CN103203965B - 一种表面贴装技术（smt）印刷模板的混合制作工艺 - Google Patents
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Abstract
一种表面贴装技术（SMT）印刷模板的混合制作工艺。工艺流程如下：模板PCB面凸起及印刷面凹陷区域制作：基板处理→前处理（除油、酸洗）→双面贴膜→PCB面曝光→印刷面曝光→双面显影→双面蚀刻；模板开口的制作：印刷面激光切割。由此工艺制备可PCB面具有凸起台阶（up step），印刷面具有凹陷台阶（down step）的金属模板。由此工艺制备得到的金属模板，基板图形区域和up step图形区域的开口质量好，孔壁光滑，无毛刺、熔渣现象；金属模板的板面质量好，平整，开口区域无凸起变形现象；凸起台阶（up step）图形开口区域与基板的开口区域的位置精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面贴装技术（SMT）印刷模板的混合制作工艺，属于材料制造和加工领域，具体涉及SMT领域中一种PCB面具有凸起台阶，印刷面面具有凹陷台阶、且在PCB面、印刷面和平面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，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。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凸起或凹陷处理。
印刷模板是用来印刷锡膏的模具，目前一般采用钢网。模板的凸起台阶和凹陷台阶的制作问题在于对其厚度和位置精度的把握要精准，对于凸起台阶具有图形开口的对位置精度要求就更高了，其难度可想而知。
因此，如何更好、更快地制作出PCB面具有凸起台阶、印刷面具有凹陷台阶的金属模板具有一定的难度。
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，PCB面具有凸起台阶（up step），印刷面具有凹陷台阶（downstep），且具有开口图形。
一种台阶模板的混合制作方法。其工艺流程如下：
模板PCB面凸起及印刷面凹陷区域制作：基板处理→前处理（除油、酸洗、喷砂）→双面贴膜→PCB面曝光→印刷面曝光→双面显影→双面蚀刻；
模板开口的制作：印刷面激光切割。
具体的说，各步骤的工艺流程为：
模板PCB面凸起及印刷面凹陷区域制作：
（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：将基板除油、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，进行双面贴膜。
（4）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）印刷面曝光：，曝光区域为印刷面凹陷区域以外的区域，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。
（6）双面显影：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），若无问题进入蚀刻台阶的工序。
（7）双面蚀刻：通过贴膜、曝光、显影后的基板送入卧式双面蚀刻机内，通过上下喷淋的方式将蚀刻液喷淋到基板的PCB面及印刷面，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，在印刷面上形成了凹陷台阶区域，如图3、4中所示。
模板开口的制作：
印刷面激光切割：蚀刻完成后，将干膜全部清洗干净，上激光切割台，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读取边孔位置坐标，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。
印刷面激光切割完成后进行电抛光。
优选地，各工艺步骤的具体工艺参数如下：
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1 | 2～3min |
| 压力（psi） | 2 |
曝光显影工艺参数如下：
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（psi） | 10～20 |
| 蚀刻频率 | 10～20Hz |
激光切割参数如下：
| 切割速率 | 10k/h～20k/h |
| 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、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1中的6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下锡量，如图2中的6所示。
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PCB面具有凸起台阶，印刷面具有凹陷台阶的金属模板；
（2）基板图形区域和凸起台阶、凹陷台阶图形区域的开口质量好，孔壁光滑，无毛刺或毛刺较少，且无熔渣现象；
（3）板面质量好，平整，开口区域无凸起变形现象；
（4）凸起台阶和凹陷台阶图形开口区域与基板的开口区域的位置精度高。
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面凸起区域的开口剖视图
1-PCB基板
2-模板
3a-焊接基台
3b-焊接基台
4-平面开口
5-PCB面凸起区域
6-PCB面凸起区域开口
7-模板印刷面
8-模板PCB面
图2、印刷面凹陷区域的开口剖视图
1-PCB基板
2-模板
3a-焊接基台
3b-焊接基台
4-平面开口
51-印刷面凹陷区域
61-印刷面凹陷区域开口
图3、模板印刷面凹陷示意图
2-模板
4-模板平面开口
51-模板印刷面凹陷区域
