CN105349947B - 高精度金属掩模板加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度金属掩模板加工方法，包括提供一金属板框及一金属膜片，所述金属膜片具有相对的接触面和蒸镀面；将所述金属膜片水平置于所述金属板框上方，且保持所述蒸镀面朝下，并采用张紧机将所述金属膜片张平；采用焊接工艺将张平的所述金属膜片的外周沿焊接于所述金属板框上；采用蚀刻工艺在所述金属膜片上加工形成蒸镀孔，所述蒸镀孔自所述蒸镀面贯穿所述接触面。本发明可显著提高开设的蒸镀孔的尺寸精度，减少不良率和报废率，同时，大幅度降低生产成本。

Description

高精度金属掩模板加工方法
技术领域
本发明涉及OLED显示及照明技术领域，特别涉及一种高精度金属掩模板加工方法。
背景技术
有机电致发光器件，具有自发光、反应时间快、视角广、成本低、制造工艺简单、分辨率佳及高亮度等多项优点，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。在OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机电致发光二极管)技术中，真空蒸镀中的掩模板技术是一项非常重要和关键的技术，该技术的等级直接影响OLED产品的质量和制造成本。
传统的蒸镀用的掩模板是先在金属膜片上加工出所需要的蒸镀孔，再将该金属膜片焊接到金属板框上。然而，在将金属膜片焊接到板框上时，需要将金属膜片拉平拉紧，而在金属膜片上已经制好了蒸镀孔，在拉平的过程中，蒸镀孔会受到绷紧力而变形，使蒸镀孔偏离原来的设计尺寸和形状，造成形状和尺寸误差，而由于OLED显示屏的制造工艺对蒸镀孔的精度要求非常高，这种误差显然会对蒸镀效果产生非常大的负面影响，直接降低蒸镀效果，使生产出来的OLED显示屏存在较大的缺陷。此外，现有技术中，为了减小拉平张紧时对蒸镀孔的影响，一般采用高精度自动张紧机，而一台张紧机的成本上千万，因此，成本极高，而且仍然存在尺寸精度问题和张紧不良率较高的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种高精度金属掩模板加工方法。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种高精度金属掩模板加工方法，包括：
提供一金属板框及一金属膜片，所述金属膜片具有相对的接触面和蒸镀面；
将所述金属膜片水平置于所述金属板框上方，且保持所述蒸镀面朝下，并采用张紧机将所述金属膜片张平；
采用焊接工艺将张平的所述金属膜片的外周沿焊接于所述金属板框上；
采用蚀刻工艺在所述金属膜片上加工形成蒸镀孔，所述蒸镀孔自所述蒸镀面贯穿所述接触面。
优选地，所述采用蚀刻工艺在所述金属膜片上加工形成蒸镀孔具体为：
采用蚀刻工艺依次在同一位置进行多次蚀刻形成蒸镀孔，前一次蚀刻的面积小于后一次蚀刻的面积，以使蚀刻形成蒸镀孔的尺寸逐渐增大至所需尺寸。
优选地，所述蒸镀孔为自所述蒸镀面至所述接触面其尺寸逐渐减小的渐缩孔，所述蒸镀孔包括同轴设置的第一孔段及第二孔段，所述第一孔段邻近所述蒸镀面；
所述采用蚀刻工艺在所述金属膜片上加工形成蒸镀孔的步骤具体包括：
采用蚀刻工艺在所述金属膜片的蒸镀面上预定位置按照第一蚀刻图像进行一次蚀刻以形成第一孔段；
采用蚀刻工艺在蒸镀面的所述预定位置按照第二蚀刻图案进行二次蚀刻以形成第二孔段；
采用蚀刻工艺在所述预定位置按照第三蚀刻图案进行三次蚀刻，所述第三蚀刻图案面积大于所述第二蚀刻图案的面积，以使所述第二孔段的尺寸扩大至所需尺寸。
优选地，所述第一蚀刻图案、第二蚀刻图案和第三蚀刻图案外周沿形成同心环，且所述第二蚀刻图案与第三蚀刻图案的外周沿之间的距离为d，30微米≤d≤300微米。
