CN103203953B

CN103203953B - 一种台阶模板的混合制作工艺

Info

Publication number: CN103203953B
Application number: CN201210010725.XA
Authority: CN
Inventors: 魏志凌; 高小平; 赵录军; 王峰
Original assignee: Kunshan Power Stencil Co Ltd
Current assignee: Kunshan Power Stencil Co Ltd
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-01-16
Also published as: CN103203953A

Abstract

一种台阶模板的混合制作工艺。其制作工艺流程如下：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→褪膜→剥离；蚀刻印刷面形成凹陷台阶(down step)区域：印刷面贴膜→曝光2→单面显影2→蚀刻（印刷面形成down step区域）;激光切割凹陷区域(down step)区域开口图形：具有凹陷区域(down step)的电铸模板→激光切割凹陷区域(down step)区域开口图形→后续处理。由此工艺制备，能够制作印刷面具有凹陷区域(down step)的模板；无论是基板图形区域还是凹陷区域(down step)图形区域的开口质量好，孔壁光滑，无毛刺；板面质量好，表面一级光亮，无针孔、麻点；凹陷区域(down step)图形开口区域与电铸层的开口区域的位置精度高；电铸模板图形区域的厚度均匀性好。

Description

一种台阶模板的混合制作工艺

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凹陷台阶(down step)区域、且平面区域和凹陷台阶(downstep)区域均具有图形开口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。

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。电铸成型，一种递增而不是递减的工艺，制作出的金属模板，具有独特的密封特性，从而减少了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。

对于局部减薄的技术来说，现在一般采用蚀刻工艺，其重点在于其down区域的位置精度要高，同时蚀刻出来的down区的厚度均匀性要好。对于down区域的开口来说，只能采用激光切割的方式。

因此，应用电铸、蚀刻和激光切割的混合工艺制作出高质量的印刷面具有down台阶的电铸模板具有重要的现实意义。

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，印刷面面具有凹陷台阶（down step），且down step区域具有图形开口。

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→褪膜→剥离；

蚀刻印刷面形成down step区域：印刷面贴膜→曝光2→单面显影2→蚀刻（印刷面形成down step区域）;

激光切割down step区域开口图形：具有down step的电铸模板→激光切割downstep区域开口图形→后续处理。

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1.8mm不锈钢作为芯模，并将基板裁剪成所需要的尺寸；

（2）前处理：芯模除油、酸洗，进行两面喷砂处理，提高表面粗糙度，从而提高贴膜时干膜与芯模的结合力。

（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：将未曝光干膜显影清除。

（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）褪膜：将干膜褪膜清洗。

（8）剥离：第一次电铸完成后，将电铸层从芯模上剥离下来。

电铸时，通过控制前处理喷砂时间、电铸前活化时间等方式来保证镀层与芯模之间的结合力，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。

蚀刻印刷面形成down step区域：

（1）印刷面贴膜：将PCB面与芯模表面接触，在印刷面上贴膜。

（2）曝光2：将印刷面的down step区域曝光。

（3）单面显影2：除down step区域外，其他板面全曝黑，而所贴干膜作为蚀刻保护膜，阻止蚀刻液将其他板面蚀刻掉。

（4）蚀刻：通过蚀刻工艺控制蚀刻量，，从而在印刷面形成一个down step区域。

激光切割down step区域开口图形：

（1）具有down step的电铸模板准备：蚀刻完后，将具有down step的电铸模板清洗干净

（2）激光切割down step区域开口图形：按正常工艺操作找好对位点并移动激光探头，当激光探头移至down区域时，需注意调整激光探头的高度，以确保激光切割开口质量。

（3）后续处理：将切割后的金属模板除油、酸洗，备用。

优选地，各个步骤的具体的工艺参数如下：

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	2～3min
		压力（pis）	1～5

曝光显影工艺参数如下：

芯模尺寸（mm）	8006001.8
		曝光量1（mj）	1000～2000
曝光时间1（s）	800～2500
		单面显影1时间（s）	120～240
曝光2量（mj）	300～500
		曝光时间2（s）	240～360
单面显影2时间（s）	120～180

蚀刻工艺参数如下：

蚀刻液温度（℃）	45～50
		蚀刻液喷射压力（psi）	10～15
蚀刻时间（min）	5～10

电铸的工艺参数如下：

激光切割的工艺参数如下：

切割速率（孔/小时）	10000～20000
		能量（mj）	400～1000
气体压力（MPa）	0.5～5
		电流（mA）	500～1000
激激光频率（Hz）	6000～8000
		直线切割速度（cm.min^-1）	100～200

