CN114229790B - 基于mems槽孔壁的复合式处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于MEMS槽孔壁的复合式处理工艺，包括如下步骤：开料；钻孔：利用钻孔机在PTFE板材上钻出多个对位靶孔作为靶标；镭射烧槽：镭射机抓取钻孔靶标，利用CO2激光在靶标处镭射开设所需尺寸的槽孔；喷砂：利用喷砂机对槽孔的内壁进行喷砂处理，以清除槽孔壁的黑氧化铜碎屑和碳化碎屑；等离子清洗：利用等离子清洗机对槽孔的内壁进行处理，以清理掉槽孔壁顽固的环氧树脂和聚四氟乙烯毛刺；除胶渣：利用高锰酸钾溶液进一步去除槽壁残留的胶渣，并使得槽壁粗化，以利于后制程电镀具有更好的附着表面；沉铜电镀。本发明利用复合式处理工艺提高了槽孔壁的圆润度和平整度，提高了产品的品质。
Description
技术领域
本发明涉及槽孔壁处理，具体涉及一种基于MEMS槽孔壁的复合式处理工艺。
背景技术
近年来，随着半导体技术的发展，越来越多的MEMS(微机电系统，引文全称，Micro-Electro-Mechanical Systems)应用如压力传感器、气压计、高度计、麦克风等被运用到手机、平板电脑等电子产品中。这些MEMS传感器应用中基本都是利用一个基板(也称线路板)和一个外壳构成一个腔体，从而成为MEMS封装体。目前腔体在PTFE板材上形成，腔体成型工艺为：在PTFE材料上进行钻孔、CNC铣槽、除胶渣和沉铜电镀得到腔体槽孔。
槽孔均容易产生边缘毛刺，沉铜板件时，镀铜层附着在PTFE 毛刺上，同时迅速生长铜刺，严重影响槽孔功能，由于PTFE太过柔软，边缘的材料在进行CNC铣槽时发生移动，使得铣刀无法去除槽壁与铣刀交接处的毛刺。因此需要人工手工修理，不仅影响产品交期，而且影响品质，容易因修理不良造成槽壁损伤，影响客户元器件插件和焊接造成不必要的产品报废；同时，对于天线类产品信号的调试也有一定的影响。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种基于MEMS槽孔壁的复合式处理工艺，该处理工艺中采用喷砂和等离子相结合的方法去除槽孔壁的毛刺及胶渣，提高了槽孔壁的圆润度和平整度，提高了产品的品质。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于MEMS槽孔壁的复合式处理工艺，包括如下步骤：
步骤一：开料：将PTFE板材定位切边，然后剪裁出符合设计要求的尺寸，并采用磨板机对PTFE板材进行打磨；
步骤二：钻孔：利用钻孔机在PTFE板材上钻出多个对位靶孔作为靶标；
步骤三：镭射烧槽：镭射机抓取钻孔靶标，利用CO2激光在靶标处镭射开设所需尺寸的槽孔；
步骤四：喷砂：利用喷砂机对槽孔的内壁进行喷砂处理，以清除槽孔壁的黑氧化铜碎屑和碳化碎屑；
步骤五：等离子清洗：利用等离子清洗机对槽孔的内壁进行处理，以清理掉槽孔壁顽固的环氧树脂和聚四氟乙烯毛刺；
步骤六：除胶渣：利用高锰酸钾溶液进一步去除槽壁残留的胶渣，并使得槽壁粗化，以利于后制程电镀具有更好的附着表面；
步骤七：沉铜电镀：化学铜：在孔内通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层；电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层。
优选地，在上述步骤二钻孔中，利用控制系统的操作界面上调取相应的资料，并设定以下参数：进刀速度为1.0-1.5m/min、回刀速度为12-16m/min、钻孔孔限值为2000孔、钻孔速度为 150-175Krpm/min。
优选地，在上述步骤二钻孔中，设定以下参数：进刀速度为 1.2m/min、回刀速度为15m/min、钻孔速度为160Krpm/min。
优选地，在上述步骤三镭射烧槽中，镭射机的参数为：MASK为 1.5-2mm、能量值为2.6-3.5mj、脉宽为4-6μs、镭射发数为4-6 发。
