TWI428977B - 具有圖案之網板模具及於工件上形成圖案之方法 - Google Patents

Description

具有圖案之網板模具及於工件上形成圖案之方法

本發明係有關一種應用於電鍍與蝕刻之模具及應用此模具以形成電鍍或蝕刻圖案之方法，特別是一種具有圖案之網板模具及使用此具有圖案之網板模具而於工件上形成圖案的方法。

電鍍與蝕刻是許多產品都需要用到的加工工藝，如外觀處理、製造外觀蝕刻紋路、銘板的製造、IC腳架的製造及電路板中線路的電鍍與蝕刻等等。目前各產業對於需要特定圖案或線路的電鍍與蝕刻之製造方法大都相似，圖1a至圖1e所示為習知一種於工件上形成圖案之電鍍方法流程圖，如圖1a所示，先於工件10上印刷或塗佈一層可防鍍之感光材料12或進行貼膜；接著如圖1b所示，使用具有圖案之光罩14進行曝光，並如圖1c所示，進行顯影製程，以便圖案化感光材料12並顯露出欲附著電鍍層之二件表面101；之後如圖1d所示，將工件10連同圖案化感光材料12置於電鍍槽(圖中未示)內進行電鍍製程，藉以於顯露之工件表面101形成一電鍍層16；最後進行剝膜，將感光材料12清除，如圖1e所示，圖案化電鍍層16即形成於工件10上。

圖2a至圖2e所示為習知一種於工件上形成圖案之蝕刻方法流程圖，如圖2a所示，先於工件10上印刷或塗佈一層抗蝕之感光材料12或進行貼膜，接著如圖2b所示，使用具有圖案之光罩14進行曝光，並如圖2c所示，進行顯影製程，以圖案化感光材料12覆蓋部分不欲被蝕刻之工件表面101；之後如圖2d所示，將工件10連同圖案化感光材料12置於蝕刻槽(圖中未示)內進行蝕刻製程，藉以對未被感光材料12覆蓋之工件表面101進行蝕刻而形成凹槽18；最後進行剝膜，將感光材料12清除，如圖2e所示，即於工件10上蝕刻出一特定之凹槽18圖案。

上述無論是電鍍或蝕刻製程，主要都是先經印刷或塗布感光材料、曝光、顯影，然後進行電鍍或蝕刻，再剝膜以清除防鍍或抗蝕的感光材料；在這些過程中，為了限制電鍍或蝕刻作用的區域，以產生所需之特定圖案或線路，即便製做相同的圖案亦需一再的重覆塗布感光材料、曝光、顯影，及剝膜等高溫、高濕、強酸、強鹼之製程，製程複雜性高，且需使用大量水電與各類化學品，對環境的傷害較大。

為了解決上述問題，本發明目的之一係提出一種具有圖案之網板模具及使用此具有圖案之網板模具而於工件上形成圖案的方法，具有簡化製程工序、大幅縮短製造所需時間及提昇產品良率之優點；更可降低成本，減少水電與各類化學品的使用需求，大幅減少對環境的傷害。

為了達到上述目的，本發明一實施例之具有圖案之網板模具包含：一網板結構包含至少一層網狀結構及一框架結構框設於網狀結構之一周緣，網狀結構包含有相對之一第一表面及一第二表面；一遮蔽圖案層連結於網狀結構之第一表面或延伸至第二表面上，遮蔽圖案層包含一圖案化遮蔽區覆蓋部分網狀結構：一多孔性基材設置於網狀結構之第二表面，多孔性基材具有孔隙以供一反應液體於孔隙中流動並流經網狀結構未被圖案化遮蔽區覆蓋的區域。

本發明又一實施例之具有圖案之網板模具，包含：一多孔性基材，其係具有孔隙以供一反應液體於孔隙中流動；以及一遮蔽圖案層連結於多孔性基材之一側並伸入多孔性基材中，遮蔽圖案層包含一圖案化遮蔽區覆蓋部分多孔性基材。

本發明又一實施例之於工件上形成圖案之方法包含：提供一工件，具有一工作表面；提供一具有圖案之網板模具，其包含一多孔性基材及一遮蔽圖案層設置於多孔性基材上，遮蔽圖案層包含有一圖案化遮蔽區；設置具有圖案之網板模具於工件上，使圖案化遮蔽區遮蔽部分工件表面；置放工件及具有圖案之網板模具於一反應槽中，使反應槽中之一反應液體流經多孔性基材及未被圖案化遮蔽區遮蔽之部分工件表面進行化學反應；以及移除具有圖案之網板模具。

