CN103205781B

CN103205781B - 一种台阶电铸模板的制作工艺

Info

Publication number: CN103205781B
Application number: CN201210010732.XA
Authority: CN
Inventors: 魏志凌; 高小平; 潘世珎; 赵录军
Original assignee: Kunshan Power Stencil Co Ltd
Current assignee: Kunshan Power Stencil Co Ltd
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2017-06-13
Anticipated expiration: 2032-01-16
Also published as: CN103205781A

Abstract

一种台阶电铸模板的制作工艺。工艺流程如下：电铸第一电铸层：芯模处理→前处理（除油、酸洗、喷砂1）→贴膜1→曝光1→单面显影1→电铸1；电铸PCB面凸起台阶（up step）：前处理（酸洗、喷砂2）→贴膜2→曝光2→单面显影2→电铸2→褪膜→剥离→后续处理（除油、酸洗）。由此工艺制备得到的模板，模板材料为纯镍、镍铁中的任意一种，其PCB面具有凸起台阶（up step）区域,且平面区域和凸起台阶区域均具有开口图形。无论是第一电铸层图形区域还是凸起台阶（up step）图形区域的开口均具有高的表面质量，孔壁光滑，无毛刺；板面质量好，表面一级光亮，无针孔、麻点；凸起台阶（up step）图形开口区域与第一电铸层的开口区域的位置精度高；凸起台阶（up step）区域与第一电铸层的结合力大，不易脱落；电铸模板图形区域的厚度均匀性好。

Description

一种台阶电铸模板的制作工艺

技术领域

本发明涉及一种台阶电铸模板的制作工艺，属于材料制造和加工领域，具体涉及PCB制造领域中一种PCB面具有凸起台阶（up step）的印刷用掩模板的制作工艺。

背景技术

随着电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小；电子产品功能更完整，所采用的集成电路（IC）已无法穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件，因此模板印刷工艺在电子制造业得到了迅速的发展，SMT印刷就是典型。模板的采购不仅是SMT装配工艺的第一步，它也是最重要的一步。模板的主要功能是帮助锡膏的沉积，目的是将准确数量的材料转移到光板上准确的位置。锡膏阻塞在模板上越少，沉积在电路板上就越多。因此对模板的开口质量要求光滑。但是，对于一些特殊的PCB板，如PCB板上有一些特殊部位需要锡膏的量比其他部位要多或是少，因此必须得对对应模板的部位进行加厚或减薄处理。

传统工艺通过激光切割技术制作的钢模开口尺寸质量不能达到要求，板面质量也不够好。而电铸成型制作的金属模板具有独特的密封特性，减少了对锡桥和模板底面清洁的需要。该工艺提供近乎完美的定位，没有几何形状的限制，具有内在梯形的光滑孔壁和低表面张力，改进锡膏释放。通过在一个要形成开孔的基板（或芯模）上显影光刻胶，然后逐个原子、逐层地在光刻胶周围电铸出模板。对于局部加厚的技术来说，其重点在于凸起台阶图形区域的开口于基板图形区域的开口位置精度要高，用于凸起台阶图形区域分担电流的辅助分流板，同时结合力要大，否则寿命将大大降低。

因此，如何更好、更快地制作出PCB面具有凸起台阶的电铸金属模板具有重要意义。

发明内容

本发明旨在解决以上技术问题，发明一种台阶模板的制作工艺。利用此制作工艺制作而成的金属模板， PCB面具有凸起台阶（up step），且凸起台阶区域的图形开口与基板开口具有较高的对位精度。制得的整体电铸模板的开口孔壁光滑，无毛刺、渗镀等不良现象，表面质量好，无针孔、麻点等不良缺陷；板面的厚度均匀性COV要在10%以内；板面一级光亮；凸起台阶区域的铸层与第一电铸层的结合力要大，不易脱落。

一种台阶模板的制作方法。其具体工艺流程如下：

（1）电铸第一电铸层：芯模处理→前处理（除油、酸洗、喷砂1）→贴膜1→曝光1→单面显影1→电铸1；

（2）电铸PCB面凸起台阶（up step）：前处理（酸洗、喷砂2）→贴膜2→曝光2→单面显影2→电铸2→褪膜→剥离→后续处理（除油、酸洗）。

具体的说，各步骤的具体工艺流程为：

（1）电铸第一电铸层：

a. 芯模处理: 选择1.8mm不锈钢作为芯模，并将基板裁剪成所需要的尺寸；

b．前处理：芯模除油、酸洗后，将裁剪好的钢片进行两面喷砂处理，提高表面粗糙度，从而提高贴膜时干膜与钢片的结合力；

c. 贴膜1: 选择附着力高的干膜，防止电铸过程中发生掉膜现象，在芯模表面进行贴膜；

d．曝光1：对所贴干膜进行曝光，曝光区域为开口图形区域，曝光干膜作为电铸过程中的保护层，阻止材料沉积；

e. 单面显影1: 将未曝光干膜显影清除；

f．电铸1：电铸材料沉积在无干膜区域，克隆出与曝光图形一致的开口图形。

（2）电铸PCB面凸起台阶（up step）：

a. 前处理: 将第一电铸层表面酸洗、喷砂；

b. 贴膜2: 在第一电铸层表面继续贴膜，因为所要电铸的凸起台阶区域面积较小，所以在贴膜时重复压膜，保证干膜紧贴第一电铸层，即确保凸起台阶区域不易脱离;

