CN114686884B - 一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法 - Google Patents

一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，采用分段处理的方法，设置了第一次丝网印刷、第一次蚀刻、第二次丝网印刷和第二次蚀刻，第一次丝网印刷时暴露边沿线区域并由第一次蚀刻构建边沿蚀刻槽，并在第二次丝网印刷时填充边沿蚀刻槽，使得第二次蚀刻时边沿蚀刻槽收到油墨料的填充保护，本发明的优点在于在蚀刻区域的边沿通过设置边沿蚀刻槽并对其进行填充，使得在蚀刻加工金属表面图样时边沿蚀刻槽内的油墨料起到隔断蚀刻液的作用，有效避免发生侧蚀，规避了突沿结构的产生，极大的提高了蚀刻作业的精密度。

Description

一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法
技术领域
本发明涉及蚀刻加工领域，具体地说，是一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法。
背景技术
金属蚀刻也称光化学金属蚀刻(photochemical etching)，其是指通过曝光制版、显影后，将要金属蚀刻区域的保护膜去除，在金属蚀刻时接触化学溶液，达到溶解腐蚀的作用，形成凹凸或者镂空成型的效果。该工艺最早可用来制造铜版、锌版等印刷凹凸版，也广泛地被使用于减轻重量仪器镶板，铭牌及传统加工法难以加工之薄形工件等的加工；经过不断改良和工艺设备发展，亦可以用于航空、机械、化学工业中电子薄片零件精密金属蚀刻产品的加工，特别在半导体制程上，金属蚀刻更是不可或缺的技术。
但是，现有的金属蚀刻工艺加工出来产品往往具有精度不高的问题，不能满足某些高精度场合的应用，且有的金属蚀刻工艺流程较为复杂。
在目前现有的蚀刻技术中，最为常见稳定为蚀刻时发生侧蚀现象，侧蚀会在金属板面表面产生突沿，通常印制板在蚀刻液中的时间越长，或者使用老式的左右摇摆蚀刻机，侧蚀越严重。侧蚀严重影响印制导线的精度，严重侧蚀将使制作精细导线成为不可能。当侧蚀和突沿降低时，蚀刻系数就升高，高的蚀刻系数表示有保持细导线的能力，使蚀刻后的导线接近原图尺寸。电镀蚀刻抗蚀剂无论是锡－铅合金，锡，锡－镍合金或镍，突沿过度都会造成导线短路。因为突沿容易断裂下来，在导线的两点之间形成电的桥接。为最大程度上减少侧蚀的产生，我们需要进一步提高蚀刻范围的控制精度。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法。
技术方案：本发明所述一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，包括以下步骤：
S1、蚀刻前处理，对金属表面进行前处理，前处理包括除油、水洗、干燥；
S2、第一次丝网印刷，对进行过蚀刻前处理的金属表面以水溶性涂料数码喷绘蚀刻区域边沿，以边沿线的线宽作为第一次蚀刻区域进行丝网印刷，丝网印刷结束后进行干燥；
S3、第一次蚀刻，对边沿线的线宽区域进行第一次蚀刻并沿着边沿线形成边沿蚀刻槽；
S4、第一次清洗备板，对边沿蚀刻槽进行射流酸洗清理后对第一次丝网印刷的金属表面进行碱洗、水洗和高压空气射流清洗；
S5、第二次丝网印刷，对S4处理好的带有蚀刻槽的金属表面以蚀刻区域和边沿线区域进行第二次丝网印刷，印刷丝网的油料填充满蚀刻槽并暴露朝向待蚀刻区域的边沿；
S6、第二次蚀刻，对S5中第二次丝网印刷形成的图案进行二次蚀刻；
S7、第二次清洗备板，对第二次蚀刻完成后的金属表面进行碱洗、抛光和烘干。
作为优选的，S2中第一次丝网印刷时对边沿线进行饱和印刷，使边沿线区域形成突起的油墨料填充区。
作为优选的，所述油墨料填充区的高度为0.01～0.05mm。
作为优选的，S4中水洗采用1mm高压水射流水流清洗，且1mm高压水射流水流清洗与高压空气射流清洗以0.5s的间隔交替进行，交替清洗持续12s，随后高压空气射流清洗单独进行持续3s。
作为优选的，S2中第一次丝网印刷预留的边沿线的线宽为0.01～0.1mm。
作为优选的，所述第一次丝网印刷和第二次丝网印刷均采用单丝维网，所述单丝维网的材质为不锈钢、尼龙或聚酯中的一种，所述第一次丝网印刷用到的单思维网的目数为200目，所述第二次丝网印刷用到的单思维网的目数为150目。
