CN103203983B - 一种带有图形开口的印刷用三维立体掩模板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，包括基板及位于基板两侧的印刷面及PCB面，所述掩模板具有多个图形开口及三维立体结构，所述三维立体结构包括位于所述印刷面的凸起区域及所述PCB面的凹陷区域；所述三维立体结构上带有满足印刷要求的图形开口。该种掩模板具有三维立体式的凸起和凹陷部位，其凸起高度为0.1~10mm，凹陷的深度为0.1~10mm，凸起和凹陷部位与板面的外夹角在80°~90°；该掩模板组分为56%~62%铁和38%~44%镍，其精度很高；均匀性高，板面质量好，光亮、无糙点、划痕、针孔；开口质量好，孔壁光滑、无毛刺；该种掩模板生产成本低，工艺简单，能耗低。

Description

一种带有图形开口的印刷用三维立体掩模板

技术领域

本发明涉及一种三维立体掩模板，尤其涉及带有图形开口的印刷用三维立体掩模板。

背景技术

表面贴装技术（SurfaceMountingTechnology，简称SMT）诞生于上世纪60年代。

SMT就是使用一定的工具将无引脚的表面贴装元器件准确地放置到经过印刷焊膏或经过点胶的PCB焊盘上，然后经过波峰或回流焊，使元器件与电路板建立良好的机械和电气连接。

PCB行业的发展不仅仅局限于平面模板，现有PCB发展迅速，一些有特定要求的位置需要凹形部位，如埋入凸块连印制板，以满足PCB板上焊接较大的元件，且不影响整体的印刷效果，它是要求转移随着金属掩模板的凸部位来减少的。因此，要求金属掩模板具有不同量的凸部位来满足转移材料的技术要求。

用传统的二维金属掩模板组合无法达到不同量的转移材料的要求。凹形部位同样的道理。因此制作具有与PCB上凹凸形状相对应的金属掩模板是未来的发展趋势。

随着我国电子行业迅速的发展，模板印刷工艺在电子制造业也得到应用，SMT印刷就是典型。在电子产品制造过程中要把电子元件和PCB焊接起来需要先把锡放在PCB上，而PCB上有成百上千的焊盘需要上锡，每个焊盘的位置都对应着电子元件，要把需要上锡的焊盘一次性精准的上好锡最好的方法就是印刷。在电子制造业里通常用的方法是制作一块有无数小孔的不锈钢片，每个孔都对应着需要上锡的焊盘，然后把不锈钢片贴在绷好的网纱上，网纱贴在印刷模板网框的底面上。

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精度不能达到要求，板面质量也不够高。而电铸镍掩模板则因板面易形成针孔、糙点，且溶液不稳定，成本高，能耗大等缺陷。

焊盘上的锡膏是否平整、均匀、用量是否适当将直接影响电子元件SMT的效果，特别是有精密电子元件焊盘和热压手指时，对印刷模板要求更高。

电铸成型，一种递增而不是递减的工艺，制作出一个金属模板，具有独特的密封特性，减少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。

PCB行业的发展不仅仅局限于平面模板，现有PCB行业发展迅速，一些有特定要求的位置需要凹形部位，如埋入凸块连印制板。所制备的三维金属掩模板具有与基板完全相同的三维凹凸结构，以保护基板表面相应的凹凸部位，以及在使用所制备的三维金属掩模板转移时在基板表面凹凸区域边缘处，掩模开口能够与基板紧密接触、从而精确对位。同时制作具有与PCB板上凹凸形状相对应的金属掩模板是以后未来的发展趋势。

如何开发出一种比普通钢网制作的印刷模板甚至是金属镍印刷模板，性能更加优异的新产品，且具有精确深宽比和开口质量好的凹凸部位至关重要。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种印刷用三维立体掩模板其比普通钢网制作的印刷模板，性能优异且具有精确深宽比和开口质量好的凹凸部位。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，包括基板及位于基板两侧的印刷面及PCB面，所述掩模板具有多个图形开口及三维立体结构，所述三维立体结构包括位于所述印刷面的凸起区域及所述PCB面的凹陷区域；所述三维立体结构上带有满足印刷要求的图形开口。