c．曝光2：通过CCD边孔对位，准确对位凸起台阶区域位置及凸起台阶的开口图形区域，将所要电铸凸起台阶以外的区域及凸起台阶区域的开口图形曝光；，

d. 单面显影2: 显影清除未曝光干膜，将需要沉积电铸材料的区域（即up step区域）暴露出来；

e．电铸2：把分流辅助模板小心对位到第一电铸层上，将第一电铸层、分流板一块固定到飞巴上，浸入电铸槽，进行二次电铸，在未曝光区域（即无干膜区域）沉积电铸材料，形成PCB面的凸起台阶；

所述的分流板，即在与芯模尺寸相同的不锈钢板上通过激光切割的方法切出一个与凸起台阶区域位置相同，大小相同的通孔，起到分担电流、减轻边缘效应的作用；

f. 褪膜: 二次电铸完成后，褪膜清洗；

g．剥离：将电铸层从芯模上剥离下来；

h. 后续处理:将模板除油、酸洗。

优选地，前处理工艺参数如下：

除油时间	1～2min
		酸洗时间	1～2min
喷砂时间1	2～3min
		喷砂时间2	5～10min
压力（pis）	1～5

优选地，曝光显影工艺参数如下：

芯模尺寸（mm）	8006001.8
		曝光1量（mj）	1200-2000
曝光1时间（s）	900～2500
		单面显影1时间（s）	120～180
曝光2量（mj）	PCB面 1200～2000
		曝光2时间（s）	PCB面 900～2000
单面显影2时间（s）	120～180

优选地，电铸工艺参数如下：

这样就制作出如图2所示的台阶模板，而该种印刷模板的印刷过程如图1所示，PCB面的凸起台阶，其主要作用为在PCB板凹陷区域进行材料印刷，增加下锡量如1中的6所示。

本专利发明的台阶电铸模板的制作工艺，与以往电铸模板的制作工艺相比，有以下有益效果：

（1）电铸时，通过前处理增加喷砂时间、电铸前增加活化时间等方式来提高两镀层之间的结合力，防止镀层脱落；

（2）通过实验做好的阳极挡板来控制电流密度线，使之在图形区域范围内第一电铸层沉积厚度均匀性COV在10%以内；

（3）通过调整电铸添加剂的量来保证镀层质量，如镀层光亮、无针孔、麻点；

（4）显影时通过控制显影点来达到镀层开口孔壁质量好，无毛刺、渗镀；

（5）凸起台阶图形开口区域与第一电铸层的开口区域的位置精度高；

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。

图1. PCB面凸起区域的开口剖视图

1-PCB基板

2-模板

3a-焊接基台

3b-焊接基台

4-平面开口

5-PCB面凸起区域

6-PCB面凸起区域开口

7-模板印刷面

8-模板PCB面台阶局部形貌例1

图2. 模板PCB面凸起示意图

1-模板

2-模板平面开口

3-模板PCB面凸起区域

4-模板PCB面凸起区域开口

5-模板PCB面台阶

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本法名的具体的工艺流程以及本发明中工艺流程中的注意问题将在以下叙述中更加详尽。

（1）电铸第一电铸层：

b．前处理：芯模除油、酸洗后，将裁剪好的钢片进行两面喷砂处理，提高表面粗糙度，从而提高贴膜时干膜与钢片的结合力。

c. 贴膜1：必须选择附着力高的干膜，防止电铸过程中发生掉膜现象。选择好干膜后，在芯模表面进行贴膜。

e. 单面显影1: 将未曝光干膜显影清除；

（2）电铸PCB面凸起台阶（up step）：

a. 前处理: 将第一电铸层表面酸洗、喷砂。

b. 贴膜2: 在第一电铸层表面继续贴膜，因为所要电铸的凸起台阶区域面积较小，所以在贴膜时重复压膜，保证干膜紧贴第一电铸层，即确保凸起台阶区域不易脱离。

c．曝光2：通过CCD边孔对位，准确对位凸起台阶区域位置及凸起台阶的开口图形区域，将所要电铸凸起台阶以外的区域及凸起台阶区域的开口图形曝光。

d. 单面显影2: 显影清除未曝光干膜，将需要沉积电铸材料的区域（即up step区域）暴露出来。

e．电铸2：因为凸起台阶区域面积较小，电铸时电流密度线集中，会造成电铸凸起台阶区域的边缘效应严重，所以把准备好的分流辅助模板小心对位到第一电铸层上，注意不要擦伤图形和电铸层，第一电铸层、分流板一块固定到飞巴上，浸入电铸槽，控制电铸凸起台阶厚度。