优选地，在上述步骤三镭射烧槽中，镭射机的参数为：MASK为1.8mm、能量值为2.8mj、脉宽为5μs、镭射发数为5发。
优选地，在上述步骤四喷砂中，喷砂机使用的是400#金刚砂，喷砂参数为：传送速度为1.5-2.5m/min、上喷压力为1.5-2.8kg/m2、下喷压力为1.5-2.8kg/m2。
优选地，在上述步骤四喷砂中，喷砂参数为：传送速度为 2.0m/min、上喷压力为2.0kg/m2、下喷压力为2.0kg/m2。
优选地，在上述步骤五等离子清洗中，等离子清洗机的参数如下：腔体温度为75-85℃、处理时间为8-12min、真空度数为 150-250Pa，使用反应气体为N2、O2和CF4的混合物。
优选地，在上述步骤五等离子清洗中，等离子清洗机的参数如下：腔体温度为80℃、处理时间为10min、真空度数为200Pa。
本发明的有益效果是：本发明中采用喷砂、等离子和除胶渣的复合工艺对镭射烧槽的槽孔壁进行清理，先利用喷砂工艺清除掉高热造成的黑氧化铜屑以及槽孔壁残余的碳化碎屑，再利用等离子去除槽孔壁顽固的环氧树脂和聚四氟乙烯毛刺，最后通过高锰酸钾的强氧化性彻底清除槽孔壁残留的胶渣并粗化槽孔壁，利用上述复合工艺可以彻底清除槽孔壁的毛刺和胶渣，提高了槽孔壁的圆润度和平整度，降低了人工修复成本，提高了产品合格率而降低了对客户元器件焊接产生的不良影响；本发明中利用纳秒激光烧蚀制作槽轮廓，控制度更高且烧槽尺寸更精确。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例：一种基于MEMS槽孔壁的复合式处理工艺，包括如下步骤：
步骤一：开料：将PTFE板材定位切边，然后剪裁出符合设计要求的尺寸，并采用磨板机对PTFE板材进行打磨；
步骤二：钻孔：利用钻孔机在PTFE板材上钻出多个对位靶孔作为靶标；
步骤三：镭射烧槽：镭射机抓取钻孔靶标，利用CO2激光在靶标处镭射开设所需尺寸的槽孔；利用镭射光束在其红外光与可见光的热量作用于板材上，使得板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物，形成镭射烧孔，累积排序加工所需深度槽尺寸，利用纳秒激光烧蚀制作槽轮廓，控制度更高且烧槽尺寸更精确；
步骤四：喷砂：利用喷砂机对槽孔的内壁进行喷砂处理，以清除槽孔壁的黑氧化铜碎屑和碳化碎屑；利用喷砂机迸射喷砂清除高热造成的黑氧化铜屑，槽孔壁残余碳化碎屑；
步骤五：等离子清洗：利用等离子清洗机对槽孔的内壁进行处理，以清理掉槽孔壁顽固的环氧树脂和聚四氟乙烯毛刺；等离子清洗剂在足够的反应气体和气压下所产生的反应产物撞击清理槽孔壁顽固的环氧树脂和聚四氟乙烯毛刺，从而提高了加工质量；
步骤六：除胶渣：利用高锰酸钾溶液进一步去除槽壁残留的胶渣，并使得槽壁粗化，以利于后制程电镀具有更好的附着表面；利用高锰酸钾的强氧化性去除掉槽壁残留的SMEAR，使槽壁粗化以利用化学铜处理；
步骤七：沉铜电镀：化学铜：在孔内通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层；电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层。化学铜即将原非金属化孔壁金属化，以利于后续电化学铜顺利镀上；在电镀槽内，对于溶液中的铜离子成分，利用施加交流电的方式(阴极得电子镀铜，阳极失电子溶铜)，将其均匀还原在铜表面及孔内，达到规格要求铜层厚度。
在上述步骤二钻孔中，利用控制系统的操作界面上调取相应的资料，并设定以下参数：进刀速度为1.0-1.5m/min、回刀速度为 12-16m/min、钻孔孔限值为2000孔、钻孔速度为150-175Krpm/min；更佳地，在上述步骤二钻孔中，设定以下参数：进刀速度为 1.2m/min、回刀速度为15m/min、钻孔速度为160Krpm/min。
在上述步骤三镭射烧槽中，镭射机的参数为：MASK为1.5-2mm、能量值为2.6-3.5mj、脉宽为4-6μs、镭射发数为4-6发；更佳地，在上述步骤三镭射烧槽中，镭射机的参数为：MASK为1.8mm、能量值为2.8mj、脉宽为5μs、镭射发数为5发。
