CN116288374B - 一种基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属热管加工技术领域，尤其是指一种基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，包括：A.对金属基板进行涂布曝光显影处理；B.对经涂布曝光显影处理后的金属基板进行蚀刻处理，以使得金属基板表面成型预设深度的沟槽结构；C.对经蚀刻后的金属基板进行清洗；D.对清洗后的金属基板的沟槽结构填充绝缘胶体；E.对填充绝缘胶体后的金属基板进行电沉积处理，以使得金属基板未被蚀刻的位置表面成型图案；F.把对金属基板进行后处理。本发明通过蚀刻成型沟槽结构后，再通过电沉积的方式在金属基板表面成型图案，通过图案加大沟槽结构的深度，从而让沟槽结构的深宽比大于1，使得金属基板表面具有更高效的毛细性能。

Description

一种基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法
技术领域
本发明涉及金属热管加工技术领域，尤其是指一种基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法。
背景技术
微电子制造技术的快速发展，推动了微尺度散热器件的快速发展，尤其是热管以及平板型热管(均热板)的发展，热管体形的微尺度化使得市场对其内部结构提出了更高的要求。以往常用金属蚀刻工艺来制作平板热管内部沟槽，以得到毛细力。热管性能主要由内部毛细性能决定，而毛细性能又受到沟槽深宽比的影响，深宽比越大，则毛细性能越好，则热管的性能越好，但目前金属蚀刻加工技术难以突破高深宽比的瓶颈。
发明内容
本发明针对现有技术的问题提供一种基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，通过蚀刻与电沉积配合，实现了成型深宽比大于1的沟槽结构，突破了侧面蚀刻而导致的技术瓶颈。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供的一种基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，包括
A.对金属基板进行涂布曝光显影处理；
B.对经涂布曝光显影处理后的金属基板进行蚀刻处理，以使得金属基板表面成型预设深度的沟槽结构，且沟槽结构的内壁具有一级微结构；
C.对经蚀刻后的金属基板进行清洗；
D.对清洗后的金属基板的沟槽结构填充绝缘胶体；
E.对填充绝缘胶体后的金属基板进行电沉积处理，以使得金属基板未被蚀刻的位置表面成型图案，且图案具有二级微结构；
F.把对金属基板进行后处理，以去除绝缘胶体；
其中，图案的高度与沟槽结构的深度之和大于沟槽结构的宽度。
进一步的，所述金属基板的厚度为0.8-1.2mm，沟槽结构的深度为0.3-0.5mm。
进一步的，步骤B具体包括
B1.把金属基板置于喷淋机中；
B2.控制喷淋机往金属基板喷淋蚀刻液，喷出蚀刻液的压力值为2.8-3.3Kg/cm2。
更进一步的，在步骤B2中，金属基板蚀刻段的ORP为700-900MV，所采用的蚀刻液pH值为1.35±0.3，蚀刻液比重为1.1-1.4％，蚀刻温度为48-53℃。
进一步的，步骤A具体包括
A1.获得金属基板，然后对金属基板依此进行除油、酸洗、水洗以及烘干处理；
A2.在金属基板表面涂布一层感光膜层，感光膜层厚度为0.018-0.025mm；
A3.把具有特定形状的菲林片盖设在金属基板上，然后采用紫外光对金属基板表面进行曝光处理；
A4.对金属基板进行显影处理以清洗金属基板上未感光部分。
进一步的，步骤C具体包括
C1.对金属基板进行水洗以吸取金属基板表面的蚀刻液以及保护膜，然后烘干金属基板表面的水；
C2.对金属基板进行酸洗，以去除金属基板表面氧化膜。
更进一步的，在步骤C2中，采用浓度为5％的盐酸水溶液对金属基板进行酸洗。
进一步的，在步骤D中，采用肉桂酸酯作为绝缘胶体对金属基板进行填充，并在填充后清除沟槽结构以外的绝缘胶体。
进一步的，步骤E具体包括
E1.把金属基板置于电沉积装置中，并使金属基板与电沉积装置的负极进行连接；
E2.把一金属体连接于电沉积装置的正极，该金属体与金属基板的材料相同；
E3.控制电沉积装置工作，使得金属体的金属离子不断被还原沉积在金属基板不具有绝缘胶体的位置，以形成图案。
更进一步的，在步骤E中，电流密度峰值为48-52D/dm2,所采用的电解液中金属盐浓度为1.3-1.6mol/L,电解液中加入对应酸溶液以控制pH值在0.19-0.21之间。