圖3所示為本發明一實施例具有圖案之網板模具示意圖，如圖3所示，具有圖案之網板模具20包含一網板結構22、一遮蔽圖案層24及一多孔性基材26，而構成一三層式結構。網板結構22包含一層或數層之網狀結構221，網狀結構221之周緣並以一框架結構222框設，網狀結構221包含有相對之一第一表面223及一第二表面224；遮蔽圖案層24連結於網狀結構221之第一表面223，遮蔽圖案層24包含一圖案化遮蔽區241覆蓋部分網狀結構221，其中圖案化遮蔽區241係以機械加工、雷射加工或化學加工方式形成，於另一實施例中，遮蔽圖案層24可連結於網狀結構22之第一表面223且延伸至第二表面224；多孔性基材26係設置於網狀結構221之第二表面224，多孔性基材26具有孔隙(圖中未示)以供一反應液體(圖中未示)於孔隙中自由流動並流經網狀結構221未被圖案化遮蔽區241覆蓋的圖案化未遮蔽區242。

當應用此具有圖案之網板模具20於一電鍍製程或蝕刻製程時，係將此具有圖案之網板模具20壓合至一欲形成圖案之工件(圖中未示)上，使圖案化遮蔽區241遮蔽部分工件表面，並將工件連同具有圖案之網板模具20置入電鍍槽或蝕刻槽中，網狀結構221中未被圖案化遮蔽區241覆蓋的圖案化未遮蔽區242可容許電鍍液或蝕刻液穿梭，對未被圖案化遮蔽區241遮蔽之部分工件表面進行電鍍或蝕刻反應，而在工件上形成電鍍圖案或蝕刻圖案。其中多孔性基材26之材料及遮蔽圖案層24之材料係皆選擇可抵抗電鍍液或蝕刻液之侵蝕之材質。

接續上述說明，當進行電鍍或蝕刻等化學作業時，係利用框架結構222對網狀結構221提供一張力，以保持網狀結構221與結合在一起之遮蔽圖案層24的平整與尺寸精度，避免作業時產生皺折或移位；再者，進行作業時，位於網狀結構221第二表面224之多孔性基材26係對網狀結構221施加一壓力，使網狀結構221帶動遮蔽圖案層24與工件緊密貼合，藉以在工件之限定區域上完成覆蓋保護，如此即可進行圖案或線路之電鍍或蝕刻作業；其中多孔性基材26與網狀結構221之配置為可分離或緊密連結關係。

圖4所示為本發明又一實施例具有圖案之網板模具示意圖，如圖4所示，具有圖案之網板模具20包含一多孔性基材26及一遮蔽圖案層24設置於多孔性基材26之一側並伸入至多孔性基材中，而構成一二層式結構，且遮蔽圖案層24包含一圖案化遮蔽區241以圖案化覆蓋部分多孔性基材26，其中圖案化遮蔽區241係以機械加工、雷射加工或化學加工方式形成。

當應用圖4所示之具有圖案之網板模具20於電鍍製程或蝕刻製程時，多孔性基材26中未被圖案化遮蔽區241覆蓋的圖案化未遮蔽區242可容許電鍍液或蝕刻液穿梭，對未被圖案化遮蔽區241遮蔽之部分工件(圖中未示)表面進行電鍍或蝕刻反應，而在工件上形成電鍍圖案或蝕刻圖案。

接續上述說明，當工件表面具有高低起伏時，多孔性基材26表面及其上之圖案化遮蔽層24可形成為一具有起伏三維構造之結構，與工件表面之高底起伏匹配，藉以當具有圖案之網板模具20壓合至工件時，遮蔽圖案層24之圖案化遮蔽區241與工件表面緊密貼合。

在本發明中，具有圖案之網板模具20可依工件圖案之尺寸精度需求分別採用二層式或三層式設計，對圖案精度要求不高的產品可採用二層式設計，而對圖案精度要求較高的產品則可採用三層式設計。無論是二層式或三層式之具有圖案之網板模具20皆可重複使用於每一欲製作有相同圖案之工件上，且僅需將具有圖案之網板模具20壓合於工件上即可進行電鍍或蝕刻，改善習知需針對每一工件重複塗布感光材料、曝光、顯影，及剝膜之高溫、高濕、強酸、強鹼等複雜製程才能於每一工件上形成圖案的缺失，相較於傳統製程，本發明可少掉許多製程工序，大幅縮短製造所需時間，提昇產品良率，並節省許多水電與化學品的需求，對於降低成本與環境保護皆有很大的幫助。另一方面，當配合捲料之連續性生產需求時，具有圖案之網板模具亦可製作為一圓筒狀，且藉由控制圓筒之切線方向上之遮蔽圖案層的尺寸精度而製作一具有高圖案精度之產品。