61-模板印刷面凹陷区域开口
7-模板印刷面
图4、模板PCB面凸起示意图
2-模板
4-模板平面开口
5-模板PCB面凸起区域
6-模板PCB面凸起区域开口
8-模板PCB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。其具体工艺流程如下：
模板PCB面凸起及印刷面凹陷区域制作：
（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：将基板除油、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：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。
（4）PCB面曝光：曝光区域为PCB面的凸起台阶区域以外的区域，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）印刷面曝光：，曝光区域为印刷面凹陷区域以外的区域，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。
（6）双面显影：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），若无问题进入蚀刻台阶的工序。
（7）双面蚀刻：通过贴膜、曝光、显影后的基板送入卧式双面蚀刻机内，通过上下喷淋的方式将蚀刻液喷淋到基板的PCB面及印刷面，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，在印刷面上形成了凹陷台阶区域，如图3、4中所示。
模板开口的制作—印刷面激光切割：
（1）蚀刻完成后，将干膜全部清洗干净，上激光切割台，切割开口，激光切割具体步骤如下：
（2）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；
（3）通过CCD读取边孔位置坐标，与原始文件相对比，确定开口切割位置；
（4）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；
（5）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。
一组优选的各步骤的工艺参数如下：
前处理工艺参数：
| 除油时间 | 2min |
| 酸洗时间 | 2min |
| 喷砂时间1 | 3min |
| 压力（psi） | 2 |
曝光显影工艺参数：
蚀刻工艺参数如下：
| 蚀刻液比重 | 1.30 |
| Fe3+浓度（g/L） | 300 |
| pH | 1.8 |
| 温度（℃） | 60 |
| 压力（psi） | 10 |
| 蚀刻频率 | 20Hz |
激光切割参数如下：
| 切割速率 | 10k/h |
| 能量（mj） | 600 |
| 压力（Mpa） | 1.0 |
| 电流（A） | 750 |
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1中的6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下锡量，如图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 (6)
1.一种表面贴装技术（SMT）印刷模板的混合制作工艺，其工艺流程如下：
模板PCB面凸起及印刷面凹陷区域制作：基板处理→前处理→双面贴膜→PCB面曝光→印刷面曝光→双面显影→双面蚀刻；
模板开口的制作：印刷面激光切割→电抛光；
其中，基板处理是选择不锈钢作为基板材料，并将基板裁剪成所需尺寸；前处理是将基板进行除油、酸洗和两面喷砂处理；双面贴膜是选择附着力高的干膜，进行双面贴膜；PCB面曝光的曝光区域为PCB面凸起台阶区域，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；印刷面曝光的曝光区域为印刷面凹陷区域以外的区域，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；双面显影是将未曝光干膜显影清除；双面蚀刻是通过贴膜、曝光、显影后的基板送入卧式双面蚀刻机，通过上下喷淋的方式将蚀刻液喷淋到基板的PCB面及印刷面，在无曝光干膜的基板表面产生化学反应，蚀刻掉一层金属，这样就在PCB面上形成了凸起台阶区域，在印刷面上形成凹陷台阶区域；模板开口的制作是蚀刻完成后，将干膜全部清洗干净，上激光切割台，印刷面朝上，通过CCD读取边孔控位置坐标，确定开口切割位置，调整好切割参数，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，此后对基板进行电抛光。
2.根据权利要求1所述的混合制作工艺，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1： 2 ～ 3min
压力（psi）： 2。
3.根据权利要求1所述的混合制作工艺，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）：印刷面1200，PCB面1200；
曝光时间（s）：印刷面1800，PCB面1800；
双面显影时间（s）：100~200.。
4.根据权利要求1所述的混合制作工艺，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（psi）： 10 ～ 20
蚀刻频率：10 ～ 20Hz。
5.根据权利要求1所述的混合制作工艺，其特征在于，制备得到的金属模板的PCB面具有凸起台阶区域，印刷面具有凹陷台阶区域。
6.根据权利要求1所述的混合制作工艺，其特征在于，制备得到的金属模板具有开口图形，且开口图形分布在凸起台阶区域、凹陷台阶区域和平面区域。
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