在上述步骤四喷砂中，喷砂机使用的是400#金刚砂，喷砂参数为：传送速度为1.5-2.5m/min、上喷压力为1.5-2.8kg/m2、下喷压力为1.5-2.8kg/m2；更佳地，在上述步骤四喷砂中，喷砂参数为：传送速度为2.0m/min、上喷压力为2.0kg/m2、下喷压力为2.0kg/m2。
在上述步骤五等离子清洗中，等离子清洗机的参数如下：腔体温度为75-85℃、处理时间为8-12min、真空度数为150-250Pa，使用反应气体为N2、O2和CF4的混合物；更佳地，在上述步骤五等离子清洗中，等离子清洗机的参数如下：腔体温度为80℃、处理时间为10min、真空度数为200Pa。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种基于MEMS槽孔壁的复合式处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：开料：将PTFE板材定位切边，然后剪裁出符合设计要求的尺寸，并采用磨板机对PTFE板材进行打磨；
步骤二：钻孔：利用钻孔机在PTFE板材上钻出多个对位靶孔作为靶标；
步骤三：镭射烧槽：镭射机抓取钻孔靶标，利用CO2激光在靶标处镭射开设所需尺寸的槽孔；
步骤四：喷砂：利用喷砂机对槽孔的内壁进行喷砂处理，以清除槽孔壁的黑氧化铜碎屑和碳化碎屑；
步骤五：等离子清洗：利用等离子清洗机对槽孔的内壁进行处理，以清理掉槽孔壁顽固的环氧树脂和聚四氟乙烯毛刺；
步骤六：除胶渣：利用高锰酸钾溶液进一步去除槽壁残留的胶渣，并使得槽壁粗化，以利于后制程电镀具有更好的附着表面；
步骤七：沉铜电镀：化学铜：在孔内通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层；电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层；
在上述步骤二钻孔中，利用控制系统的操作界面上调取相应的资料，并设定以下参数：进刀速度为1.0-1.5m/min、回刀速度为12-16m/min、钻孔孔限值为2000孔、钻孔速度为150-175Krpm/min；
在上述步骤三镭射烧槽中，镭射机的参数为：MASK为1.5-2mm、能量值为2.6-3.5mj、脉宽为4-6μs、镭射发数为4-6发；
在上述步骤四喷砂中，喷砂机使用的是400#金刚砂，喷砂参数为：传送速度为1.5-2.5m/min、上喷压力为1.5-2.8kg/m2、下喷压力为1.5-2.8kg/m2；
在上述步骤五等离子清洗中，等离子清洗机的参数如下：腔体温度为75-85℃、处理时间为8-12min、真空度数为150-250Pa，使用反应气体为N2、O2和CF4的混合物。
2.根据权利要求1所述的基于MEMS槽孔壁的复合式处理工艺，其特征在于：在上述步骤二钻孔中，设定以下参数：进刀速度为1.2m/min、回刀速度为15m/min、钻孔速度为160Krpm/min。
3.根据权利要求1所述的基于MEMS槽孔壁的复合式处理工艺，其特征在于：在上述步骤三镭射烧槽中，镭射机的参数为：MASK为1.8mm、能量值为2.8mj、脉宽为5μs、镭射发数为5发。
4.根据权利要求1所述的基于MEMS槽孔壁的复合式处理工艺，其特征在于：在上述步骤四喷砂中，喷砂参数为：传送速度为2.0m/min、上喷压力为2.0kg/m2、下喷压力为2.0kg/m2。
5.根据权利要求1所述的基于MEMS槽孔壁的复合式处理工艺，其特征在于：在上述步骤五等离子清洗中，等离子清洗机的参数如下：腔体温度为80℃、处理时间为10min、真空度数为200Pa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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