圖5所示為本發明一實施例於工件上形成圖案之方法流程示意圖，如圖所示，提供一工件及一具有圖案之網板模具，此為步驟30，其中工件具有一工件表面，而具有圖案之網板模具可為圖3所示之包含網板結構、遮蔽圖案層及多孔性基材之三層式結構，或為圖4所示之包含遮蔽圖案層及多孔性基材之二層式結構；接著將具有圖案之網板模具壓合於工件上，且遮蔽圖案層之圖案化遮蔽區覆蓋部分工件表面，此為步驟32；之後置放工件及具有圖案之網板模具於一反應槽中，使反應槽中之一反應液體流經多孔性基材及未被圖案化遮蔽區遮蔽之部分工件表面進行化學反應，此為步驟34；最後於化學反應完成之後，移除具有圖案之網板模具，此為步驟36。

於一實施例中，上述之反應槽係為一電鍍槽，反應液體係為一電鍍液，化學反應係於未被圖案化遮蔽區遮蔽之部分工件表面形成一電鍍圖案。於另一實施例中，反應槽係為一化學蝕刻槽或電解蝕刻槽，反應液體係為一蝕刻液，化學反應係於未被圖案化遮蔽區遮蔽之部分工件表面形成一蝕刻圖案。另一方面上述之具有圖案之網板模具與工件的壓合係可於電鍍槽或蝕刻槽中進行。

為使本發明之目的、特徵和優點更明顯易懂，以下提出五種應用本發明之於工件上形成圖案之方法之剖面示意圖。

圖6a至圖6e所示為本發明第一實施例於工件上形成圖案之方法剖面示意圖。首先，如圖6a所示，準備二層式之具有圖案之網板模具20，其係包含一多孔性基材26及一遮蔽圖案層24；接著如圖6b所示，將具有圖案之網板模具20與工件40壓合在一起，使圖案化遮蔽區241遮蔽部分工件表面401；之後將工件40及具有圖案之網板模具20置於電鍍槽(圖中未示)中進行電鍍，如圖6c所示，於未被圖案化遮蔽區241遮蔽之部分工件表面401形成一電鍍層42；接著如圖6d所示，將具有圖案之網板模具20與工件40分開，此時工件表面401上已完成如圖6e所示之電鍍層42圖案；而分離後之具有圖案之網板模具20則用以與另一更換之工件40壓合在一起，重複圖6b至圖6d之步驟，可再次完成圖6e所示之電鍍層42圖案。

圖7a至圖7e所示為本發明第二實施例於工件上形成圖案之方法剖面示意圖，其係用以於工件之限定區域進行蝕刻。首先，如圖7a所示，準備二層式之具有圖案之網板模具20，其係包含一多孔性基材26及一遮蔽圖案層24；接著如圖7b所示，將具有圖案之網板模具20與工件40壓合在一起，使圖案化遮蔽區241遮蔽部分工件表面401；之後將工件40及具有圖案之網板模具20置於蝕刻槽(圖中未示)中進行蝕刻，如圖7c所示，於未被圖案化遮蔽區遮蔽241之部分工件表面401形成一蝕刻凹槽；接著如圖7d所示，將具有圖案之網板模具20與工件40分開，此時工件表面401上已完成如圖7e所示之蝕刻凹槽44圖案；而分離後之具有圖案之網板模具20則用以與另一更換之工件40壓合在一起，重複圖7b至圖7d之步驟，可再次完成圖7e所示之蝕刻凹槽44圖案。

