CN103203954A - 一种台阶模板的混合制作工艺 - Google Patents

Abstract

一种台阶模板的混合制作工艺。工艺流程为:模板PCB面凸起区域的制作：基板处理→前处理（除油、酸洗）→双面贴膜→PCB面曝光→PCB面显影→蚀刻PCB面；模板PCB面凹陷区域及印刷面盲孔的制作：模板PCB面二次贴膜→PCB面二次曝光→印刷面曝光→双面显影→双面蚀刻→模板褪膜；模板开口的制作：印刷面激光切割。应用该制作工艺制备得到的模板PCB面具有凸起台阶（upstep）及凹陷台阶（downstep），且凸起台阶（upstep）区域具有开口图形。应用此工艺制备得到的模板具有以下优点：图形开口位置与基板的对位精度高；除凸起台阶（upstep）的区域，其他无图形开口板面的厚度均匀性COV均在10%以内；整体模板的开口孔壁光滑、笔直，无毛刺等不良现象；表面质量好，无变形、泛白等不良缺陷。

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。具体涉及一种利用电铸、蚀刻和激光切割相结合的工艺，应用此混合工艺制备得到的SMT领域中印刷面具有凸起台阶（up step）和凹陷台阶（down step），且在凸起台阶区域具有图形开口的印刷用掩模板。

 

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，它也是最重要的一步。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是越光滑越好。尤其，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加厚或减薄处理,一般来说，up区域需要制作图形，down区域不需要制作图形。

印刷模板是用来印刷锡膏的模具，目前一般采用钢网。化学蚀刻的模板是模板世界的主要类型。它们成本最低，周转最快。化学蚀刻的不锈钢模板的制作是通过在金属钢片上曝上感光膜、用销钉定位感光工具将图形曝光在金属钢片两面、然后使用双面工艺同时从两面腐蚀金属钢片。蚀刻模板本身的缺陷和加工难度决定了蚀刻模板逐渐退出市场。而蚀刻工艺则应用于阶梯模板。对于开口的形成，其主要形式是电铸和激光切割，随着激光切割技术和设备的发展，再加上电抛光技术，激光切割所形成的开口也很接近于电铸般孔壁光滑，再加上其周期短、良率高等特点，激光切割模板占世界模板的80%以上。

因此，如何更好、更快地制作出PCB面具有up台阶、且具有down台阶的金属模板备受关注。

 

发明内容

本发明旨在解决以上技术问题，发明一种混合制备工艺。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）和凹陷台阶（down step），且up step的图形开口与基板开口具有高的对位精度。

一种台阶模板的混合制备工艺，其工艺流程如下：

模板PCB面凸起区域的制作：基板处理→前处理（除油、酸洗、喷砂）→双面贴膜→PCB面曝光→PCB面显影→蚀刻PCB面；

模板PCB面凹陷区域及印刷面盲孔的制作：模板PCB面二次贴膜→PCB面二次曝光→印刷面曝光→双面显影→双面蚀刻→模板褪膜；

模板开口的制作：印刷面激光切割。

具体来说，其工艺流程中的各步骤如下：

模板PCB面凸起区域的制作：

（1）基板处理：选择不锈钢作为基板材料，并将基板裁剪成所需要的尺寸。

（2）前处理：将钢片除油、酸洗后，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钢片的结合力。

（3）双面贴膜：选择附着力高的干膜，防止严重侧腐蚀现象发生，避免由此产生的位置精度问题。选择好干膜后，进行双面贴膜。所贴干膜表面都有一层塑料保护薄膜，可以保证干膜不受显影液和蚀刻液的侵蚀，故撕去PCB面的塑料保护膜，保留印刷面的塑料保护膜。

（4）PCB面曝光：双面贴膜后PCB面曝光，曝光区域为PCB面的凸起台阶区域，曝光后的干膜作为后续蚀刻工艺的保护膜，避免基板被腐蚀液侵蚀。

（5）PCB面显影：未曝光干膜通过显影工艺清除，显影后进行显影检查（是否掉膜、蹭膜、显影未尽等现象），若无问题进入蚀刻up step的工序。

（6）蚀刻PCB面：通过贴膜、曝光、显影后的基板送入卧式双面蚀刻机内，通过喷淋的方式将蚀刻液喷淋到基板的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面上形成了凸起台阶区域，如图3中的4所示。

模板PCB面凹陷区域及印刷面盲孔的制作：

（1）模板PCB面二次贴膜：蚀刻完成后，在PCB面二次贴膜。

（2）PCB面二次曝光：撕下塑料保护膜，曝光将要蚀刻down区域以外的区域。

（3）印刷面曝光：将印刷面在对角位置的两个圆形区域以外的区域曝黑，并撕下印刷面的保护膜，圆形区域的直径为1-5mm。

（4）双面显影：将PCB面和印刷面的曝黑区域干膜清除。

（5）双面蚀刻：将PCB面的凹陷区域及印刷面对角的两个圆形区域刻蚀，形成down step区域及有一定深度的盲孔，如图4中4a/b，作为模板后续激光切割的对位点。

