CN109878197B - 一种金属印刷模板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属印刷模板的制备方法，主要包括以下步骤：（a）在常规电铸槽中电铸制备基础镍印刷模板（1）；（b）将清洗后的基础镍印刷模板（1）置于含有表面活性剂（2）的电沉积镍的电铸槽中，并以基础镍印刷模板（1）为阴极在基础镍印刷模板（1）的孔壁和非印刷表面电沉积制备微米‑纳米双重结构层（3），以形成织构化镍印刷模板（4）；（c）在清洗、干燥后的织构化镍印刷模板（4）的微米‑纳米双重结构层（3）表面涂覆低表面能物质（5），并对低表面能物质（5）进行固化处理，形成所需的金属印刷模板（6）。本发明提供的制备方法，不仅能够获得疏水特性的模板表面，同时具有操作简单、成本低、工艺兼容性好等优势。

Description

一种金属印刷模板的制备方法

技术领域

本发明涉及印刷模板加工技术领域，尤其涉及一种金属印刷模板的制备方法。

背景技术

表面封装技术（Surface Mount Technology, SMT）是电子器件封装领域最常用的技术之一。然而，SMT贴装制程常因多种缺陷的存在而影响封装产品的质量。其中，60%以上的缺陷与SMT模板印刷质量有关。印刷过程中，SMT模板时常出现锡膏粘连、下锡率低、少锡、漏印、模板清洗频繁等问题，这将直接影响到表面组装件的焊接质量和可靠性，导致产品良率降低。造成这些问题的主要原因之一是：模板孔壁锡膏的粘连以及模板非印刷表面锡膏的黏附。随着电子产品不断向精密化、轻薄化的方向发展，尤其是01005超细间距器件的应用，所需印刷模板的开口尺寸越来越小，上述这些问题更加严重。

目前解决上述问题有效的方法之一是对印刷模板(stencil)的孔壁和非印刷表面进行疏水化处理。表面要实现疏水化，一般需两个步骤或两个条件：模板的孔壁和非印刷表面形成符合要求的微米-纳米双重结构（即织构化处理）；对微米-纳米双重结构的表面进行低表面能物质修饰。其中，织构化处理是关键也是难点。目前，印刷模板表面进行织构化处理的方法有：化学蚀刻、激光和等离子体蚀刻等。上述所述方法各自虽有一定优点，但大都或操作复杂或一次性投入成本高或存在环境污染问题，不太适合大面积工件的规模化生产。对此，本专利提出了一种工艺兼容性好、操作简单、易于实现的金属印刷模板的制备方法。

发明内容

针对现有制备印刷模板工艺存在的缺陷或不足，本发明旨在提供一种工艺兼容性好、操作简单、易于实现的金属印刷模板的制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种金属印刷模板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（a）在常规电铸槽中电铸制备基础镍印刷模板；

（b）将清洗后的基础镍印刷模板置于含有表面活性剂的电沉积镍的电铸槽中，并以基础镍印刷模板为阴极在基础镍印刷模板的孔壁和非印刷表面电沉积制备微米-纳米双重结构层，以形成织构化镍印刷模板；

（c）在清洗、干燥后的织构化镍印刷模板的微米-纳米双重结构层表面涂覆低表面能物质，并对低表面能物质进行固化处理，形成所需的金属印刷模板。

所述的表面活性剂为含有十四烷基甜菜碱5.6ml/L、聚乙烯醇2.4ml/L、糖精钠24ml/L和丁二酸二已脂磺酸钠1ml/L的混合溶液。

所述的微米-纳米双重结构层的厚度为2~10微米，这是为了防止微米-纳米双重结构层太厚时改变印刷模板的孔直径，增加制备成本；而太薄时，易导致织构化处理不充分，影响使用效果。

所述的微米-纳米双重结构层的微米结构的特征尺度为1~20微米，纳米结构的特征尺度为200~500纳米。

所述的低表面能物质为表面自由能为10~50mJ/m²的氟、硅树脂类材料。

本发明的工作原理为：

在电铸过程中，先将清洗处理后的基础镍印刷模板作为阴极置于含有表面活性剂的电沉积镍的电铸槽中进行电沉积。在电沉积时，表面活性剂组分中的十四烷基甜菜碱在电铸槽液中形成均匀弥散的正电荷的乳滴微粒，并在电场的作用下向阴极移动，吸附在基础镍印刷模板的孔壁和非印刷表面上。乳滴微粒吸附处因屏蔽电场而无法电沉积金属，而未被吸附的区域则有金属电沉积，于是金属围绕乳滴微粒周围的导电区堆积增厚，当乳滴微粒在外力作用下脱附时，则乳滴微粒吸附处所对应的部位便形成圆形凹穴。这样，由于不同大小的乳滴微粒在孔壁和非印刷表面电化学吸附、脱附交替进行，使得金属沉积层表面呈现尺度大小不一且海量叠加分布态的圆微坑，即织构化的微米-纳米双重结构层。然后，将低表面能物质涂覆在织构化的微米-纳米双重结构层表面，并进行固化处理，从而使印刷模板的孔壁和非印刷表面呈现出疏水性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.工艺兼容性好，易于实现。本发明的微米-纳米双重结构层的制备与基础镍印刷模板的制备都是通过电沉积工艺实现的。二者所用的基础液成分、所需的设备和工艺参数条件基本相同或相近，工艺兼容性好；并且微米-纳米双重结构层的制备成本与工件的复杂程度、面积没有直接关联性。

2.工艺成本低。本发明的微米-纳米双重结构层的制备是通过采用电化学工艺实现的，工艺设备简单，无需额外的昂贵设备，工艺成本低。

附图说明

图1是本发明一种金属印刷模板的制备方法的原理图。

图2是本发明一种金属印刷模板的制备方法的工艺流程图。

图3是本发明一种金属印刷模板的制备方法制备的织构化的微米-纳米双重结构层表面经涂覆低表面能物质修饰后测得的水接触角大小。

图中标号名称：1、基础镍印刷模板；101、非印刷表面；102、孔壁；2、表面活性剂；3、微米-纳米双重结构层；4、织构化镍印刷模板；5、低表面能物质；6、金属印刷模板；7、电绝缘层；8、电铸阳极；9、电铸槽液。

具体实施方式

下面结合图1、图2、图3对本发明——“一种金属印刷模板的制备方法”的具体实施过程作进一步描述。

（a）在常规电铸槽中电铸制备基础镍印刷模板1。

采用UV-LIGA技术在常规电铸槽中电铸制备基础镍印刷模板1的过程为：准备金属基板→涂覆光刻胶→前烘→曝光→后烘→显影→坚模→电铸→脱模→去胶→形成基础镍印刷模板1。

（b）将清洗后的基础镍印刷模板1置于含有表面活性剂2的电沉积镍的电铸槽中，并以基础镍印刷模板1为阴极在基础镍印刷模板1的孔壁和非印刷表面电沉积制备微米-纳米双重结构层3，以形成织构化镍印刷模板4。

首先，配置含有表面活性剂2的电铸槽液9。电铸槽液9的组分为：硫酸镍420 g/L，氯化镍35 g/L，硼酸40 g/L，十四烷基甜菜碱5.6ml/L、聚乙烯醇2.4ml/L、糖精钠24ml/L和丁二酸二已脂磺酸钠1ml/L。然后，将清洗处理后的基础镍印刷模板1作为阴极置于电铸槽液9中，采用电铸工艺在基础镍印刷模板1的孔壁和非印刷表面电沉积制备微米-纳米双重结构层3。当基础镍印刷模板1的孔壁和非印刷表面的微米-纳米双重结构层3的厚度为3微米时，停止电沉积，取出、清洗后获得表面带有微米-纳米级圆形凹坑的织构化镍印刷模板4，其圆形凹坑微米结构的特征尺度约为5微米，纳米结构的特征尺度约为300纳米。

（c）在清洗、干燥后的织构化镍印刷模板4的微米-纳米双重结构层3表面涂覆低表面能物质5，并对低表面能物质5进行固化处理，形成所需的金属印刷模板6。

将清洗、干燥后的织构化镍印刷模板4浸入表面自由能为17mJ/m²的十七氟癸基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，室温下浸泡1h，随后置于120℃干燥箱中烘干1h进行固化处理，并随炉冷却至室温，取出后获得所需的金属印刷模板6。

经过上述步骤制备的织构化的微米-纳米双重结构层表面经涂覆低表面能物质5修饰后，检测结果如下：用4微升水滴在室温下检测，接触角约为120°，表现出疏水性能，如图3所示。

Claims (4)

1.一种金属印刷模板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（a）在常规电铸槽中电铸制备基础镍印刷模板（1）；

（b）将清洗后的基础镍印刷模板（1）置于含有表面活性剂（2）的电沉积镍的电铸槽中，并以基础镍印刷模板（1）为阴极在基础镍印刷模板（1）的孔壁和非印刷表面电沉积制备微米-纳米双重结构层（3），以形成织构化镍印刷模板（4），其中表面活性剂（2）为含有十四烷基甜菜碱5.6ml/L、聚乙烯醇2.4ml/L、糖精钠24ml/L和丁二酸二已脂磺酸钠1ml/L的混合溶液；

（c）在清洗、干燥后的织构化镍印刷模板（4）的微米-纳米双重结构层（3）表面涂覆低表面能物质（5），并对低表面能物质（5）进行固化处理，形成所需的金属印刷模板（6）。

2.根据权利1所述的一种金属印刷模板的制备方法，其特征在于：所述的微米-纳米双重结构层（3）的厚度为2~10微米。

3.根据权利1所述的一种金属印刷模板的制备方法，其特征在于：所述的微米-纳米双重结构层（3）的微米结构的特征尺度为1~20微米，纳米结构的特征尺度为200~500纳米。

4.根据权利1所述的一种金属印刷模板的制备方法，其特征在于：所述的低表面能物质（5）为表面自由能为10~50mJ/m²的氟、硅树脂类材料。

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