CN103203968B

CN103203968B - 一种台阶模板的制作方法

Info

Publication number: CN103203968B
Application number: CN201210010742.3A
Authority: CN
Inventors: 魏志凌; 高小平; 吴建
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: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2032-01-16
Also published as: CN103203968A

Abstract

一种台阶模板及其混合制备工艺。该台阶模板为PCB面具有凸起台阶(up step)的金属掩模板，掩模板的基体材料为不锈钢、纯镍、镍铁合金中的一种。其混合制备的工艺流程如下：（1）模板PCB面凸起区域制作；（2）模板半刻盲孔的制作；（3）模板开口的制作；（4）模板开口后续处理。该种混合工艺中包括蚀刻、激光切割和电抛光三种工艺，由此工艺制备可制备得到PCB面具有凸起台阶(up step)的金属网板。通过半刻盲孔的制作，可以制作出用于精确对位的对位孔；该种金属网板在平面区域和凸起台阶(up step)区域均具有开口图形；且开口质量好，孔壁光滑，无毛刺；利用蚀刻工艺制备，可使得蚀刻后板面平整，无翘起现象；金属模板的平面区域厚度均匀性好。

Description

一种台阶模板的制作方法

技术领域

本发明涉及一种台阶模板及其混合制备工艺，属于材料制造和加工领域，具体涉及一种SMT领域中一种PCB面具有凸起台阶(up step)的印刷用掩模板的混合制备工艺。

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。同时，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。而直接从客户的原始Gerber数据产生，激光切割不锈钢模板的特点是没有摄影步骤，因此，消除了位置不正的机会，这样可使得模板制作有良好的位置精度和可再生产性。Gerber文件在作必要修改后，传送到(和直接驱动)激光机。物理干涉少，意味着出错机会少。虽然有激光光束产生的金属熔渣(蒸发的熔化金属)的主要问题，但现在的激光切割器产生很少不容易清除的熔渣。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、然后使用双面腐蚀工艺同时从两面腐蚀金属箔。由于腐蚀是双面的，腐蚀剂穿过金属所产生的孔或开口，不仅从顶面和底面，而且也会在水平上产生腐蚀。该技术的固有特点是极易形成刀锋或沙漏形状。当在0.020"以下间距时，这种形状会产生阻碍锡膏的缺陷，而这个缺陷可以用电抛光的方法来克服。

电抛光是一种电解后端工艺，电抛光是通过将金属箔接到电极上并把它浸入酸浴中来达到的。“抛光”孔壁，可使得表面摩擦力减少、锡膏释放良好和空洞减少。同时，它也可大大减少模板底面的清洁时间。

因此，如何利用上述各种方法，取长补短，制作出PCB面具有凸起台阶的模板，且能够解决精准对位的问题，具有重要意义。

发明内容

本发明旨在解决以上技术问题，发明一种台阶模板及其混合制备工艺。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），且凸起台阶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，其特征在于，该种模板PCB面具有凸起台阶特征（图1）。

该种台阶模板由混合制备工艺制备而成，包括蚀刻、激光切割和电抛光三种工艺，其具体工艺流程如下：

（1）模板PCB面凸起区域制作：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

（2）模板半刻盲孔的制作：模板PCB面二次贴膜→印刷面曝光→印刷面显影→蚀刻印刷面→模板褪膜

（3）模板开口的制作：印刷面激光切割

（4）模板开口后续处理：电抛光去毛刺，改善蚀刻及激光切割后的板面及开口质量

具体的说，各步骤的工艺流程为：

（1）模板PCB面凸起区域制作：

A．基板处理：选择不锈钢、纯镍、镍铁合金中的一种作为基板材料，并将基板裁剪成所需要的尺寸；

B．前处理：将裁剪好的钢片进行除油、酸洗；

C.双面贴膜：选择附着力高的干膜，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；

D.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；

E.PCB面显影：未曝光干膜通过显影工艺清除，进行显影检查，要求无掉膜、蹭膜、显影未尽等现象；

F.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，刻蚀掉一层金属，在PCB面上形成凸起台阶区域（图2中4）。

（2）模板半刻盲孔的制作：

A．模板PCB面二次贴膜：蚀刻完成后，在PCB面二次贴膜，不撕下塑料保护膜，

B．印刷面曝光：将印刷面在对角位置的圆形区域以外的区域曝光, 曝黑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。