这样就制作出如图2所示的台阶模板，而该种印刷模板的印刷过程如图1所示，印刷面的凹陷台阶，其主要作用为在PCB板上的焊接铜台上减少印刷的下锡量，用于小元件的焊接，如图1中6所示。

本专利发明的印刷面具有凹陷台阶的模板，与以往相比，有以下明显有益效果：

（1）无论是基板图形区域还是step图形区域的开口质量好，孔壁光滑，无毛刺；

（2）板面质量好，表面一级光亮，无针孔、麻点；

（3） down step图形开口区域与电铸层的开口区域的位置精度高；

（4）电铸模板图形区域的厚度均匀性好。

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.印刷面down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down区域

6-印刷面down区域开口

7-模板印刷面

8-模板PCB面

图2.模板印刷面down示意图

1-模板

2-模板平面开口

3-模板印刷面down区域

4-模板印刷面down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。

一种台阶模板的混合制作工艺。

具体的说，各步骤的具体工艺流程为：

电铸第一电铸层：

（5）单面显影1：将未曝光干膜显影清除。

（7）褪膜：将干膜褪膜清洗。

蚀刻印刷面形成down step区域：

（2）曝光2：将印刷面的down step区域曝光。

激光切割down step区域开口图形：

（3）后续处理：将切割后的金属模板除油、酸洗，备用。

一组优选的各个步骤的具体的工艺参数如下：

前处理工艺参数如下：

除油时间	2min
		酸洗时间	2min
喷砂时间	3min
		压力（pis）	1～5

曝光显影工艺参数如下：

芯模尺寸（mm）	8006001.8
		曝光量1（mj）	2000
曝光时间1（s）	2500
		单面显影1时间（s）	240
曝光2量（mj）	300
		曝光时间2（s）	360
单面显影2时间（s）	180

蚀刻工艺参数如下：

蚀刻液温度（℃）	50
		蚀刻液喷射压力（psi）	10
蚀刻时间（min）	10

电铸的工艺参数如下：

激光切割的工艺参数如下：

切割速率（孔/小时）	15000
		能量（mj）	700
气体压力（MPa）	3.5
		电流（mA）	700
激激光频率（Hz）	7000
		直线切割速度（cm.min^-1）	150

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

1.一种台阶模板的混合制作工艺，其制作工艺流程如下：

电铸第一电铸层：芯模处理→前处理→贴膜1→曝光1→单面显影1→电铸1→褪膜→剥离；其中电铸第一电铸层的前处理包括除油、酸洗、喷砂步骤；

蚀刻印刷面形成凹陷台阶区域：印刷面贴膜→曝光2→单面显影2→蚀刻；蚀刻印刷面形成PCB面凹陷台阶；

激光切割凹陷台阶区域开口图形：具有凹陷台阶的电铸模板→激光切割凹陷台阶区域开口图形→后续处理；其中后续处理为将切割后的金属模板除油、酸洗，备用；

其中，贴膜1为选择附着力高的干膜，在芯模表面进行贴膜；曝光1是对所贴干膜进行曝光，其曝光区域为开口图形区域；单面显影1是将未曝光干膜显影清除；曝光2是将印刷面的凹陷台阶区域曝光；单面显影2是除凹陷台阶区域外，其他板面全曝黑，而所贴干膜作为蚀刻保护膜，阻止蚀刻液将其他板面蚀刻掉；蚀刻是通过蚀刻工艺控制蚀刻量，从而在印刷面形成一个凹陷台阶区域。

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凹陷台阶区域。

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，且开口图形分布在平面区域和凹陷台阶区域。

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，前处理工艺参数如下：

。

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，曝光显影工艺参数如下：

。

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，蚀刻工艺参数如下：

。

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，电铸1前具有活化1步骤，电铸1的工艺参数如下：

。

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，激光切割的工艺参数如下：

。

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，曝光凹陷台阶区域前都要通过CCD对位边孔，保证凹陷台阶区域的位置精度在±10μm。

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，蚀刻前在模板旁边粘贴一小块镍片，用来准确地判断凹陷台阶区域的深度。

11.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，激光切割凹陷台阶区域开口图形时，需调整激光探头与板面的位置，使之开口质量尽量与电铸开口一致。