优选地，采用焊接工艺将张平的所述金属膜片的外周沿焊接于所述金属板框上具体为：
采用激光焊接工艺将所述金属膜片的外周沿与所述金属板框的边沿焊接，形成一圈焊点。
优选地，所述第二孔段的孔壁与竖直方向之间的夹角50±3度。
优选地，所述金属膜片的厚度为18～190微米。
优选地，第二孔段的垂直深度为8～20微米。
优选地，所述金属板框及金属膜片为镍钴合金、镍铁合金、铟瓦合金材质中的任意一种。
根据本发明提供的高精度金属掩模板加工方法，将尚未开孔的金属膜片通过张平先焊接于金属板框上，再利用蚀刻工艺在金属膜片上蚀刻形成蒸镀孔，如此，由于张平步骤位于蚀刻蒸镀孔步骤之前，所以，可以避免现有技术中先开设蒸镀孔，再进行张紧焊接造成的蒸镀孔形状和尺寸的误差问题，显著提高开设的蒸镀孔的尺寸精度，减少不良率和报废率。
同时，本发明中，也正是由于张平步骤位于蚀刻蒸镀孔步骤之前，所以，在本发明的张平步骤中，只需要将金属膜片张平即可，而不需要精确的张紧力，因此，只需要采用普通的张紧机即可，而普通的张紧机的成本非常低(一般一台普通的张紧机为几万)，因此，可以大幅度降低的生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例高精度金属掩模板加工方法的流程图；
图2是本发明实施例高精度金属掩模板加工方法中提供的金属板框与金属膜片的结构示意图；
图3是本发明实施例中高精度金属掩模板加工方法中金属板框与金属膜片焊接后的结构示意图；
图4是本发明实施例中高精度金属掩模板加工方法中蚀刻后形成蒸镀孔后的掩膜板结构示意图；
图5是本发明实施例中高精度金属掩模板加工方法中金属膜片的剖面图；
图6是图5中A处的局部放大图；
图7是本发明一个实施例高精度金属掩模板加工方法中步骤S04的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语″中心″、″纵向″、″横向″、″长度″、″宽度″、″厚度″、″上″、″下″、″前″、″后″、″左″、″右″、″竖直″、″水平″、″顶″、″底″″内″、″外″、″顺时针″、″逆时针″等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语″第一″、″第二″仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有″第一″、″第二″的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，″多个″的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″、″固定″等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1所示，本发明实施例提供了一种高精度金属掩模板加工方法，包括以下步骤：
S01、提供一金属板框20及一金属膜片10，所述金属膜片10具有相对的接触面102和蒸镀面101。
例如图2所示，金属板框20是镂空的框架式结构，具有镂空区201和位于镂空区201四周的框沿202，而金属膜片10是一张较薄的而且尚未开孔的膜片，膜片的大小与金属板框20大小相适配，在图2所示示例中，金属板框20和金属膜片10均为方形，当然，可以理解的是，金属板框20和金属膜片10可以。
该步骤中提供的金属膜片10不同于现有工艺，现有工艺中提供的是已经开设有蒸镀孔103的膜片，对于这种已经开设有蒸镀孔103的膜片，若再通过高精度张紧机进行张紧并焊接于金属板框20上时，由于张紧作用力作用在膜片上时，会使得蒸镀孔103的形状和尺寸产生变化，难以控制蒸镀孔103的尺寸精度，因此，造成不良率高，尺寸精度低等系列问题。
S02、将所述金属膜片10水平置于所述金属板框20上方，且保持所述蒸镀面101朝下，并采用张紧机将所述金属膜片10张平。