圖8a至圖8e所示為本發明第三實施例於工件上形成圖案之方法剖面示意圖，在此係以進行電路板二次銅之電鍍為例。首先，如圖8a所示，準備三層式之具有圖案之網板模具20，其係包含一網板結構22、一遮蔽圖案層24及一多孔性基材26；接著如圖8b所示，將具有圖案之網板模具20與工件40壓合在一起，使圖案化遮蔽區241遮蔽部分工件表面401，其中工件40係為一電路板；之後將工件40及具有圖案之網板模具20置於電鍍槽(圖中未示)中進行電鍍，如圖8c所示，於未被圖案化遮蔽區241遮蔽之部分工件表面401形成一電鍍層42；接著如圖8d所示，將具有圖案之網板模具20與工件40分開，此時工件表面401上已完成如圖8e所示之電鍍層42圖案；而分離後之具有圖案之網板模具20則用以與另一更換之工件40壓合在一起，重複圖8b至圖8d之步驟，可再次完成圖8e所示之電鍍層42圖案。其中電路板在施以二次銅之加工電鍍前當已先完成鑽孔、鍍化銅、電鍍一次銅等步驟，而完成本電鍍加工後亦另須施加其它工序。

圖9a至圖9e所示為本發明第四實施例於工件上形成圖案之方法剖面示意圖，其係用以進行電路板線路圖案之蝕刻。首先，如圖9a所示，準備三層式之具有圖案之網板模具20，其係包含一網板結構22、一遮蔽圖案層24及一多孔性基材26；接著如圖9b所示，將具有圖案之網板模具20與工件40壓合在一起，使圖案化遮蔽區241遮蔽部分工件表面401，其中工件40係為一電路板，其中工件40係為一電路板；之後將工件40及具有圖案之網板模具20置於蝕刻槽(圖中未示)中進行蝕刻，如圖9c所示，於未被圖案化遮蔽區241遮蔽之部分工件表面401形成一蝕刻凹槽44；接著如圖9d所示，將具有圖案之網板模具20與工件40分開，此時工件表面上已完成如圖9e所示之蝕刻凹槽44圖案；而分離後之具有圖案之網板模具20則用以與另一更換之工件40壓合在一起，重複圖9b至圖9d之步驟，可再次完成圖9e所示之蝕刻凹槽44圖案。

圖10a至圖10g所示為本發明第五實施例於工件上形成圖案之方法剖面示意圖，其係以間接加成法電鍍製作電路板之導電線路圖案。首先，如圖10a所示，準備三層式之具有圖案之網板模具20，其係包含一網板結構22、一遮蔽圖案層24及一多孔性基材26；接著如圖10b所示，將具有圖案之網板模具20與工件40壓合在一起，使圖案化遮蔽區241遮蔽部分工件表面401，其中工件40之材質係為難鍍材料，亦即工件40與電鍍上之金屬具有較低之結合力；之後將工件40及具有圖案之網板模具20置於電鍍槽(圖中未示)中進行電鍍，如圖10c所示，於未被圖案化遮蔽區241遮蔽之部分工件表面401形成一電鍍層42以供作為一金屬導電線路；接著如圖10d所示，將具有圖案之網板模具20與工件40分開，此時工件表面401上已完成如圖10e所示之電鍍層42圖案；之後如圖10f所示，將工件40與一介電材46壓合，並將溫度提昇至介電材46的玻璃轉換溫度以上，維持適當時間後再降低溫度至玻璃轉換溫度以下；最後分離工件40與介電材46，此時原本電鍍於工件40上的電鍍層42，即金屬導電線路，轉移至介電材46上，如圖10g所示，即可製作一基本電路板50。又此已將電鍍層42轉移之工件40可與上述分離後之具有圖案之網板模具20再次壓合在一起，重複圖10b至圖10d之步驟，可再次完成圖10e所示之金屬導電線路；以及重複圖10f至圖10g之步驟，即可再次製作一基本電路板50。

在上述之實施例中均以單面加工做為示範，若雙面均須進行加工時，可分別製做兩套具有圖案之網板模具，於加工時雙面皆覆蓋所需之具有圖案之網板模具，再進入電鍍槽或蝕刻槽中進行加工。

本發明之於工件上形成圖案之方法，可取代傳統製程中重覆塗布感光材料、曝光、顯影、烘烤，及剝膜之高溫、高濕、強酸、強鹼等複雜製程。對量產型產品而言，如此即可少掉許多製程工序，大幅縮短製造所需時間，提昇產品良率，並節省許多水電與化學品的需求，可有效降低成本，大幅減少對環境的傷害。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