其中，所述三维立体结构上的图形开口为上小下大的开口，其锥度为3~8°。

其中，所述掩模板的凹陷区域与板面的夹角在80°~90°。

其中，所述凸起区域与凹陷区域中心在同一条线上，该线与所述掩模板的板面垂直；所述凹陷区域小于凸起区域的面积，所述三维立体结构为空心结构。

其中，所述凸起区域与所述基板的对位精度高，且三维立体结构的孔壁光滑，无毛刺。

其中，所述凸起区域的高度为0.1~10mm。

其中，所述凹陷区域的深度为0.1~10mm。

其中，所述金属掩模板的基板厚度为20~100um。

其中，所述掩模板的材质为镍铁合金，两种组分之和为100%，所述铁含量为56%~62%，镍含量为38%~44%。

其中，所述镍铁合金镀层的均匀性COV小于5%；所述镍铁合金镀层表面光亮度为一级光亮，无糙点、针孔。

（三）有益效果

上述技术方案所提供的一种带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，包括基板及位于基板两侧的印刷面及PCB面，所述掩模板具有多个图形开口及三维立体结构，所述三维立体结构包括位于所述印刷面的凸起区域及所述PCB面的凹陷区域；所述三维立体结构上带有满足印刷要求的图形开口。该种掩模板具有三维立体式的凸起和凹陷部位，其凸起高度为0.1~10mm，凹陷的深度为0.1~10mm，凸起和凹陷部位与板面的外夹角在80°~90°；该掩模板组分为56%~62%铁和38%~44%镍该种掩模板精度很高；该种掩模板均匀性高，板面质量好，光亮、无糙点、划痕、针孔；开口质量好，孔壁光滑、无毛刺；该种掩模板生产成本低，工艺简单，能耗低。

附图说明

图1A是本发明实施例金属掩模板三维立体区域示意图；

图1B是图1的A~A截面示意图；

图2是本发明实施例激光切割三维立体结构上的图形开口示意图；

图3是本发明实施例印刷示意图；

其中：1：凸起区域；2：凹陷区域；3：印刷面；4：PCB面；5：开口；11：掩模板；22：图形开口；111：PCB板；222：PCB板凸起区域；444：刮刀；555：转移材料。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

结合图1A、1B、图2及3所示，本发明实施例提供了一种带有图形开口的印刷用三维立体掩模板11，包括基板及位于基板两侧的印刷面3及PCB面4，掩模板11具有多个图形开口22及三维立体结构，三维立体结构包括位于印刷面3的凸起区域1及PCB面4的凹陷区域2；三维立体结构上带有满足印刷要求的图形开口5。能够得到高精度印刷用三维立体镍铁合金掩模板11，板面光亮度好，镀层表面质量好，无麻点、针孔等；能够得到不同高度或深度的up和down区，up和down区与板面的外夹角很接近90°利于印刷时下锡膏的精度要求；较激光钢网的开口精度高，开口质量好，孔壁光滑；该种掩模板11均匀性高；较金属镍掩模板11的成本低，能耗低，工艺简单。

本模板是应用于SMT表面贴装技术流程中的第一步骤印刷锡膏，在印刷过程中，板面的均匀性和开口质量的好坏直接影响下锡质量的好坏。均匀性好，就不会出现板面偏薄位置的下锡不良现象。一般通过在电铸槽中加入一个阳极挡板来提高镀层均匀性；开口质量好，就不会出现塌锡、连锡、拉尖等不良现象。电铸较激光钢网的最大优点就在于电铸是原子级别的沉积，只要显影点控制得很好，电铸出来的掩模板11的孔壁光滑、无毛刺等不良现象。具体参照图3所示，PCB板111与掩模板11的PCB面4配合，PCB板凸起区域222与掩模板11的三维立体结构配合，在印刷过程中刮刀444带动转移材料555在掩模板11的印刷面3上移动。掩模板11的三维立体结构上带有满足印刷要求的图形开口5，而PCB板与开口5对应的区域设置焊接铜台333。三维立体结构上的图形开口5为上小下大的开口，其锥度为3~8°。

凸起区域1与凹陷区域2中心在同一条线上，该线与掩模板11的板面垂直。掩模板11的凹陷区域2与板面的夹角在80°~90°。凹陷区域2小于凸起区域1的面积，三维立体结构为空心结构。凸起区域1与基板的对位精度高，且三维立体结构的孔壁光滑，无毛刺。