（6）模板褪膜：双面蚀刻后，将干膜全部清洗干净。

模板开口的制作： 

将时刻后的模板放上激光切割台，在凸起台阶区域及基板平面区域切割开口。

激光切割具体步骤如下：

（1）将上述工序制作后的基板绷紧后放在切割基台上，印刷面朝上；

（2）通过CCD读取对位点4a/b的位置坐标，与原始文件相对比，确定开口切割位置；

（3）调整好切割参数，调整好激光切割头的纵向高度，使其激光焦点落在基板印刷面；

（4）通过激光切割头发射出激光，在基板表面的开口区域进行切割。

其中，各步骤的具体的工艺参数范围如下：

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	3～4min
		压力（pis）	1～5

曝光显影工艺参数如下：

不锈钢基板尺寸（mm）	800*600*1.8
		曝光量（mj）	1000～1500
曝光时间（s）	900～2000
		显影时间（s）	120～180

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	8～20

激光工艺参数如下：

切割速率（孔/小时）	10000～20000
		能量（mj）	400～900
压力（Mpa）	0.5～1.5
		电流（A）	500～1000

这样就制作出如图3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，其主要作用在于避开PCB板上的凸起区域，避免印刷过程中板面变形，如图1中的6所示；PCB面的凸起台阶，其主要作用为在PCB板凹陷区域进行材料印刷，增加下锡量，如2中的6所示。

由以上混合制备工艺制备得到的台阶模板，具有以下有益的效果：

（1）能够制作PCB面具有down step和up step的金属模板，且up step具有开口图形。

（2）基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。

（3）基板的开口图形与up step的开口图形的位置精度高；

（4）基板厚度均匀性好，均匀性COV在10%以内；

（5）表面质量好，光亮度均匀，无泛白、卷起变形等不良缺陷。

 

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. PCB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-PCB面up区域

6-PCB面up区域开口

7-模板印刷面

8-模板PCB面

图3. 模板示意图

1-模板

2-平面开口

3-PCB面凹陷区域

4-模板PCB面

5-PCB面凸起区域的开口

6-PCB面凸起区域

图4. 模板印刷面示意图

1-模板

2-模板平面区域开口

3-模板印刷面

4a/b-对位点

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备工艺，其工艺流程如下：

选择不锈钢作为基板材料，并将基板裁剪成所需要的尺寸，将裁剪好的钢片进行两面喷砂处理，提高表面粗糙度，从而提高贴膜时干膜与钢片的结合力。

必须选择附着力高的干膜，防止严重侧腐蚀现象发生，避免由此产生的位置精度问题。选择好干膜后，进行双面贴膜。

所贴干膜表面都有一层塑料保护薄膜，可以保证干膜不受显影液和蚀刻液的侵蚀，撕去PCB面的塑料保护膜，保留印刷面的塑料保护膜。

双面贴膜后PCB面曝光，曝光区域为PCB面的凸起台阶区域，曝光后的干膜作为后续蚀刻工艺的保护膜，避免基板被腐蚀液侵蚀。

而未曝光干膜通过显影工艺清除，显影后进行显影检查（是否掉膜、蹭膜、显影未尽等现象），若无问题进入蚀刻up step的工序。

通过贴膜、曝光、显影后的基板送入卧式双面蚀刻机内，通过喷淋的方式将蚀刻液喷淋到基板的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面上形成了凸起台阶区域，如图3中的4所示。

蚀刻完成后，在PCB面二次贴膜，撕下塑料保护膜，曝光将要蚀刻down区域以外的区域，曝光印刷面在对角位置两个圆形区域以外的区域，并撕下印刷面的保护膜，圆形区域的直径为1-5mm。

双面显影、双面蚀刻，将PCB面的凹陷区域及印刷面对角的两个圆形区域刻蚀，形成down step区域及有一定深度的盲孔，如图4中4a/b，作为模板后续激光切割的对位点。

双面蚀刻后，将干膜全部清洗干净，上激光切割台，在凸起台阶区域及基板平面区域切割开口，激光切割具体步骤如下：

将上述工序制作后的基板绷紧后放在切割基台上，印刷面朝上；

通过CCD读取对位点4a/b的位置坐标，与原始文件相对比，确定开口切割位置；

调整好切割参数，调整好激光切割头的纵向高度，使其激光焦点落在基板印刷面；

通过激光切割头发射出激光，在基板表面的开口区域进行切割。

这样就制作出如图3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，其主要作用在于避开PCB板上的凸起区域，避免印刷过程中板面变形，如图1中的6所示；PCB面的凸起台阶，其主要作用为在PCB板凹陷区域进行材料印刷，增加下锡量如2中的6所示。

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。

2.其工艺流程如下:

模板PCB面凸起区域的制作：基板处理→前处理（除油、酸洗、喷砂）→双面贴膜→PCB面曝光→PCB面显影→蚀刻PCB面；

模板PCB面凹陷区域及印刷面盲孔的制作：模板PCB面二次贴膜→PCB面二次曝光→印刷面曝光→双面显影→双面蚀刻→模板褪膜；

模板开口的制作：印刷面激光切割。

3.根据权利要求1所述的混合制备工艺，其特征在于，该种混合工艺包括电铸、蚀刻和激光切割三种工艺。

4.根据权利要求1所述的混合制备工艺，其特征在于，制备得到的金属网板的PCB面具有凸起台阶（up step）区域和凹陷台阶（down step）区域。

5.根据权利要求1所述的混合制备工艺，其特征在于，模板的平面区域和凸起区域具有满足印刷要求的开口。

6.根据权利要求1所述的混合制备工艺流程，其特征在于，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 3～4min 压力（pis） 1～5

。

7.根据权利要求1所述的混合制备工艺流程，其特征在于，曝光显影工艺参数如下：

不锈钢基板尺寸（mm） 800*600*1.8 曝光量（mj） 1000～1500 曝光时间（s） 900～2000 显影时间（s） 120～180

。

8.根据权利要求1所述的混合制备工艺流程，其特征在于，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 8～20

。

9.根据权利要求1所述的混合制备工艺流程，其特征在于，激光工艺参数如下：

切割速率（孔/小时） 10000～20000 能量（mj） 400～900 压力（Mpa） 0.5～1.5 电流（A） 500～1000

。

10.根据权利要求1所述的混合制备工艺流程，其特征在于，模板印刷面具有至少两个盲孔，且盲孔处于对角位置。

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