10．．．工件

101．．．工件表面

12．．．感光材料

14．．．光罩

16．．．電鍍層

18．．．凹槽

20．．．網板模具

22．．．網板結構

221．．．網狀結構

222．．．框架結構

223．．．第一表面

224．．．第二表面

24．．．遮蔽圖案層

241．．．圖案化遮蔽區

242．．．圖案化未遮蔽區

26．．．多孔性基材

30、32、34、36．．．步驟

40．．．工件

401．．．工件表面

42．．．電鍍層

44．．．蝕刻凹槽

46．．．介電材

50．．．基本電路板

圖1a至圖1e所示為習知一種於工件上形成圖案之電鍍方法流程圖。

圖2a至圖2e所示為習知一種於工件上形成圖案之蝕刻方法流程圖。

圖3所示為本發明一實施例具有圖案之網板模具示意圖。

圖4所示為本發明又一實施例具有圖案之網板模具示意圖。

圖5所示為本發明一實施例於工件上形成圖案之方法流程示意圖。

圖6a至圖6e所示為本發明第一實施例於工件上形成圖案之方法剖面示意圖。

圖7a至圖7e所示為本發明第二實施例於工件上形成圖案之方法剖面示意圖。

圖8a至圖8e所示為本發明第三實施例於工件上形成圖案之方法剖面示意圖。

圖9a至圖9e所示為本發明第四實施例於工件上形成圖案之方法剖面示意圖，其係用以進行電路板線路圖案之蝕刻。

圖10a至圖10g所示為本發明第五實施例於工件上形成圖案之方法剖面示意圖。

20．．．網板模具

22．．．網板結構

221．．．網狀結構

222．．．框架結構

223．．．第一表面

224．．．第二表面

24．．．遮蔽圖案層

241．．．圖案化遮蔽區

242．．．圖案化未遮蔽區

26．．．多孔性基材

Claims (11)

1. 一種具有圖案之網板模具，包含：一網板結構，其係包含至少一層網狀結構及一框架結構框設於該網狀結構之一周緣，該網狀結構包含有相對之一第一表面及一第二表面；一遮蔽圖案層，連結於該網狀結構之該第一表面，該遮蔽圖案層包含一圖案化遮蔽區覆蓋部分該網狀結構；以及一多孔性基材，設置於該網狀結構之該第二表面，該多孔性基材具有孔隙以供一反應液體於該孔隙中流動並流經該網狀結構未被該圖案化遮蔽區覆蓋的區域。
2. 如請求項1所述之具有圖案之網板模具，其中該遮蔽圖案層連結於該網狀結構之該第一表面且延伸至該第二表面。
3. 如請求項1所述之具有圖案之網板模具，其中該框架結構係對該網狀結構提供一張力，以保持該遮蔽圖案層之平整。
4. 如請求項1所述之具有圖案之網板模具，其中該反應液體係為一電鍍液或一蝕刻液。
5. 如請求項4所述之具有圖案之網板模具，其中該遮蔽圖案層之材料係為防鍍或抗蝕之材料。
6. 如請求項1所述之具有圖案之網板模具，其中圖案化遮蔽區係以機械加工、雷射加工或化學加工形成。
7. 一種於工件上形成圖案之方法，包含：提供一工件，具有一工作表面；提供一具有圖案之網板模具，其包含一多孔性基材、一網板結構及一遮蔽圖案層，該網板結構設置於該多孔性基材及該遮蔽圖案層之間，該遮蔽圖案層包含有一圖案化遮蔽區；設置具有圖案之網板模具於該工件上，使該圖案化遮蔽區遮蔽部分該工件表面； 置放該工件及該具有圖案之網板模具於一反應槽中，使該反應槽中之一反應液體流經該多孔性基材、該網板結構及未被該圖案化遮蔽區遮蔽之部分該工件表面進行化學反應；以及移除該具有圖案之網板模具。
8. 如請求項7所述之於工件上形成圖案之方法，其中該反應槽係為一電鍍槽，該反應液體係為一電鍍液，該化學反應係於未被該圖案化遮蔽區遮蔽之部分該工件表面形成一電鍍圖案。
9. 如請求項7所述之於工件上形成圖案之方法，其中該反應槽係為一蝕刻槽，該反應液體係為一蝕刻液，該化學反應係於未被該圖案化遮蔽區遮蔽之部分該工件表面形成一蝕刻圖案。
10. 如請求項7所述之於工件上形成圖案之方法，其中該網板結構包含至少一層網狀結構及一框架結構框設於該網狀結構之一周緣，該網狀結構係與該遮蔽圖案層結合，且該框架結構對該網狀結構提供一張力，以保持該遮蔽圖案層之平整。
11. 如請求項7所述之於工件上形成圖案之方法，其中該遮蔽圖案層之材料係為防鍍或抗蝕之材料。