作为优选的，所述碱洗为浸入45～60g/LNaOH碱液中，温度控制在66～78℃，浸泡3.5～5min。
作为优选的，S7中抛光采用吹砂抛光法。
作为优选的，吹砂抛光后再在金属表面喷涂防锈油层。
本发明相比于现有技术具有以下有益效果：在蚀刻区域的边沿通过设置边沿蚀刻槽并对其进行填充，使得在蚀刻加工金属表面图样时边沿蚀刻槽内的油墨料起到隔断蚀刻液的作用，有效避免发生侧蚀，规避了突沿结构的产生，极大的提高了蚀刻作业的精密度。
具体实施方式
下面将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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
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，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，包括以下步骤：
S1、蚀刻前处理，对金属表面进行前处理，前处理包括除油、水洗、干燥；
S2、第一次丝网印刷，对进行过蚀刻前处理的金属表面以水溶性涂料数码喷绘蚀刻区域边沿，以边沿线的线宽作为第一次蚀刻区域进行丝网印刷，丝网印刷结束后进行干燥；
S3、第一次蚀刻，对边沿线的线宽区域进行第一次蚀刻并沿着边沿线形成边沿蚀刻槽；
S4、第一次清洗备板，对边沿蚀刻槽进行射流酸洗清理后对第一次丝网印刷的金属表面进行碱洗、水洗和高压空气射流清洗；
S5、第二次丝网印刷，对S4处理好的带有蚀刻槽的金属表面以蚀刻区域和边沿线区域进行第二次丝网印刷，印刷丝网的油料填充满蚀刻槽并暴露朝向待蚀刻区域的边沿；
S6、第二次蚀刻，对S5中第二次丝网印刷形成的图案进行二次蚀刻；
S7、第二次清洗备板，对第二次蚀刻完成后的金属表面进行碱洗、抛光和烘干。
总体技术方案的优点在于在蚀刻区域的边沿通过设置边沿蚀刻槽并对其进行填充，使得在蚀刻加工金属表面图样时边沿蚀刻槽内的油墨料起到隔断蚀刻液的作用，有效避免发生侧蚀，规避了突沿结构的产生，极大的提高了蚀刻作业的精密度。
S2中第一次丝网印刷时对边沿线进行饱和印刷，使边沿线区域形成突起的油墨料填充区。饱和印刷以形成凸起高度为高度为0.01～0.05mm的油料填充区是为了形成过盈结构，避免在注入蚀刻液进行蚀刻作业时发生渗入情况造成内部的蚀刻槽内壁边沿不平整而导致后续进行第二次蚀刻时发生内渗侧蚀。
具体操作时，为了起到高效的清洗、去碱机干燥作用，S4中水洗采用1mm高压水射流水流清洗，且1mm高压水射流水流清洗与高压空气射流清洗以0.5s的间隔交替进行，交替清洗持续12s，随后高压空气射流清洗单独进行持续3s，可以有效干燥并避免在干燥过程中金属表面存在碱性留存。
具体实施的数据控制中，S2中第一次丝网印刷预留的边沿线的线宽为0.01～0.1mm，第一次丝网印刷和第二次丝网印刷均采用单丝维网，所述单丝维网的材质为不锈钢、尼龙或聚酯中的一种，所述第一次丝网印刷用到的单思维网的目数为200目，所述第二次丝网印刷用到的单思维网的目数为150目，碱洗为浸入45～60g/LNaOH碱液中，温度控制在66～78℃，浸泡3.5～5min。
S7中抛光采用吹砂抛光法并在吹砂抛光后再在金属表面喷涂防锈油层。
实施例：一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，包括以下步骤：
S1、蚀刻前处理，对金属表面进行前处理，前处理包括除油、水洗、干燥；
S2、第一次丝网印刷，对进行过蚀刻前处理的金属表面以水溶性涂料数码喷绘蚀刻区域边沿，边沿线的线宽为0.01～0.1mm，以边沿线的线宽作为第一次蚀刻区域采用目数为200目的单思维网进行饱和印刷，丝网印刷结束后进行干燥；
S3、第一次蚀刻，对边沿线的线宽区域进行第一次蚀刻并沿着边沿线形成边沿蚀刻槽；
S4、第一次清洗备板，对边沿蚀刻槽进行射流酸洗清理后对第一次丝网印刷的金属表面进行碱洗、水洗和高压空气射流清洗，水洗采用1mm高压水射流水流清洗，且1mm高压水射流水流清洗与高压空气射流清洗以0.5s的间隔交替进行，交替清洗持续12s，随后高压空气射流清洗单独进行持续3s，碱洗为浸入45～60g/LNaOH碱液中，温度控制在66～78℃，浸泡3.5～5min；
