CN103205702A - 用镍铁合金制备的蒸镀用金属掩模板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用镍铁合金制备的蒸镀用金属掩模板，所述金属掩模板为采用电铸工艺制作的镍铁合金材料的掩模板；所述镍铁合金材料包括镍和铁两种元素，其铁元素的含量为40%～55%，镍元素的含量为45%～60%。本发明蒸镀用掩模板与因瓦合金板物理性能类似，板面光亮度较高，均匀性高，板面质量好，并且较因瓦合金制作的掩模板成本低，节约成本。同时，本发明掩模板的线性热膨胀系数小，满足蒸镀要求；此外，本发明掩模板具有高硬度、高磁性的特性。

Description

用镍铁合金制备的蒸镀用金属掩模板

 

技术领域

本发明属于半导体元件技术领域，涉及一种金属掩模板，尤其涉及一种用镍铁合金制备的蒸镀用金属掩模板。

 

背景技术

因瓦合金的发现，引起了世界各国科学家的重视和研究，使得因瓦合金无论是从种类还是从性能和应用上都得到了极大的提高。如1927年日本增本量首先研制出Fe—Ni—Co和Fe—Ni—Cr因瓦合金，1937年德国A..Kussmann研制出Fe—Pt和Fe—Pd因瓦合金等；我国在五、六十年代也研制出4J32和4J36因瓦合金；经过将70年的发展，直到20世纪70年代，美国Inco公司研制出Incoloy903合金，才使低膨胀合金进入了高温用途领域，到80年代末期，才形成了现代低膨胀超合金系列。作为低膨胀合金都要求组织稳定性，一般要求在-60℃～-70℃下不发生马氏体相变。因为一发生这种相变，合金的膨胀系数会发生突变，导致应用出现故障，这是不允许的。可贵的是，FeNi36因瓦合金和FeNi32Co4超因瓦合金，在-273℃下也能保持组织稳定性，因而至今广泛应用的只有因瓦合金和超因瓦合金，近几年来在改进它们的质量，扩大使用范围，科学家们做了大量的研究工作，经过100多年的发展，因瓦合金仍然是被广泛应用的经久不衰的优质材料。

在因瓦合金问世的一百多年以来，取其低膨胀系数低这一特征的应用领域迅速扩大。随着因瓦合金不断应用于人造卫星、激光、环形激光陀螺仪和其他先进的高科技产品，有力地表明这些古老的材料正在帮助现代科学向更高水平迈进。

当含有32%～36%的镍合金具有很低的线膨胀系数，一般平均膨胀系数为a=1.5×10^-6℃-¹，当含Ni量达到36%时，即因瓦合金镍含量，热膨胀系数最低，达到a=1.8×10^-6℃^-1，从而可获得低到接近零值甚至负值的热膨胀系数。且在室温-80℃～+100℃时均不发生变化。绝大多数的金属和合金都是在受热时体积膨胀，冷却时体积收缩，但因瓦合金由于它的铁磁性，在一定的温度范围内，具有因瓦效应的反常热膨胀，其膨胀系数极低，有时甚至为零或负值。正因为因瓦合金具有低热膨胀系数，其在OLED制造领域中广泛应用，是蒸镀用掩模板的首选材料之一。 但同时因瓦合金都是采用熔炼的方法获得的，耗能高，技术要求高，因而价格也是相当高，单块价格高达1000元以上。

有鉴于此，有必要设计一种制作成本更低，开口精度更高的蒸镀用掩模板。

 

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用镍铁合金制备的蒸镀用金属掩模板，板面光亮度较高，板面质量好，并且较因瓦合金制作的掩模板成本低，节约成本。

根据本发明实施例的一种用镍铁合金制备的蒸镀用金属掩模板，所述金属掩模板为采用电铸工艺制作的镍铁合金材料的掩模板；所述镍铁合金材料包括镍和铁两种元素，其铁元素的含量为40%～55%，镍元素的含量为45%～60%。