本发明的有益效果：本发明通过蚀刻成型沟槽结构后，再通过电沉积的方式在金属基板表面成型图案，通过图案加大沟槽结构的深度，从而让沟槽结构的深宽比大于1，使得金属基板表面具有更高效的毛细性能。
此外，由于分别采用了蚀刻以及电沉积两种加工方式，因此本发明所制得的金属基板具有两种不同的表面粗糙度，提升了沟槽结构的亲水性。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
图2为本发明的流程示意图。
附图标记：1—金属基板，2—感光膜层，3—沟槽结构，4—绝缘胶体，5—图案，6—金属体，7—电沉积装置。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1和图2所示，本发明提供的一种基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，包括
A.对金属基板1进行涂布曝光显影处理；
B.对经涂布曝光显影处理后的金属基板1进行蚀刻处理，以使得金属基板1表面成型预设深度的沟槽结构3，且沟槽结构3的内壁具有一级微结构；
C.对经蚀刻后的金属基板1进行清洗；
D.对清洗后的金属基板1的沟槽结构3填充绝缘胶体4；
E.对填充绝缘胶体4后的金属基板1进行电沉积处理，以使得金属基板1未被蚀刻的位置表面成型图案5，且图案5具有二级微结构；
F.把对金属基板1进行后处理，以去除绝缘胶体4；
其中，图案5的高度与沟槽结构3的深度之和大于沟槽结构3的宽度。
实际操作时，金属基板1可由铜、铝或其他的常用散热板金属制成，其厚度为0.8-1.2mm，沟槽结构3的深度为0.3-0.5mm。
即本发明采用先蚀刻后电沉积的方式，通过蚀刻在金属基板1表面形成对应的沟槽结构3后，再把沟槽结构3进行填充，以使得后续的电沉积动作时不会把金属离子附着在沟槽结构3中，以使得仅沟槽结构3外的表面成型图案5，通过图案5加深了沟槽结构3的深度，使得沟槽结构3的深宽比大于1，经试验后沟槽结构3的深宽比可达到2:1，从而突破了技术瓶颈，获得了具有更高效毛细性能的金属基板1。
此外，由于蚀刻与电沉积所形成的微结构精度不同，因此本发明所制得的金属基板1具有两种不同的表面粗糙度，有利于提高沟槽结构3的亲水性。
在本实施例中，步骤A具体包括
A1.获得金属基板1，其尺寸为100*40*1mm，长宽公差为±2mm；
然后对金属基板1使用1.2％除油粉水溶液在PH值为13、温度为50℃环境下除油，除油后水洗，然后采用5％盐酸水溶液酸洗，酸洗后再进行水洗，最后把金属基板1在50℃条件下烘干；该步骤彻底清除基材表面的油污及氧化膜，目的是保证油墨与基材表面有良好的附着力；
A2.在金属基板1表面涂布一层感光膜层2，感光膜层2厚度为0.018-0.025mm，感光膜层2是由光聚合树脂，光交联剂，光引发剂等组成；
A3.把具有特定形状的菲林片盖设在金属基板1上，然后采用紫外光对金属基板1表面进行曝光处理，使得未被菲林片遮盖的感光膜层2部分曝光而形成不溶于稀碱溶液的大分子保护层；
A4.对金属基板1进行显影处理以清洗金属基板1上未感光部分，其中显影液比例为0.5％碳酸钠水溶液，溶液PH值为10，显影温度为40℃，压力为3Kg/cm2；
在显影后，对金属基板1进行烘干。
在本实施例中，步骤B具体包括
B1.把金属基板1置于喷淋机中；
B2.控制喷淋机往金属基板1喷淋蚀刻液，喷出蚀刻液的压力值为2.8-3.3Kg/cm2，优选为3Kg/cm2。
具体的，在步骤B2中，金属基板1蚀刻段的ORP为700-900MV，所采用的蚀刻液pH值为1.35±0.3，蚀刻液比重为1.1-1.4％，优选为1.2％；蚀刻温度为48-53℃，优选为50℃；
通过蚀刻成型的沟槽结构3，其宽度为0.5mm，深度为0.4mm。
在本实施例中，步骤C具体包括
C1.对金属基板1进行水洗以吸取金属基板1表面的蚀刻液以及保护膜，然后烘干金属基板1表面的水；
C2.对金属基板1进行酸洗，以去除金属基板1表面氧化膜。
具体的，在步骤C2中，采用浓度为5％的盐酸水溶液对金属基板1进行酸洗。通过酸洗去除铜表面氧化膜，减小氧化膜对电沉积的影响。
具体的，在步骤D中，采用肉桂酸酯作为绝缘胶体4对金属基板1进行填充，并在填充后清除沟槽结构3以外的绝缘胶体4，以确保金属基板1未被时刻的表面无绝缘胶体4残留，避免因金属基板1未被蚀刻的位置具有绝缘胶体4而影响到后续图案5的成型。
具体的，步骤E具体包括
