CN110767552B - 一种用于amb覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，包括表面保护膜压合、激光器启动、保护膜热刻蚀、清洗、铜层蚀刻五道工序。首先将表面保护膜在下述条件下压合到待热刻蚀基板上：压合温度：110～120℃；压合机速度：2.5～3.5m/min；压合压力：3.5～4.5kg/cm2；然后启动振镜模式的小功率激光器，将功率设定为小于50W，并将设计软件中需要热刻蚀区域图形导入其中；第三，将激光扫描振镜呈0～45°对表面保护膜进行X、Y方向各一次热刻蚀，所采用的脉冲宽度为10～30μs，激光频率为5～30KHz，占空比为30～90％，雕刻次数为1～5次，填充初始角度为30～60度，累进角度为60～120度；而后经清洗和铜层蚀刻后得到AMB覆铜陶瓷基板图形。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制冷器、LED、功率半导体等的覆铜陶瓷基板制造技术领域，具体涉及一种用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法。
背景技术
目前活性金属钎焊(AMB)覆铜陶瓷基板的图形转移工艺一般都用贴膜、曝光、显影传统工艺或LDI(激光直接成像)扫描曝光、显影工艺来完成，但两种形式在实际生产中均碰到不少问题：
对于贴膜、曝光、显影传统工艺，采用菲林曝光，对菲林的洁净度要求高。此外，菲林的对位精度差，会导致产品错位和铜缺不良增加，导致AMB基板报废率高，而基板原材料成本较高；同时菲林本身也容易损坏，自身损耗也很大，致使企业生产成本居高不下。
LDI是用扫描曝光替代菲林曝光，依靠激光逐行扫描作用于感光材料(干膜)使材料发生固化、交联等来实现线路板的图形制作。但在固化材料的同时对感光材料的化学性质、材料成分较为敏感，同时聚焦光斑直径大、激光波长难以控制导致解像度降低，使线路板容易产生连线、过度曝光、边缘锯齿等，造成产品报废。而且LDI激光光路较为复杂，调试难度大，维护成本亦高。
此外，两种曝光方式之后都需经过显影工序，增加了生产成本并对环境造成一定不良影响。
发明内容
本发明是为解决上述技术问题而进行的，提供了一种新型的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，根据小功率激光和振镜加工的技术特性，依靠小功率激光器将产品表面保护膜上的图形热刻蚀出来，而无需经过曝光、显影工序将图形显影出来。
基于此，本发明提供了一种用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，包括如下步骤：
A、表面保护膜压合
将表面保护膜在下述条件下压合到待热刻蚀基板上：压合温度：110～120℃；压合机速度：2.5～3.5m/min；压合压力：3.5～4.5kg/cm2；
B、激光器启动
启动振镜模式的小功率激光器，并将功率设定为小于50W，在AUTOCAD设计软件中对需要热刻蚀区域的图形进行填充，并将已填充的图形导入激光器内，使激光器识别填充区域；
C、保护膜热刻蚀
将激光扫描振镜呈0～45°对表面保护膜进行X、Y方向各一次热刻蚀，所采用的脉冲宽度为10～30μs，激光频率为5～30KHz，占空比为30～90％，雕刻次数为1～5次，填充初始角度为30～60度，累进角度为60～120度；
D、清洗
对热刻蚀后的基板进行清洗，吹扫表面出现的残余物质，得到所需的表面保护膜图形；
E、铜层蚀刻
将步骤D得到的陶瓷基板进入腐蚀工序进行铜层蚀刻。
优选的，在本发明提供的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法中，步骤A中，表面保护膜压合到待热刻蚀基板上的工艺条件为：压合温度：115℃；压合机速度：3m/min；压合压力：4kg/cm2。
优选的，在本发明提供的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法中，步骤A中，表面保护膜为干膜或湿膜。在本发明的热蚀刻方法中，采用普通保护膜替代感光干膜，解决了原感光干膜与激光波长匹配性难题。可以适用市面上大部分干膜(如YQ-40SD、GF-1640S等)以及湿膜材料(如X-77、KSM388等)。
优选的，在本发明提供的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法中，步骤B中，振镜模式的小功率激光器型号为IPG-30-LP-SF或IPG-YLM-30。
优选的，在本发明提供的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法中，步骤C中，激光扫描振镜呈45°对表面保护膜进行X、Y方向各一次热刻蚀，所采用的脉冲宽度为30μs，激光频率为30KHz，占空比为80％，雕刻次数为2次，填充初始角度为45°，累进角度为90°。