对于三维立体掩模板11来说，需要克服的问题有凸起和凹陷区域2的制作是否优良，尤其是位置精度。为了配合特殊位置的精度要求，且对up或down区的深宽比要求严格，还包括凸起或凹陷区与垂直板面方向的角度。因此，对于芯模的选材和制作尤为重要，再就是down区与平面镀层之间的结合力也是考虑的重点。凸起区域1和凹陷区域2的制作主要通过先蚀刻芯模，在芯模上制作出一个突台，再在该芯模上进行电铸，电铸后剥离即可得到不同高度和深度的三维立体结构。

印刷用三维立体镍铁合金掩模板11开口精度高，同时产品组分能满足印刷要求，产品厚度也能控制在要求范围内；采用304不锈钢芯模作为阴极基板，镀层易于剥离，且可得到角度复合要求的凹陷及凸起区域1，这是由于304不锈钢表面形成了一层具有非晶态结构的致密的氧化表面膜，与沉积层有着很大的晶相差异，从而形成的电铸层的“不粘合”特性，利于凹陷区域2的剥离。

凸起区域1的高度为0.1~10mm，优选的凸起区域1的高度为0.5~1mm。凹陷区域2的深度为0.1~10mm。优选的凹陷区域2的深度为0.5~1mm。金属掩模板11的基板厚度为20~100um。

掩模板11的材质为镍铁合金，两种组分之和为100%，铁含量为56%~62%，镍含量为38%~44%。镍铁合金镀层的均匀性COV小于5%；镍铁合金镀层表面光亮度为一级光亮，无糙点、针孔。

由以上实施例可以看出，本发明实施例提供了一种带有图形开口的印刷用三维立体掩模板11，包括基板及位于基板两侧的印刷面3及PCB面4，掩模板11具有多个图形开口22及三维立体结构，三维立体结构包括位于印刷面3的凸起区域1及PCB面4的凹陷区域2；所三维立体结构上带有满足印刷要求的图形开口5。该种掩模板11具有三维立体式的凸起和凹陷部位，其凸起高度为0.1~10mm，凹陷的深度为0.1~10mm，凸起和凹陷部位与板面的外夹角在80°~90°；该掩模板11组分为56%~62%铁和38%~44%镍该种掩模板11精度很高；该种掩模板11均匀性高，板面质量好，光亮、无糙点、划痕、针孔；开口质量好，孔壁光滑、无毛刺；该种掩模板11生产成本低，工艺简单，能耗低。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，所述三维立体掩模板包括基板及位于基板两侧的印刷面及PCB面，所述掩模板具有多个图形开口及三维立体结构，所述三维立体结构包括位于所述印刷面的凸起区域及所述PCB面的凹陷区域；所述三维立体结构上带有满足印刷要求的图形开口，其特征在于：所述印刷用掩模板采用蚀刻有凹陷的304不锈钢芯模作为阴极基板进行电铸成形，其中，在进行电铸成形前，该芯模需先通过蚀刻制作出一个凹陷，且在表面形成了一层具有非晶态结构的致密氧化表面膜。

2.根据权利要求1所述的带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，其特征在于，所述三维立体结构上的图形开口为上小下大的开口，其锥度为3~8°。

3.根据权利要求2所述的带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，其特征在于，所述掩模板的凹陷区域与板面的夹角在80°~90°。

4.根据权利要求3所述的带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，其特征在于，所述凸起区域与凹陷区域中心在同一条线上，该线与所述掩模板的板面垂直；所述凹陷区域小于凸起区域的面积，所述三维立体结构为空心结构。

5.根据权利要求4所述的带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，其特征在于，所述凸起区域与所述基板的对位精度高，且三维立体结构的孔壁光滑，无毛刺。

6.根据权利要求5所述的带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，其特征在于，所述凸起区域的高度为0.1~10mm。

7.根据权利要求6所述的带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，其特征在于，所述凹陷区域的深度为0.1~10mm。

8.根据权利要求3所述的带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，其特征在于，所述掩模板的基板厚度为20~100um。

9.根据权利要求1所述的带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，其特征在于，所述掩模板的材质为镍铁合金，两种组分之和为100%，其中铁含量为56%~62%，镍含量为38%~44%。

10.根据权利要求9所述的带有图形开口的印刷用三维立体掩模板，其特征在于，所述镍铁合金镀层的均匀性COV小于5%；所述镍铁合金镀层表面光亮度为一级光亮，无糙点、针孔。