也就是说，由于金属膜片10需要焊接金属板框20上，所以，该步骤中，将金属膜片10水平放置于金属板框20的上方，最好与金属板框20的上表面保持平行。再利用张紧机向金属膜片10的外周沿施加水平方向的张力，使得金属膜片10刚好能够张平即可。
需要说明的是，该步骤中，由于金属膜片10上尚未形成蒸镀孔103，所以，张紧机的张力大小无需过于精确，只要能够使得金属膜片10完全张平即可。相反的，对于现有工艺中，在张紧步骤中，由于金属膜片10上已经形成了蒸镀孔103，因此，对于张紧机的提供张力精度要求非常高，张力的控制要求也就更高，若张力过高则蒸镀孔103在张力作用下尺寸误差增大，甚至造成金属膜片10直接报废，若张力过小难以使得金属膜片10保持平整。
S03、采用焊接工艺将张平的所述金属膜片10的外周沿焊接于所述金属板框20上。
该步骤中，由于金属膜片10再步骤S02中已经张平，因此，通过焊接工艺将金属膜片10的外周沿焊接于金属板框20上之后，则撤去张紧机的张力，金属膜片10即可平整的形成在金属板框20上。如图3所示，金属膜片10的外周沿与金属板框20上框沿202完全焊接，金属膜片10整体上水平平整的覆盖在金属板框20的镂空区201上。
S04、采用蚀刻工艺在所述金属膜片10上加工形成蒸镀孔103，所述蒸镀孔103自所述蒸镀面101贯穿所述接触面102。
也就是说，该步骤中，在金属膜片10上，将需要形成蒸镀孔103的位置通过蚀刻工艺蚀刻掉以形成蒸镀孔103，例如图4所示，金属膜片10的表面通过蚀刻工艺蚀刻出M排N列蒸镀孔103。
根据本发明实施例提供的高精度金属掩模板加工方法，将尚未开孔的金属膜片10通过张平先焊接于金属板框20上，再利用蚀刻工艺在金属膜片10上蚀刻形成蒸镀孔103，如此，由于张平步骤位于蚀刻蒸镀孔103步骤之前，所以，可以避免现有技术中先开设蒸镀孔103，再进行张紧焊接造成的蒸镀孔103形状和尺寸的误差问题，显著提高开设的蒸镀孔103的尺寸精度，减少不良率和报废率。
同时，本发明中，也正是由于张平步骤位于蚀刻蒸镀孔103步骤之前，所以，在本发明的张平步骤中，只需要将金属膜片10张平即可，而不需要精确的张紧力，因此，只需要采用普通的张紧机即可，而普通的张紧机的成本非常低(一般一台普通的张紧机为几万)，因此，可以大幅度降低的生产成本。
在本发明的一个优选实施例中，采用用蚀刻工艺在所述金属膜片10上加工形成蒸镀孔103具体为：
采用蚀刻工艺依次在同一位置进行多次蚀刻形成蒸镀孔103，前一次蚀刻的面积小于后一次蚀刻的面积，以使蚀刻形成蒸镀孔103的尺寸逐渐增大至所需尺寸。
由于在步骤S02采用张紧机将所述金属膜片10进行了张平，所以，步骤S03中，焊接在金属板框20上的金属膜片10内部具有仍然具有一定的张力。而正是由于该张力的存在，如果步骤S04中，采用一次蚀刻工艺蚀刻出蒸镀孔103，则当该蒸镀孔103形成时，该张力作用会使得蒸镀孔103的尺寸略微增大，影响了蒸镀孔103的精度。
由此，本实施例中，采用多次蚀刻工艺进行蚀刻，也就是说，例如：先进行第一次蚀刻，蚀刻出一个小于所需尺寸的基孔，此时，当该基孔形成时，由于金属膜片10内的张力作用，会使得该基孔尺寸略微增大，换言之，当该基孔形成后，则金属膜片10内部的张力被部分消除或完全消除。随后，再进行第二次蚀刻，第二次蚀刻的面积要刚好为蒸镀孔103所需尺寸，此时，在相同位置蚀刻后即可使得上述基孔尺寸达到所需尺寸，如此，即可形成所需尺寸的蒸镀孔103。由于在第一次蚀刻后，金属膜片10内部的张力被部分消除或完全消除，所以，第二次蚀刻后形成的蒸镀孔103不会发生变化，由此，即可使得形成的蒸镀孔103的尺寸精度达到更高的要求。
参照图5至图6所示，在本发明的一个优选实施例中，蒸镀孔103自所述蒸镀面101至所述接触面102其尺寸逐渐减小的渐缩孔，所述蒸镀孔103包括同轴设置的第一孔段b及第二孔段a，所述第一孔段b邻近所述蒸镀面101。
