CN103313520B - 一种曲面金属图形的制作方法和曲面金属图形基板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种曲面金属图形的制作方法和曲面图形基板。该曲面金属图形的制作方法包括：对曲面载体表面进行金属镀膜，以使曲面载体表面形成金属层；在金属层上形成抗蚀膜，其中抗蚀膜遇光照射后固化；将具有预设图案的曲面光罩与抗蚀膜贴合，并对其曝光，以固化未被曲面光罩遮盖的抗蚀膜；移除曲面光罩，然后对抗蚀膜进行清洗，以移除未固化的抗蚀膜；对金属层进行刻蚀，去除未固化的抗蚀膜所对应的金属层，以形成与预设图案相对应的曲面金属图形。本发明通过对曲面载体镀铜以形成金属层，并在金属层表面涂布抗蚀膜，继而对其进行曝光、刻蚀、显影，形成所需金属图形。本发明由于在异型三维曲面上制作精密金属线图案，从而可实现异型三维曲面线路印制以及超材料的制作。

Description

一种曲面金属图形的制作方法和曲面金属图形基板

技术领域

本发明涉及印制线路以及超材料领域，具体而言涉及一种曲面金属图形的制作方法和曲面图形基板。

背景技术

图形制作是印制线路板制作的根本。其中，图形的转移过程对印制线路板的制作有着非常重要的意义。图形制作包括贴膜、曝光、显影和蚀刻等多道工序。贴膜就是在镀铜基板的表面贴上一层特殊的感光膜,这种感光膜遇光即会初步固化，从而在基板上形成一道抗蚀膜。曝光显影是将制作好图形的平面底片与具有抗蚀膜的基板紧密重叠，利用紫外光进行曝光。透光部分的抗蚀膜被进一步固化，没有透光部分的抗蚀膜还是干膜。然后经过显影液褪掉没有被进一步固化的干膜，将贴有固化抗蚀膜的基板进行蚀刻,再经过褪膜处理，即可完成图形的转移。

然而，目前的图形的转移以及制作仅仅局限在平面基板上。由此迫切需要一种在异型三维曲面上也可以制作精密图形的方法，从而实现异型三维曲面图形的制作。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种曲面金属图形的制作方法和曲面图形基板，以解决在异型三维曲面上也可以制作精密图形的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种曲面金属图形的制作方法，包括以下步骤：对曲面载体表面进行金属镀膜，以使曲面载体表面形成金属层；在金属层上形成抗蚀膜，其中抗蚀膜遇光照射后固化；将具有预设图案的曲面光罩与抗蚀膜贴合，并对抗蚀膜进行曝光，以固化未被曲面光罩遮盖的抗蚀膜；移除曲面光罩，然后对抗蚀膜进行清洗，以移除未固化的抗蚀膜；对金属层进行刻蚀，去除未固化的抗蚀膜所对应的金属层，以形成与预设图案相对应的曲面金属图形。

其中，曲面载体包括热固性树脂曲面载体或热塑性塑料曲面载体。

其中，金属层是铜金属层。

其中，抗蚀膜是由液态感光抗蚀油墨膜形成。

其中，在金属层上形成抗蚀膜的步骤包括：在金属层表面涂布液态的感光抗蚀油墨，然后在预定温度范围内进行烘干，以干化感光抗蚀油墨，所述抗蚀膜。

其中，将具有预设图案的曲面光罩与抗蚀膜贴合，并对抗蚀膜进行曝光的步骤包括：将具有预设图案的曲面光罩与抗蚀膜贴合，并在真空下对抗蚀膜进行曝光，使得未被曲面光罩遮盖的抗蚀膜中的光引发剂吸收光能量而分解成游离基进而引发单体进行光聚合反应，固化形成不溶于稀碱溶液的体型分子。

其中，对金属层进行刻蚀，去除未固化的抗蚀膜所对应的金属层，以形成与预设图案相对应的曲面金属图形的步骤进一步包括：褪去曲面金属图形表面的固化的抗蚀膜。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种曲面金属图形基板，包括：曲面基板及其表面设置的金属图形层。

其中，曲面基板包括三维热固性基板或热塑性塑料基板。

其中，金属图形层是铜金属层。

本发明的有益效果是：本发明通过对曲面载体镀铜形成金属层，并在金属层表面涂布抗蚀膜，继而对其进行曝光、刻蚀、显影，形成所需金属图形。本发明由于在异型三维曲面上制作精密金属线图案，从而可实现异型三维曲面超材料的制作。