优选地，金属掩模板的厚度在30～100μm的范围内。

优选地，所述金属掩模板具有开口图形区域。

优选地，所述镍铁合金掩模板包括镍铁合金镀层，镍铁合金镀层的均匀性COV在5%～10%。所述镍铁合金镀层表面光亮度为2级光亮。

优选地，所述镍铁合金镀层的制备方法为：采用电铸方法，以硫酸盐体系作为电铸液，金属阴阳极置于电铸液中，并在阴极沉积镍铁合金；所述电铸液具体包括：180～200g /L的硫酸镍、30～50g/L的氯化镍、40～50 g/L的硼酸、14～17g /L的硫酸亚铁。

进一步地，所述电铸液包括如下添加剂：0.5～1ml/L的稳定剂、0.5～1ml/L的润湿剂、1～5ml/L的走位剂。

进一步地，所述制备方法的具体电铸工艺参数如下：pH值为3.4～3.8；温度为40～45℃；阴极电流密度值为1～3A/dm²。

进一步地，所述制备方法具体包括如下步骤：按照所述电铸液配方配制好所需的电铸镍铁溶液，将之循环搅拌均匀，加热到所需的温度；选取镜面光亮、表面无划痕的1.8mm或2.0mm厚的芯模，进行前处理工艺，包括化学除油、酸洗、喷砂、超声浸洗；电铸前，先进行活化处理，增加镀层与芯模间的结合力，控制好活化时间，使之既不容易脱落，也易剥离；电铸时，辅助条件包括能改善镀层均匀性的阳极挡板，用来减少针孔的震动和搅拌，减轻镀层边缘效应的循环时间和循环间隔时间以及流量的组合；调整好添加剂的比例和含量，使之表面质量良好；控制好电铸参数，包括温度、pH、电流密度、Fe²⁺/Ni²⁺的浓度比等，是电铸出来的材料镀层的铁含量达到上述要求。

在本发明的较佳实施例中，本发明蒸镀用掩模板与因瓦合金板物理性能类似，板面光亮度较高，均匀性高，板面质量好，并且较因瓦合金制作的掩模板成本低，节约成本。同时，本发明掩模板的线性热膨胀系数小，满足蒸镀要求；此外，本发明掩模板具有高硬度、高磁性的特性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

 

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，其中：

图1为根据本发明一个实施例的镍铁合金材料制备方法的流程图。

 

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。

本发明揭示一种用镍铁合金制备的蒸镀用金属掩模板，所述金属掩模板为采用电铸工艺制作的镍铁合金材料的掩模板；所述镍铁合金材料由镍和铁两种元素组成，其铁元素的含量为40%～55%，镍元素的含量为45%～60%。

加工时，金属掩模板的厚度在30～100μm的范围内；此外，所述金属掩模板具有开口图形区域。所述镍铁合金掩模板包括镍铁合金镀层，镍铁合金镀层的均匀性COV在5%～10%，所述镍铁合金镀层表面光亮度为2级光亮。

在本发明的一个实施例中，所述镍铁合金材料的制备方法为：采用电铸方法，以硫酸盐体系作为电铸液，金属阴阳极置于电铸液中，并在阴极沉积镍铁合金；所述电铸液具体包括：180～200g/L的硫酸镍、30～50g/L的氯化镍、40～50g/L的硼酸、14～17g/L的硫酸亚铁。优选地，所述电铸液包括如下添加剂：0.5～1ml/L的稳定剂、0.5～1ml/L的润湿剂、1～5ml/L的走位剂。所述制备方法的具体电铸工艺参数如下：pH值为3.4～3.8；温度为40～45℃；阴极电流密度值为1～3A/dm²；镀速为10～30μm/h。

请参阅图1，具体地，所述制备方法具体包括如下步骤：按照所述电铸液配方配制好所需的电铸镍铁溶液，将之循环搅拌均匀，加热到所需的温度；选取镜面光亮、表面无划痕的1.8mm或2.0mm厚的芯模，进行前处理工艺，包括化学除油、酸洗、喷砂、超声浸洗；电铸前，先进行活化处理，增加镀层与芯模间的结合力，控制好活化时间，使之既不容易脱落，也易剥离；电铸时，辅助条件包括能改善镀层均匀性的阳极挡板，用来减少针孔的震动和搅拌，减轻镀层边缘效应的循环时间和循环间隔时间以及流量的组合；调整好添加剂的比例和含量，使之表面质量良好；控制好电铸参数，包括温度、pH、电流密度、Fe²⁺/Ni²⁺的浓度比等，是电铸出来的材料镀层的铁含量达到上述要求。