S5、第二次丝网印刷，对S4处理好的带有蚀刻槽的金属表面以蚀刻区域和边沿线区域进行采用目数为150目的单思维网第二次丝网印刷，印刷丝网的油料填充满蚀刻槽并暴露朝向待蚀刻区域的边沿；
S6、第二次蚀刻，对S5中第二次丝网印刷形成的图案进行二次蚀刻；
S7、第二次清洗备板，对第二次蚀刻完成后的金属表面进行碱洗、抛光和烘干，碱洗为浸入45～60g/LNaOH碱液中，温度控制在66～78℃，浸泡3.5～5min，抛光采用吹砂抛光法并在吹砂抛光后再在金属表面喷涂防锈油层。
经由光学观察分析得知，采用实施例所述方法进行蚀刻操作的金属表面产生突沿结构的占比为传统蚀刻操作的14.77％，故可知采用实施例所述方法进行蚀刻操作可以有效减少侧蚀现象的发生。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。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必须针对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意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、蚀刻前处理，对金属表面进行前处理，前处理包括除油、水洗、干燥；
S2、第一次丝网印刷，对进行过蚀刻前处理的金属表面以水溶性涂料数码喷绘蚀刻区域边沿，以边沿线的线宽作为第一次蚀刻区域进行丝网印刷，丝网印刷结束后进行干燥；
S3、第一次蚀刻，对边沿线的线宽区域进行第一次蚀刻并沿着边沿线形成边沿蚀刻槽；
S4、第一次清洗备板，对边沿蚀刻槽进行射流酸洗清理后对第一次丝网印刷的金属表面进行碱洗、水洗和高压空气射流清洗；
S5、第二次丝网印刷，对S4处理好的带有蚀刻槽的金属表面以蚀刻区域和边沿线区域进行第二次丝网印刷，印刷丝网的油料填充满蚀刻槽并暴露朝向待蚀刻区域的边沿；
S6、第二次蚀刻，对S5中第二次丝网印刷形成的图案进行二次蚀刻；
S7、第二次清洗备板，对第二次蚀刻完成后的金属表面进行碱洗、抛光和烘干。
2.根据权利要求1所述的一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，其特征在于：S2中第一次丝网印刷时对边沿线进行饱和印刷，使边沿线区域形成突起的油墨料填充区。
3.根据权利要求2所述的一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，其特征在于：所述油墨料填充区的高度为0.01～0.05mm。
4.根据权利要求1所述的一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，其特征在于：S4中水洗采用1mm高压水射流水流清洗，且1mm高压水射流水流清洗与高压空气射流清洗以0.5s的间隔交替进行，交替清洗持续12s，随后高压空气射流清洗单独进行持续3s。
5.根据权利要求1所述的一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，其特征在于：S2中第一次丝网印刷预留的边沿线的线宽为0.01～0.1mm。
6.根据权利要求1所述的一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，其特征在于：所述第一次丝网印刷和第二次丝网印刷均采用单丝维网，所述单丝维网的材质为不锈钢、尼龙或聚酯中的一种，所述第一次丝网印刷用到的单丝维网的目数为200目，所述第二次丝网印刷用到的单丝维网的目数为150目。
7.根据权利要求1所述的一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，其特征在于：所述碱洗为浸入45～60g/LNaOH碱液中，温度控制在66～78℃，浸泡3.5～5min。
8.根据权利要求1所述的一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，其特征在于：S7中抛光采用吹砂抛光法。
9.根据权利要求8所述的一种精密防侧蚀的蚀刻区域控制方法，其特征在于：吹砂抛光后再在金属表面喷涂防锈油层。
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