100与待加工零件300距离约为495毫米，则有效工作焦深约为15毫米。

当待加工零件300安放好之后，送料台与激光雕刻机控制系统指挥两束激光照射如图2所示的B和D区域，激光能量蒸发这两个区域表面的金属层；再进行进一步增厚电镀时，这两个区域，不会再有金属向表面沉积。因的S部分的存在（或其它形式的导电连接），A，C，E，S四个区域，导电连接，一同连接到电镀阴极，在增厚电镀过程中，继续电镀达到要求的厚度。

最后，电镀结束后，通过模具或工具刀口切断，移除S部分，则选择性电镀完成。

进一步地，为了更高效率地生产，激光可以只照射B、C区域的两端部分，“环切”阻断薄层导电金属的导通通路即可。然后，B、C区域的中间部分本已化学沉积或使用其它方法沉积的一薄层金属，可以使用硫酸等氧化溶剂洗去。因这层金属非常薄，所以不会影响加厚电镀区域，或者影响在可接受范围内。

本发明提供了一种双激光对刻阻断选择电镀法，其先将非金属产品表面镀上第一金属导电层，然后将镀有第一金属导电层的非金属产品置于设置激光束的工作台上，再调节激光束的发射角度，使其照射在非金属产品表面的非选择区域上，消融非选择区域的第一金属导电层，阻断非选择区域的导电通路，使得后续进行电镀时，非选择区域无法再镀上金属导电层，最后，对非金属产品表面进行电镀，使选择区域镀上第二金属导电层，完成电镀。通过本发明提供的双激光对刻阻断选择电镀法消除了以往方法中的遮蔽工序和退镀工序，缩短了选择性电镀的工艺路线，提高了产能并降低了成本；减少了选择性电镀对产业工人健康的影响和对环境的压力；另外，通过适用于空间表面上的选择性电镀，能得到锐利的电镀与非电镀区域的分界线，提高了选择性电镀的尺寸精度与品质。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种双激光对刻阻断选择电镀法，用于在非金属产品表面的选择区域内镀上金属导电层，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将非金属产品表面镀上第一金属导电层；

S4、对非金属产品表面进行电镀，使选择区域镀上第二金属导电层；

在步骤S3中，消融非选择区域的第一金属导电层中只消融非选择区域的边缘处的第一金属导电层，“环切”阻断薄层导电金属的导通通路，再将非选择区域的其他部分的第一金属导电层用氧化性溶剂洗去;

当激光照射在非金属产品表面时，通过调整激光能量大小或旋转零件角度来避免激光能量强度过大蒸发掉非金属产品表面非第一金属层的其他部分材料；

所述激光束按以下方式之一发射：

具有多个激光束源的激光束发射端，以及

多个激光束发射端，每一所述多个激光束发射端均是包括激光束源的激光束发射端；

所述第一金属导电层为一薄层导电金属，其厚度对电镀区域的加厚影响可忽略。

2.根据权利要求1所述的双激光对刻阻断选择电镀法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用化学沉积法或气相物理沉积法在非金属产品表面上镀第一金属导电层。

3.根据权利要求1所述的双激光对刻阻断选择电镀法，其特征在于，在步骤S3中，还包括用第一连接件将选择区域进行导电连接。