采用上述结构，在利用该掩模板进行蒸镀时，其金属膜片10的接触面102朝上，与玻璃基板贴合，而蒸镀面101朝下与蒸发源相对，蒸发源蒸发出的有机发光材料颗粒进入蒸镀孔103，由于蒸镀孔103为自所述蒸镀面101至所述接触面102其尺寸逐渐减小的渐缩孔，所以，能够使得有机发光材料颗粒均匀聚集在接触面102上，并沾附于玻璃基板的ITO(氧化铟锡)层上，形成蒸镀膜。换言之，本实施例的蒸镀孔103设计成渐缩孔结构，可以使得蒸镀孔103以更宽的角度接收有机发光材料颗粒，没有蒸镀死角，形成的蒸镀膜的厚薄更加均匀，形状更加符合要求。
对应的，参照图7所示，所述采用蚀刻工艺在所述金属膜片10上加工形成蒸镀孔103的步骤具体包括：
S41、采用蚀刻工艺在所述金属膜片10的蒸镀面101上预定位置按照第一蚀刻图像进行一次蚀刻以形成第一孔段b。
也就是说，该步骤中，在金属膜片10的蒸镀面101上蚀刻一个凹槽，凹槽是非贯穿结构，该凹槽也就是上述的第一孔段b。需要说明的是，由于蚀刻是在蒸镀面101进行的，而蚀刻工艺中使用的蚀刻液在蚀刻过程中，其浓度逐渐减低，因此，蚀刻后形成的第一孔段b的孔壁为自蒸镀面101向接触面102逐渐收缩的渐缩状。
此外，该步骤中形成的第一孔段b的目的在于在蒸镀面101上形成更大敞口作为蒸镀孔103接受有机发光材料接受端，以便于接受更多的有机发光材料。
S42、采用蚀刻工艺在蒸镀面101的所述预定位置按照第二蚀刻图案进行二次蚀刻以形成第二孔段a。
也就是说，该步骤是在步骤S41中形成的凹槽的底部进行二次蚀刻，而且，二次蚀刻时的第二蚀刻图像面积较小，蚀刻后形成的第二孔段a的尺寸还未达到所需尺寸其目的在于如上所述的消除金属膜片10内部的部分张力或全部张力。换言之，当该第二孔段a形成时，由于金属膜片10内的张力作用，会使得该第二孔段a及第一孔段b尺寸略微增大，进而部分消除或完全消除金属膜片10内部的张力。
S43、采用蚀刻工艺在所述预定位置按照第三蚀刻图案进行三次蚀刻，所述第三蚀刻图案面积大于所述第二蚀刻图案的面积，以使所述第二孔段a的尺寸扩大至所需尺寸。
也就是说，该步骤是在步骤S41中形成的凹槽的底部进行三次蚀刻，而且，三次蚀刻时的第三蚀刻图案面积刚好与所需尺寸基本相等，蚀刻后形成第二孔段a尺寸即可达到所述尺寸要求。由于在二次蚀刻后，金属膜片10内部的张力被部分消除或完全消除，所以，三次蚀刻后形成的第二孔段a的尺寸不会发生变化，由此，即可使得形成的蒸镀孔103的尺寸精度达到更高的要求。
需要说明的是，二次蚀刻和三次蚀刻后形成的第二孔段a的孔壁也为自蒸镀面101向接触面102逐渐收缩的渐缩状。
简言之，本实施例中，采用三次蚀刻工艺进行蚀刻形成上述由第一孔段b和第二孔段a形成的渐缩形蒸镀孔103。其中，第一次蚀刻是为了形成更大敞口作为蒸镀孔103接受有机发光材料接受端，以便于接受更多的有机发光材料，确保可有机发光材料能够均匀附着在玻璃基板的ITO层上。而第二次蚀刻是为了消除金属膜片10内的张力作用，第三次蚀刻是为了在消除金属膜片10内部张力后，对第二孔段a进行尺寸扩大，使得第二孔段a达到所需的尺寸要求。
更为有利的，在本发明的实施例中，第一蚀刻图案、第二蚀刻图案和第三蚀刻图案外周沿形成同心环，且所述第二蚀刻图案与第三蚀刻图案的外周沿之间的距离为d，30微米≤d≤300微米。
也就是说，第二次蚀刻形成的第二孔段a的内径和第三次蚀刻后第二孔段a的内径之差为30微米至300微米，如此，在该尺寸下可以确保可经过第二次蚀刻后，基本上完全消除金属膜片10内部的张力，进而使得第三次蚀刻后的第二孔段a的尺寸达到高精度要求。
在本发明的一个具体实施例中，采用焊接工艺将张平的所述金属膜片10的外周沿焊接于所述金属板框20上具体为：
采用激光焊接工艺将所述金属膜片10的外周沿与所述金属板框20的边沿焊接，形成一圈焊点。