所述的分流板，即在与芯模尺寸相同的不锈钢板上通过激光切割的方法切出一个与up step区域位置相同，大小相同的通孔，起到分担电流、减轻边缘效应的作用。

进行二次电铸，在未曝光区域（即无干膜区域）沉积电铸材料，形成PCB面的凸起台阶。

f. 褪膜: 二次电铸完成后，褪膜清洗。

g．剥离：将电铸层从芯模上剥离下来。

h. 后续处理:将模板除油、酸洗。

其中一组优选工艺参数如下：

前处理工艺参数：

除油时间	2min
		酸洗时间	2min
喷砂时间1	3min
		喷砂时间2	10min
压力（pis）	3

曝光显影工艺参数：

芯模尺寸（mm）	8006001.8
		曝光1量（mj）	1500
曝光1时间（s）	1500
		单面显影1时间（s）	150
曝光2量（mj）	PCB面 1500
		曝光2时间（s）	PCB面 1500
单面显影2时间（s）	160

电铸工艺参数：

电铸时，通过前处理增加喷砂时间、电铸前增加活化时间等方式来提高两镀层之间的结合力，防止镀层脱落，通过实验做好的阳极挡板来控制电流密度线，使之在图形区域范围内第一电铸层沉积厚度均匀性COV在10%以内；通过调整电铸添加剂的量来保证镀层质量，如镀层光亮、无针孔、麻点；显影时通过控制显影点来达到镀层开口孔壁质量好，无毛刺、渗镀。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种台阶电铸模板的制作工艺,其工艺流程如下：

（1）电铸第一电铸层：芯模处理→前处理→贴膜1→曝光1→单面显影1→电铸1；

（2）电铸PCB面凸起台阶：前处理→贴膜2→曝光2→单面显影2→电铸2→褪膜→剥离→后续处理；

其中，电铸第一电铸层：芯模处理是选择不锈钢作为芯模，并将芯模裁剪成所需要的尺寸；前处理是芯模除油、酸洗后，将裁剪好的芯模进行两面喷砂；贴膜1是选择附着力高的干膜，在芯模表面进行贴膜；曝光1是对所贴干膜进行曝光，曝光区域为开口图形区域；单面显影1是将未曝光干膜显影清除；电铸1是将电铸材料沉积在无干膜区域，克隆出与曝光图形一致的开口图形；

电铸PCB面凸起台阶：前处理是将第一电铸层表面酸洗、喷砂；贴膜2是在第一电铸层表面继续贴膜；曝光2是将所要电铸凸起台阶以外的区域以及凸起台阶区域的开口图形曝光；单面显影2是显影清除未曝光干膜，将需要沉积电铸材料的区域暴露出来；电铸2是把分流辅助板小心对位到第一电铸层上，将第一电铸层、分流辅助板一块固定到飞巴上，浸入电铸槽进行第二次电铸，在未曝光区域沉积电铸材料，形成PCB面的凸起台阶；所述的分流辅助板，即在与芯模尺寸相同的不锈钢板上通过激光切割的方法切出一个与凸起台阶区域位置相同，大小相同的通孔，起到分担电流、减轻边缘效应的作用；褪膜是二次电铸完成后，褪膜清洗；剥离是将电铸层从芯模上剥离下来；后续处理是将模板除油、酸洗。

2.根据权利要求1所述的台阶电铸模板的制作工艺，其特征在于，制备得到的电铸模板的PCB面具有凸起台阶区域。

3.根据权利要求1所述的台阶电铸模板的制作工艺，其特征在于，制备得到的电铸模板具有开口图形，且开口图形分布在凸起台阶区域和平面区域。

4.根据权利要求1所述的台阶电铸模板的制作工艺，其特征在于，电铸PCB面凸起台阶区域时，需制作分流辅助板来分散干膜位置边缘的电流密度。

5.根据权利要求1所述的台阶电铸模板的制作工艺，其特征在于，电铸PCB面凸起台阶区域前，具有活化步骤，加强活化时间来达到提高镀层之间的结合力。

6.根据权利要求1所述的台阶电铸模板的制作工艺，其特征在于，前处理工艺参数如下：

除油时间 1～2min 酸洗时间 1～2min 喷砂时间1 2～3min 喷砂时间2 5～10min 压力（psi） 1～5

。

7.根据权利要求1所述的台阶电铸模板的制作工艺，其特征在于，曝光显影工艺参数如下：

芯模尺寸（mm） 800*600*1.8 曝光1量（mj） 1200～2000 曝光1时间（s） 900～2500 单面显影1时间（s） 120～180 曝光2量（mj） PCB面 1200～2000 曝光2时间（s） PCB面 900～2000 单面显影2时间（s） 120～180

。

8.根据权利要求1所述的台阶电铸模板的制作工艺，其特征在于，电铸前具有活化步骤，电铸工艺参数如下：

。