附图说明

图1是本发明实施例的曲面金属图形制作方法的流程图；

图2是本发明实施例的曲面载体的示意图；

图3是本发明实施例的曲面载体局部放大后的金属图形的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明一实施例的曲面金属图形制作方法的流程图。

如图1所示，本实施例的曲面金属图形制作方法包括如下步骤：

步骤S101：对曲面载体表面进行金属镀膜，以使曲面载体表面形成金属层；

在步骤S101中，曲面载体是一种热固性树脂曲面载体或热塑性塑料曲面载体。在进行曲面载体的成型制作时，可以采用在高温下压制平面载体成型的方法。

本实施例优选采用电镀工艺对曲面载体表面进行金属镀铜。电镀工艺的流程为：对成型的曲面载体上挂，再进行脱脂除油、水洗，而后采用碱性高锰酸钾溶液对曲面载体表面进行清洗活化，在电解槽中化学沉铜，再进行电镀铜。在进行电镀铜的过程中，优选采用定时旋转曲面载体，藉此以保证电镀的金属层厚度均匀、光洁。其中，金属层选用铜金属层，是由于铜质地柔软，具有良好的延展性、导电性和导热性。

如前所述，电镀一种电化学镀过程，也是一种氧化还原过程，就是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属层的工艺，此工艺起到防止使所需载体腐蚀，提高其耐磨性、导电性、反光性以及增进美观等作用。电镀的基本过程是将载体浸在金属盐的溶液中并作为阴极，金属板作为阳极，接通直流电源后，在载体上沉积出所需的镀层。一般的电镀过程包括：电镀前预处理、电镀以及电镀后处理三个阶段。质量较高的电镀工艺一般具有以下特点：镀层与载体之间，应有良好的结合力；镀层应结晶细致、平整、厚度均匀；镀层应具有规定的厚定和尽可能少的孔隙；镀层应具有规定的各项指标，如光亮度、硬度、导电性等。

步骤S102：在金属层上形成抗蚀膜，其中抗蚀膜遇光照射后固化；

在步骤S102中，抗蚀膜是一种液态感光抗蚀油墨膜。首先，调整液态感光抗蚀油墨的粘度，并将其均匀地喷涂在金属层上，以形成湿膜。其中，也可将曲面载体浸入液态感光抗蚀油墨以在金属层上形成湿膜。然后在70℃～80℃的温度下烘干30分钟，使液态感光油墨干化，即形成抗蚀膜。

其中，该液态感光抗蚀油墨优选UV固化感光油墨。

步骤S103：将具有预设图案的曲面光罩与抗蚀膜贴合，并对抗蚀膜进行曝光，以固化未被曲面光罩遮盖的抗蚀膜；

在步骤S103中，将具有预设图案的曲面光罩放置于该曲面载体的上方，为防止金属图形在曝光过程中出现偏差，把曲面载体安放在模具里，通过吸真空使曲面光罩贴合于曲面载体的抗蚀膜上，而后曝光，透光区域的抗蚀膜（即干化的液态感光油墨）固化，而不透光区域的抗蚀膜则不发生固化。在曝光制程中，未被曲面光罩遮盖的抗蚀膜中的光引发剂吸收光能量而分解成游离基进而引发单体进行光聚合反应，固化形成不溶于稀碱溶液的体型分子。其中，曝光方式可以选用在标准UV曝光机下曝光，也可以选用激光立体扫描的方式进行曝光。

步骤S104：移除曲面光罩，然后对抗蚀膜进行清洗，以移除未固化的抗蚀膜；

经曝光后，在标准水平运输的显影设备里，用褪膜剂作为显影药水进行喷淋，不透光区域中，未固化的抗蚀膜可溶于稀碱溶液，抗蚀膜被清除，其下方的金属层显露出来。而透光区域中，固化后的抗蚀膜形成的体型分子不溶于稀碱溶液，此区域的抗蚀膜未被清除，仍留在金属层表面。其中，可采取标准运送传输式的不锈钢喷淋设备，或者将产品放置于褪膜剂药水槽中进行浸渍褪膜。需要说明的是，本实施例优选含量为10%的氢氧化钠水溶液作为褪膜剂，当然所采用的褪膜剂也可以是有机醇类溶剂、有机酮类溶剂、三氯乙烯溶剂、二氯甲烷溶剂、无机强碱溶液、强碱金属碳酸溶液、有机强碱溶液中的一种或者几种。