C．印刷面显影：将显影干膜除去,以备蚀刻。

D．蚀刻印刷面：显影蚀刻，将对角的两个圆形区域刻蚀，形成有一定深度的盲孔（图3中4a/b），作为模板后续激光切割的对位点。

E．模板褪膜：蚀刻完盲孔对位点后，将干膜全部清洗干净。

（3）模板开口的制作：

将模板放置于激光切割台，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：

A．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；

B．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；

C．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；

D．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。

（4）模板开口后续处理：电抛光去毛刺，改善蚀刻及激光切割后的板面及开口质量。

其中，各个步骤中的具体工艺参数如下：

前处理工艺参数

除油时间	1～2min
		酸洗时间	1～2min
压力（psi）	1～3

曝光显影工艺参数

曝光量（mj）	100～1000
		曝光时间（min）	5～15
显影时间（min）	5～10

蚀刻工艺参数

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

激光切割工艺参数

切割速率（孔/小时）	10000～20000
		能量（mj）	400～900
压力（Mpa）	0.5～1.5
		电流（A）	500～100

电抛光工艺参数

电流密度(A/min)	10～20
		电抛光时间（min）	1～10
去毛刺时间（min）	1～10
		温度（℃）	50～60

本专利发明的PCB面具有凸起台阶的混合制备工艺，具有以下有益效果：

（一）能够制作PCB面具有凸起台阶，且具有开口图形的模板；

（二）无论是平面区域还是凸起台阶区域，开口质量好，孔壁光滑，无毛刺；

（三）蚀刻后板面平整，无翘起现象；

（四）能够制作出用于精确对位的对位孔；

（五）模板的平面区域厚度均匀性好。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点在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. 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

81-模板PCB面台阶全部形貌示意

图3. 模板印刷面示意图

2-模板

4-模板平面区域开口

7-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。

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。

（3）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：

（1）模板PCB面凸起区域制作：

B．前处理：将裁剪好的钢片进行除油、酸洗；

（2）模板半刻盲孔的制作：

C．印刷面显影：将显影干膜除去,以备蚀刻。

D．蚀刻印刷面：显影蚀刻，将对角的两个圆形区域刻蚀，形成已经个有一定深度的盲孔（图3中4a/b），作为模板后续激光切割的对位点。

E．模板褪膜：蚀刻完盲孔对位点后，将干膜全部清洗干净。

（3）模板开口的制作：

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，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（图1中6）。

其中，一组优选的工艺参数为：

前处理工艺参数

除油时间	2min
		酸洗时间	2min
压力（psi）	4

曝光显影工艺参数

曝光量（mj）	500
		曝光时间（min）	10
双面显影时间（min）	8

蚀刻工艺参数

蚀刻液比重	1.40
		Fe³⁺浓度（g/L）	200
pH	1.6
		温度（℃）	55
压力（psi）	15

激光切割工艺参数

切割速率（孔/小时）	15000
		能量（mj）	500
压力（Mpa）	1.0
		电流（A）	300

电抛光工艺参数

电流密度(A/min)	15
		电抛光时间（min）	5
去毛刺时间（min）	5
		温度（℃）	55

经以上工艺参数制备得到的网板， PCB面具有凸起台阶；无论是平面区域还是凸起台阶区域，开口质量好，孔壁光滑，无毛刺；蚀刻后板面平整，无翘起现象；能够制作出用于精确对位的对位孔；模板的平面区域厚度均匀性好。

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备工艺，其特征在于，制备工艺的具体流程如下：

（1）模板PCB面凸起区域制作：基板处理→前处理→双面贴膜→PCB面曝光→PCB面显影→蚀刻PCB面；

（2）模板半刻盲孔的制作：模板PCB面二次贴膜→印刷面曝光→印刷面显影→蚀刻印刷面→模板褪膜；

（3）模板开口的制作：印刷面激光切割；

（4）模板开口后续处理：电抛光去毛刺，改善蚀刻及激光切割后的板面及开口质量并制得的模板；

其中，基板处理是选择不锈钢、纯镍、镍铁合金中的一种作为基板材料，并将基板裁剪成所需尺寸；前处理是将裁剪好的钢片进行除油、酸洗；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；蚀刻PCB面是通过贴膜、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，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；

PCB面二次贴膜是蚀刻完成后在PCB面二次贴膜，不撕下塑料保护膜；印刷面曝光是将印刷面在对角位置的圆形区域以外的区域曝光，曝黑两个圆形区域以外的区域，并撕下印刷面的保护膜；印刷面显影是将显影干膜除去，以备蚀刻；蚀刻印刷面是显影蚀刻，将对角的两个圆形区域刻蚀，形成一定深度的盲孔，作为模板后续激光切割的对位点；印刷面激光切割是将模板放置于激光切割台上，印刷面朝上，确定开口切割位置，调整好切割参数，在基板表面的开口区域进行切割。

2.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制备工艺，其特征在于，印刷面具有至少两个盲孔，且模板印刷面盲孔处于对角位置。

3.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制备工艺，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

压力（psi）： 1 ～ 3。

4.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制备工艺，其特征在于，曝光显影工艺参数如下：

曝光量（mj）： 100 ～ 1000

曝光时间（min）： 5 ～ 15

显影时间（min）： 5 ～ 10。

5.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制备工艺，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。

6.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制备工艺，其特征在于，激光切割的工艺参数如下：

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 ～ 100。

7.根据权利要求1所述的台阶模板的混合制备工艺，其特征在于，电抛光的工艺参数如下：

电流密度(A/min)： 10 ～ 20

电抛光时间（min）： 1 ～ 10

去毛刺时间（min）： 1 ～ 10

温度（℃）： 50 ～ 60。

8.一种如权利要求1所述的台阶模板的混合制备工艺制作的台阶模板，其特征在于，该种模板PCB面具有凸起台阶特征。

9.根据权利要求8所述的台阶模板，其特征在于，台阶模板由混合工艺制备而成，包括蚀刻、激光切割和电抛光三种工艺。