本发明金属掩模板应用于OLED制作工艺，是蒸镀有机材料于ITO基板上所要用到的模板，该工艺要求掩模板具有一定的磁性和硬度，并且为了防止随着蒸镀室温度的升高，掩模板产生位置偏差，故该种掩模板应具有尽可能低的热膨胀系数。

目前，传统工艺一般采用化学蚀刻的方法直接在因瓦合金上蚀刻出能满足蒸镀工艺的开口图形，但其存在一定的缺点：不利于脱膜，开口精度差等。该种蒸镀用掩模板采用电铸工艺，配套相应的电铸液配方，可以制备出铁含量在40～55%范围内的蒸镀用掩模板，其余为镍。

本发明掩模板较传统电铸纯镍掩模板而言，加入了铁元素，从而提高了掩模板的硬度及磁性，并且在该范围内，铁含量越高，掩模板的热膨胀系数越低，应用于蒸镀工艺过程时，有机材料的蒸镀位置进度越高。蒸镀用电铸镍铁合金掩模板开口精度高，同时产品组分能满足蒸镀要求，产品厚度也能控制在较低范围内。电铸镍铁合金蒸镀用金属掩模板，在保证满足蒸镀要求的条件下，节约了产品成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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 (11)

1.一种用镍铁合金制备的蒸镀用金属掩模板，其特征在于，所述金属掩模板为采用电铸工艺制作的镍铁合金材料的掩模板；所述镍铁合金材料包括镍和铁两种元素，其铁元素的含量为40%～55%。

2.根据权利要求1所述的金属掩模板，其特征在于，镍元素的含量为45%～60%。

3.根据权利要求1所述的金属掩模板，其特征在于，金属掩模板的厚度在30～100μm的范围内。

4.根据权利要求1所述的金属掩模板，其特征在于，所述金属掩模板具有开口图形区域。

5.根据权利要求1所述的金属掩模板，其特征在于，所述镍铁合金掩模板包括镍铁合金镀层，镍铁合金镀层的均匀性COV在5%～10%。

6.根据权利要求5所述的金属掩模板，其特征在于，所述镍铁合金镀层表面光亮度为2级光亮。

7.根据权利要求1所述的金属掩模板，其特征在于，所述镍铁合金镀层的制备方法为：采用电铸方法，以硫酸盐体系作为电铸液，金属阴阳极置于电铸液中，并在阴极沉积镍铁合金；

所述电铸液具体包括：180～200g/L的硫酸镍、30～50g/L的氯化镍、40～50g/L的硼酸、14～17g/L的硫酸亚铁。

8.根据权利要求7所述的金属掩模板，其特征在于，所述电铸液包括如下添加剂：0.5～1ml/L的稳定剂、0.5～1ml/L的润湿剂、1～5ml/L的走位剂。

9.根据权利要求7所述的金属掩模板，其特征在于，所述制备方法的具体电铸工艺参数如下：pH值为3.4～3.8；温度为40～45℃；阴极电流密度值为1～3A/dm²。

10.根据权利要求7所述的金属掩模板，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：

按照所述电铸液配方配制好所需的电铸镍铁溶液，将之循环搅拌均匀，加热到所需的温度；

选取镜面光亮、表面无划痕的1.8mm或2.0mm厚的芯模，进行前处理工艺，包括化学除油、酸洗、喷砂、超声浸洗；

电铸前，先进行活化处理，增加镀层与芯模间的结合力，控制好活化时间，使之既不容易脱落，也易剥离；

电铸时，辅助条件包括能改善镀层均匀性的阳极挡板，用来减少针孔的震动和搅拌，减轻镀层边缘效应的循环时间和循环间隔时间以及流量的组合；

调整好添加剂的比例和含量，使之表面质量良好；

控制好电铸参数，包括温度、pH、电流密度、Fe²⁺/Ni²⁺的浓度比等，是电铸出来的材料镀层的铁含量达到上述要求。

11.根据权利要求7所述的金属掩模板，其特征在于，所述制备方法具体如下：

芯模前处理→贴膜→曝光→显影→电铸镍铁合金镀层→脱膜→剥离→镀层后处理。

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