E1.把金属基板1置于电沉积装置7中，并使金属基板1与电沉积装置7的负极进行连接；
E2.把一金属体6连接于电沉积装置7的正极，该金属体6与金属基板1的材料相同；
E3.控制电沉积装置7工作，使得金属体6的金属离子不断被还原沉积在金属基板1不具有绝缘胶体4的位置，以形成图案5。
具体的，在步骤E中，电流密度峰值为48-52D/dm2,所采用的电解液中金属盐浓度为1.3-1.6mol/L,电解液中加入对应酸溶液以控制pH值在0.19-0.21之间。而实际使用时，以金属基板1为铜板为例，该金属盐优选为硫酸铜，而酸溶液优选为浓硫酸。
在经步骤E电沉积形成的图案5，其厚度为0.2mm或以上，从而让沟槽结构3的深度变为0.6mm以上，宽度为0.5mm，达到了让沟槽结构3的深宽比大于1.2。
此外，在对金属基板1进行电沉积后进行后处理，具体为：采用显影液在碱性环境中清洗金属基板1，以去除金属基板1表面的绝缘胶体4以及残留电解液，避免绝缘胶体4对金属基板1性能造成影响，以及避免残留电解液继续金属基板1。
在上述显影液清洗动作结束后，再对金属基板1进行水洗以及烘干操作，从而完成对金属基板1的全部加工。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，其特征在于：包括
A.对金属基板进行涂布曝光显影处理；
B.对经涂布曝光显影处理后的金属基板进行蚀刻处理，以使得金属基板表面成型预设深度的沟槽结构，且沟槽结构的内壁具有一级微结构；
C.对经蚀刻后的金属基板进行清洗；
D.对清洗后的金属基板的沟槽结构填充绝缘胶体；
E.对填充绝缘胶体后的金属基板进行电沉积处理，以使得金属基板未被蚀刻的位置表面成型图案，且图案具有二级微结构；
F.把对金属基板进行后处理，以去除绝缘胶体；
其中，图案的高度与沟槽结构的深度之和大于沟槽结构的宽度；
步骤B具体包括
B1.把金属基板置于喷淋机中；
B2.控制喷淋机往金属基板喷淋蚀刻液，喷出蚀刻液的压力值为2.8-3.3Kg/cm2；
在步骤B2中，金属基板蚀刻段的ORP为700-900MV，所采用的蚀刻液pH值为1.35±0.3，蚀刻液比重为1.1-1.4％，蚀刻温度为48-53℃；
在步骤E中，电流密度峰值为48-52D/dm2,所采用的电解液中金属盐浓度为1.3-1.6mol/L,电解液中加入对应酸溶液以控制pH值在0.19-0.21之间。
2.根据权利要求1所述的基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，其特征在于：所述金属基板的厚度为0.8-1.2mm，沟槽结构的深度为0.3-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，其特征在于：步骤A具体包括
A1.获得金属基板，然后对金属基板依此进行除油、酸洗、水洗以及烘干处理；
A2.在金属基板表面涂布一层感光膜层，感光膜层厚度为0.018-0.025mm；
A3.把具有特定形状的菲林片盖设在金属基板上，然后采用紫外光对金属基板表面进行曝光处理；
A4.对金属基板进行显影处理以清洗金属基板上未感光部分。
4.根据权利要求1所述的基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，其特征在于：步骤C具体包括
C1.对金属基板进行水洗以吸取金属基板表面的蚀刻液以及保护膜，然后烘干金属基板表面的水；
C2.对金属基板进行酸洗，以去除金属基板表面氧化膜。
5.根据权利要求4所述的基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，其特征在于：在步骤C2中，采用浓度为5％的盐酸水溶液对金属基板进行酸洗。
6.根据权利要求1所述的基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，其特征在于：在步骤D中，采用肉桂酸酯作为绝缘胶体对金属基板进行填充，并在填充后清除沟槽结构以外的绝缘胶体。
7.根据权利要求1所述的基于蚀刻及电沉积的金属表面二次加工方法，其特征在于：步骤E具体包括
E1.把金属基板置于电沉积装置中，并使金属基板与电沉积装置的负极进行连接；
E2.把一金属体连接于电沉积装置的正极，该金属体与金属基板的材料相同；
E3.控制电沉积装置工作，使得金属体的金属离子不断被还原沉积在金属基板不具有绝缘胶体的位置，以形成图案。
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