也就是说，可以利用激光焊接工艺对金属膜片10和技术板框进行焊接，并且围绕金属膜片10的外周沿焊接一周，形成一圈微小的焊点，如此，可以确保焊接更加牢固可靠，同时，保持金属膜片10平整。
作为优选地，在本发明的一个示例中，第二孔段a的孔壁与竖直方向之间的夹角50±3度；金属膜片10的厚度为18～190微米；第二孔段的垂直深度为8～20微米。
采用上述结构的金属膜片10，可以使蒸镀孔103成型尺寸与所需尺寸基本一致，不会因受到金属膜片10的张力而发生变化，特别是当金属膜片10为大尺寸时，蒸镀孔103的精度保持效果更加显著，从而可以生产出高质量的OLED显示屏。
可以理解的是，金属板框20及金属膜片10为镍钴合金、镍铁合金、铟瓦合金材质中的任意一种。
综上所述，根据本发明提供的高精度金属掩模板加工方法，将尚未开孔的金属膜片10通过张平先焊接于金属板框20上，再利用蚀刻工艺在金属膜片10上蚀刻形成蒸镀孔103，如此，由于张平步骤位于蚀刻蒸镀孔103步骤之前，所以，可以避免现有技术中先开设蒸镀孔103，再进行张紧焊接造成的蒸镀孔103形状和尺寸的误差问题，显著提高开设的蒸镀孔103的尺寸精度，减少不良率和报废率。
同时，本发明中，也正是由于张平步骤位于蚀刻蒸镀孔103步骤之前，所以，在本发明的张平步骤中，只需要将金属膜片10张平即可，而不需要精确的张紧力，因此，只需要采用普通的张紧机即可，而普通的张紧机的成本非常低(一般一台普通的张紧机为几万)，因此，可以大幅度降低的生产成本。
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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种高精度金属掩模板加工方法，其特征在于，包括：
提供一金属板框及一金属膜片，所述金属膜片具有相对的接触面和蒸镀面；
将所述金属膜片水平置于所述金属板框上方，且保持所述蒸镀面朝下，并采用张紧机将所述金属膜片张平；
采用焊接工艺将张平的所述金属膜片的外周沿焊接于所述金属板框上；
采用蚀刻工艺在所述金属膜片上加工形成蒸镀孔，所述蒸镀孔自所述蒸镀面贯穿所述接触面；
其中，所述蒸镀孔为自所述蒸镀面至所述接触面其尺寸逐渐减小的渐缩孔，所述蒸镀孔包括同轴设置的第一孔段及第二孔段，所述第一孔段邻近所述蒸镀面；
采用蚀刻工艺在所述金属膜片的蒸镀面上预定位置按照第一蚀刻图像进行一次蚀刻以形成第一孔段；
采用蚀刻工艺在蒸镀面的所述预定位置按照第二蚀刻图案进行二次蚀刻以形成第二孔段；
采用蚀刻工艺在所述预定位置按照第三蚀刻图案进行三次蚀刻，所述第三蚀刻图案面积大于所述第二蚀刻图案的面积，以使所述第二孔段的尺寸扩大至所需尺寸；
所述第一蚀刻图案、第二蚀刻图案和第三蚀刻图案外周沿形成同心环，且所述第二蚀刻图案与第三蚀刻图案的外周沿之间的距离为d，30微米≤d≤300微米。
2.根据权利要求1所述的高精度金属掩模板加工方法，其特征在于，采用焊接工艺将张平的所述金属膜片的外周沿焊接于所述金属板框上具体为：
采用激光焊接工艺将所述金属膜片的外周沿与所述金属板框的边沿焊接，形成一圈焊点。
3.根据权利要求1所述的高精度金属掩模板加工方法，其特征在于，所述第二孔段的孔壁与竖直方向之间的夹角50±3度。
4.根据权利要求1所述的高精度金属掩模板加工方法，其特征在于，所述金属膜片的厚度为18～190微米。
5.根据权利要求1所述的高精度金属掩模板加工方法，其特征在于，所述第二孔段的垂直深度为8～20微米。
6.根据权利要求1所述的高精度金属掩模板加工方法，其特征在于，所述金属板框及金属膜片为镍钴合金、镍铁合金、因 瓦合金材质中的任意一种。
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