优选的，在本发明提供的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法中，步骤D中，采用负离子泵对热刻蚀后的基板进行吹扫，风压为0.1～0.6MPa。
优选的，在本发明提供的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法中，步骤E中使用水平流水线式自动蚀刻机进行铜层蚀刻，流程如下：入料→蚀刻→补偿蚀刻→水洗→溢流水洗→退膜→冲污水→加压水洗→酸洗→溢流水洗→超声波浸洗→溢流水洗→吸干→烘干→出料。
本发明的有益保障及效果如下：
首先，本发明采用小功率激光器将产品表面保护膜上的图形热刻蚀出来，无需像现有技术那样要经过曝光、显影工序将图形显影出来，一方面简化了生产工艺，避免了现有技术中菲林试剂以及结构复杂LEI仪器的使用，降低了设备使用和维护成本，同时也解决了用菲林曝光时出现的产品错位、铜缺及不良及用LDI曝光时聚焦光斑直径大、解像度低的问题，从而提高产品良率，降低生产制造成本；另一方面，由于激光聚焦光斑直径小、激光热影响区域小，热刻蚀的图形精度高；同时由于可用普通保护膜而不用专用感光干膜保护产品表面，省去了曝光和显影工序，提高了生产效率并减少了生产成本，也避免了显影液对环境的污染。
其次，本发明中只对后道需腐蚀掉的图形间距进行热蚀刻，减少了对产品表面保护膜的激光照射范围和时间，可减小激光输出功率，从而减小激光工作过程中对光学晶体和系统的损伤，提高了光学系统寿命。
附图说明
图1为将AUTOCAD设计软件中对需要热刻蚀区域的图形导入激光器内的图形结构示例图；
图2为热刻蚀后的基板清洗、吹扫后表面保护膜所呈现的图形示例图。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作详细描述，但本发明的实施不仅限于此。
本实施例提供的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，包括表面保护膜压合、激光器启动、保护膜热刻蚀、清洗、铜层蚀刻五道工序，各工序的具体实施方式如下：
A、表面保护膜压合
将表面保护膜在下述条件下压合到待热刻蚀基板上：压合温度：110～120℃；压合机速度：2.5～3.5m/min；压合压力：3.5～4.5kg/cm2。
本步骤中，所采用的表面保护膜为市售普通保护膜。采用普通保护膜替代感光干膜，解决了原感光干膜与激光波长匹配性难题。本实施例中的表面保护膜可以选用市面上大部分干膜(如YQ-40SD、GF-1640S等)以及湿膜材料(如X-77、KSM388等)。
本步骤中，表面保护膜压合到待热刻蚀基板上的最优工艺条件为：压合温度：115℃；压合机速度：3m/min；压合压力：4kg/cm2。
B、激光器启动
启动振镜模式的小功率激光器，并将功率设定为小于50W，在AUTOCAD设计软件中对需要热刻蚀区域的图形(如图1所示的一种图形，空白为非填充区域，黑线部分为需热刻蚀的填充区域)进行填充，并将已填充的图形导入激光器内，使激光器识别填充区域。
振镜模式的小功率激光器的型号选用IPG-30-LP-SF或IPG-YLM-30。
C、保护膜热刻蚀
将激光扫描振镜呈0～45°对表面保护膜进行X、Y方向各一次热刻蚀，所采用的脉冲宽度为10～30μs，激光频率为5～30KHz，占空比为30～90％，雕刻次数为1～5次，填充初始角度为30～60度，累进角度为60～120度。
优选工艺条件为：激光扫描振镜呈45°对表面保护膜进行X、Y方向各一次热刻蚀，所采用的脉冲宽度为30μs，激光频率为30KHz，占空比为80％，雕刻次数为2次，填充初始角度为45°，累进角度为90°。
D、清洗
对热刻蚀后的基板进行清洗，然后采用负离子泵在风压为0.1～0.6MPa条件下对热刻蚀后的基板进行吹扫，吹扫表面出现的残余物质，得到图2所示的表面保护膜图形，其中1为表面保护膜，2为热蚀刻区域。
E、铜层蚀刻
将步骤D得到的陶瓷基板进入腐蚀工序进行铜层蚀刻，该工序属于现有工序，流程如下：入料→蚀刻→补偿蚀刻→水洗→溢流水洗→退膜→冲污水→加压水洗→酸洗→溢流水洗→超声波浸洗→溢流水洗→吸干→烘干→出料。
由于本实施例采用小功率激光器将产品表面保护膜上的图形热刻蚀出来，无需像现有技术那样要经过曝光、显影工序将图形显影出来，一方面简化了生产工艺，避免了现有技术中菲林试剂以及结构复杂LEI仪器的使用，降低了设备使用和维护成本，同时也解决了用菲林曝光时出现的产品错位、铜缺及不良及用LDI曝光时聚焦光斑直径大、解像度低的问题，从而提高产品良率，降低生产制造成本；另一方面，由于激光聚焦光斑直径小、激光热影响区域小，热刻蚀的图形精度高；同时由于可用普通保护膜而不用专用感光干膜保护产品表面，省去了曝光和显影工序，提高了生产效率并减少了生产成本，也避免了显影液对环境的污染。
其次，本实施例的热蚀刻方法中只对后道需腐蚀掉的图形间距进行热蚀刻，减少了对产品表面保护膜的激光照射范围和时间，可减小激光输出功率，从而减小激光工作过程中对光学晶体和系统的损伤，提高了光学系统寿命。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、表面保护膜压合