步骤S105：对金属层进行刻蚀，去除未固化的抗蚀膜所对应的金属层，以形成与预设图案相对应的曲面金属图形。

在步骤S105中，移除未固化的抗蚀膜后，在35℃～40℃温度下，使用标准传输蚀刻设备用金属蚀刻药水进行喷淋蚀刻，此时抗蚀膜下方的金属层受到保护保留下来，而显露出来的金属层则被蚀刻去除。在65℃～85℃温度下，用含量为10%的氢氧化钠水溶液作为褪膜剂浸泡处理，抗蚀膜溶解去除，其下方的金属层显露出来，从而形成所需的金属图形（见图3）。

其中，可采取标准运送传输式的不锈钢喷淋设备，或者将产品放置于金属蚀刻药水槽中进行浸渍蚀刻。金属蚀刻药水也可以采用氢氟酸溶液、三氯化铁和盐酸的混合溶液、三氯化铁和硝酸的混合溶液、硝酸铁和盐酸的混合溶液或硝酸铁和硝酸的混合溶液。同时，在金属蚀刻药水中添加适量的双氧水、缓蚀剂和稳定剂，可以提高金属蚀刻药水蚀刻时的均匀性和蚀刻速度，降低金属图形的侧蚀，提高蚀刻精度，且溶液使用后的再生比较容易，提高酸性氯化铜使用率，降低制作成本。

在本实施例中，采用具有预设图案的曲面光罩来塑造曲面金属图形，当然也可以使用仿真设计，在平面载体基础上，通过曝光、刻蚀、显影形成金属图形，进而利用底片高温下变形的特征，将平面底片模压成曲面。因为经过仿真设计，平面载体变成曲面载体后，线条由此产生的形变很小，可以满足设计要求。

图2是本发明实施例的曲面载体的示意图。

本发明另一实施例的曲面金属图形基板包括：曲面基板及其表面设置的金属图形层。

其中，曲面基板是三维热固性基板或热塑性塑料基板。金属图形层是厚度均匀的铜金属层。曲面金属图形基板与上一实施例的具有金属图形的曲面载体的制作过程相同，此处不再赘述。

本发明通过对曲面载体镀铜形成金属层，并在金属层表面涂布抗蚀膜，继而对其进行曝光、刻蚀、显影，形成所需金属图形。本发明由于在异型三维曲面上制作精密金属线图案，从而可实现异型三维曲面超材料的制作。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种曲面金属图形的制作方法，其特征在于，用于异型三维曲面超材料的制作，包括：

对异型三维曲面载体表面进行金属镀膜，以使所述异型三维曲面载体表面形成金属层；

在所述金属层上形成抗蚀膜，其中所述抗蚀膜遇光照射后固化；

将具有预设图案的曲面光罩与所述抗蚀膜贴合，并对所述抗蚀膜进行曝光，以固化未被所述曲面光罩遮盖的所述抗蚀膜；

移除所述曲面光罩，然后对所述抗蚀膜进行清洗，以移除未固化的所述抗蚀膜；

对所述金属层进行刻蚀，去除未固化的所述抗蚀膜所对应的金属层，以形成与所述预设图案相对应的所述曲面金属图形；所述曲面金属图形为精密金属线图案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曲面载体包括热固性树脂曲面载体或热塑性塑料曲面载体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属层是铜金属层。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抗蚀膜是由液态感光抗蚀油墨膜形成。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述金属层上形成抗蚀膜的步骤包括：在所述金属层表面涂布液态的感光抗蚀油墨，然后在预定温度范围内进行烘干，以干化所述感光抗蚀油墨，形成所述抗蚀膜。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将具有预设图案的曲面光罩与所述抗蚀膜贴合，并对所述抗蚀膜进行曝光的步骤包括：

将具有预设图案的曲面光罩与所述抗蚀膜贴合，并在真空下对所述抗蚀膜进行曝光，使得未被所述曲面光罩遮盖的所述抗蚀膜中的光引发剂吸收光能量而分解成游离基进而引发单体进行光聚合反应，固化形成不溶于稀碱溶液的体型分子。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述金属层进行刻蚀，去除未固化的所述抗蚀膜所对应的金属层，以形成与所述预设图案相对应的所述曲面金属图形的步骤进一步包括：

褪去所述曲面金属图形表面的固化的所述抗蚀膜。

8.一种曲面金属图形基板，其特征在于，所述金属图形层根据权利要求1-7任一项所述的方法制作得到，用于异型三维曲面超材料的制作，包括：曲面基板及其表面设置的金属图形层。

9.根据权利要求8所述的曲面金属图形基板，其特征在于，所述曲面基板包括三维热固性基板或热塑性塑料基板。

10.根据权利要求8所述的曲面金属图形基板，其特征在于，所述金属图形层是铜金属层。