将表面保护膜在下述条件下压合到待热刻蚀基板上：压合温度：110～120℃；压合机速度：2.5～3.5m/min；压合压力：3.5～4.5kg/cm2；
B、激光器启动
启动振镜模式的小功率激光器，并将功率设定为小于50W，在AUTOCAD设计软件中对需要热刻蚀区域的图形进行填充，并将已填充的图形导入激光器内，使激光器识别填充区域；
C、保护膜热刻蚀
将激光扫描振镜呈0～45°对表面保护膜进行X、Y方向各一次热刻蚀，所采用的脉冲宽度为10～30μs，激光频率为5～30KHz，占空比为30～90％，雕刻次数为1～5次，填充初始角度为30～60度，累进角度为60～120度；
D、清洗
对热刻蚀后的基板进行清洗，吹扫表面出现的残余物质，得到所需的表面保护膜图形；
E、铜层蚀刻
将步骤D得到的陶瓷基板进入腐蚀工序进行铜层蚀刻。
2.根据权利要求1所述的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，其特征在于：
其中，步骤A中，表面保护膜压合到待热刻蚀基板上的工艺条件为：压合温度：115℃；压合机速度：3m/min；压合压力：4kg/cm2。
3.根据权利要求1所述的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，其特征在于：
其中，步骤A中，表面保护膜为干膜或湿膜。
4.根据权利要求1所述的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，其特征在于：
其中，步骤B中，所述振镜模式的小功率激光器型号为IPG-30-LP-SF或IPG-YLM-30。
5.根据权利要求1所述的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，其特征在于：
其中，步骤C中，激光扫描振镜呈45°对表面保护膜进行X、Y方向各一次热刻蚀，所采用的脉冲宽度为30μs，激光频率为30KHz，占空比为80％，雕刻次数为2次，填充初始角度为45°，累进角度为90°。
6.根据权利要求1所述的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，其特征在于：
其中，步骤D中，采用负离子泵对热刻蚀后的基板进行吹扫，风压为0.1～0.6MPa。
7.根据权利要求1所述的用于AMB覆铜陶瓷基板图形制作的热刻蚀方法，其特征在于：
其中，步骤E中使用水平流水线式自动蚀刻机进行铜层蚀刻，流程如下：入料→蚀刻→补偿蚀刻→水洗→溢流水洗→退膜→冲污水→加压水洗→酸洗→溢流水洗→超声波浸洗→溢流水洗→吸干→烘干→出料。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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Effective date of registration: 20201111 Address after: 224200 No. 18 Hongda Road, Chengdong New District, Dongtai City, Yancheng City, Jiangsu Province Applicant after: JIANGSU FULEDE SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 200444 Baoshan District, Baoshan City Industrial Park Road, No., Hill Road, No. 181 Applicant before: SHANGHAI SHENHE THERMO-MAGNETICS ELECTRONICS Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 224200 No. 18 Hongda Road, Chengdong New District, Dongtai City, Yancheng City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu fulehua Semiconductor Technology Co.,Ltd. Address before: 224200 No. 18 Hongda Road, Chengdong New District, Dongtai City, Yancheng City, Jiangsu Province Patentee before: JIANGSU FULEDE SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |