CN111650631B - 多丝正比计数器中金属丝网的装配方法 - Google Patents

多丝正比计数器中金属丝网的装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一多丝正比计数器中金属丝网的装配方法。其包括如下步骤：步骤1、提供多丝正比计数器中所需的PCB板；步骤2、在上述PCB板上贴第一SU8干膜；步骤3、将金属丝网压在上述第一SU8干膜上；步骤4、对上述PCB板进行干燥预热，在上述金属丝网上贴第二SU8干膜；步骤5、将上述PCB板置于95℃～100℃的热板上烘烤5min～10min，并在烘烤后静置冷却至室温；步骤6、对上述PCB板上的第一SU8干膜、第二SU8干膜进行曝光以及显影，以去除所需区域的第一SU8干膜以及第二SU8干膜，得到若干用于支撑金属丝网的丝网支撑柱。本发明能有效实现金属丝网装配在PCB板上，满足金属丝网装配后与PCB板的平行度以及绝缘要求，降低装配难度，安全可靠。

Description

多丝正比计数器中金属丝网的装配方法
技术领域
本发明涉及一种制备方法，尤其是一多丝正比计数器中金属丝网的装配方法。
背景技术
多丝正比计数器是指工作在气体特性曲线的正比区，且具有多丝结构的一种新型粒子探测器。多丝正比计数器由大量平行细丝组成，所有这些细丝都处于两块相距几厘米的阴极平面之间的一个平面内，阳极细线的直径约为十分之一毫米，间距约为一或几毫米。每根丝都会像正比计数管一样地工作，并可使空间精度达到一毫米或更小。每根丝都能承担极高的粒子记录速率，可高达每秒几十万次。同时，这种结构能以模块方式组成所需的各种体积和形状，易于做成大面积探测器，适于进行不同规模和特点的实验。
多丝正比计数器中，对于金属丝网的装配要求极高，需要保证金属丝网与 PCB板之间的平行度以及绝缘要求，现有装配工艺复杂，且无法有效确保金属丝网的装配要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种多丝正比计数器中金属丝网的装配方法，其能有效实现金属丝网装配在PCB板上，满足金属丝网装配后与PCB板的平行度以及绝缘要求，降低装配难度，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述多丝正比计数器中金属丝网的装配方法，所述装配方法包括如下步骤：
步骤1、提供多丝正比计数器中所需的PCB板，其中，所述PCB板上具有基底电极；对PCB板进行清洁，并对清洁后的PCB板进行干燥预热，以使得 PCB板的温度为65℃～75℃；
步骤2、在上述PCB板上贴第一SU8干膜，所述第一SU8干膜覆盖在PCB 板的基底电极；第一SU8干膜贴在PCB板上后，立即快速滚平所述第一SU8 干膜，且在滚平第一SU8干膜后，去除所述第一SU8干膜上的上层保护膜；
步骤3、将金属丝网压在上述第一SU8干膜上，并使得PCB板自然冷却至室温，其中，金属丝网压在第一SU8干膜上时，所述金属丝网与基底电极相互平行；
步骤4、对上述PCB板进行干燥预热，并在PCB板的温度为65℃～75℃时，在上述金属丝网上贴第二SU8干膜，且在对所贴的第二SU8干膜滚平后去除所述第二SU8干膜上的上层保护膜；
步骤5、将上述PCB板置于95℃～100℃的热板上烘烤5min～10min，并在烘烤后静置冷却至室温；
步骤6、对上述PCB板上的第一SU8干膜、第二SU8干膜进行曝光以及显影，以去除所需区域的第一SU8干膜以及第二SU8干膜，得到若干用于支撑金属丝网的丝网支撑柱，金属丝网与丝网支撑柱结合部外的区域处于裸露状态。
步骤3中，利用与金属丝网适配的丝网框架将所述金属丝网压在第一SU8 干膜上，金属丝网压固在第一SU8干膜上后，将丝网框架与金属丝网分离。
步骤1中，对PCB板清洁时，分别利用蘸有丙酮的棉签以及蘸有酒精的棉签对PCB板进行擦拭清洁。
步骤6中，具体包括如下步骤：
步骤6.1、利用掩模版对PCB板上的第一SU8干膜、第二SU8干膜进行曝光，曝光时，采用波长为365nm的紫外光，曝光光强为20mW/cm2，曝光时间为15min～25min；
步骤6.2、将上述PCB板置于65℃～75℃的热板上烘烤5min～10min，然后在90℃～100℃的热板上烘烤10min～20min，在烘烤后静置冷却至室温；
步骤6.3、将PCB板上曝光后的第一SU8干膜、第二SU8干膜浸泡在PGMEA 显影液中，并利用超声清洗机进行超声振动，直至出现白色絮状絮状物飘出；
步骤6.4、将经过上述步骤处理后的第一SU8干膜、第二SU8干膜以及金属丝网转移至异丙醇溶液中，并在异丙醇溶液中进行超声振动，直至去除所需区域的第一SU8干膜以及第二SU8干膜，得到若干用于支撑金属丝网的丝网支撑柱；
步骤6.5、用去离子水对上述PCB板进行冲洗，并在冲洗后用氮气吹干；
步骤6.6、将上述用氮气吹干后的PCB板置于130℃～150℃的热板上烘烤 15min～20min。
本发明的优点：SU8干膜在软化温度时会变粘稠，从而利用第一SU8干膜 3能覆盖PCB基板的凹凸区域，利用第一SU8干膜与第二SU8干膜能实现对金属丝网的有效包裹；SU8干膜光固化后具有优异的化学稳定性，热力学稳定性，机械强度和电绝缘性，可以满足工艺条件及后续测试要求。利用第一SU8干膜、第二SU8干膜固化后良好的机械强度和绝缘性作为支撑结构，避免金属丝网和 PCB板上的基底电极的直接接触，使得金属丝网和PCB板上的基底电极产生电位差，同时要尽量保证金属丝网和基底电极平行，避免距离差异导致放电，从而能有效实现金属丝网装配在PCB板上，满足金属丝网装配后与PCB板的平行度以及绝缘要求，降低装配难度，安全可靠。
附图说明
图1～图5为本发明的具体实施工艺步骤剖视图，其中
图1为本发明提供PCB板的剖视图。
图2为本发明将第一SU8干膜贴在PCB板上的剖视图。
图3为本发明将金属丝网压在第一SU8干膜上的剖视图。
图4为本发明贴第二SU8干膜后的剖视图。
图5为本发明曝光显影后得到丝网支撑柱后的剖视图。
附图标记说明：1-PCB板、2-基底电极、3-第一SU8干膜、4-金属丝网、5- 第二SU8干膜以及6-丝网支撑柱。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
为了能有效实现金属丝网装配在PCB板上，满足金属丝网装配后与PCB板 1的平行度以及绝缘要求，降低装配难度，本发明的装配方法包括如下步骤：
步骤1、提供多丝正比计数器中所需的PCB板1，其中，所述PCB板1上具有基底电极2；对PCB板1进行清洁，并对清洁后的PCB板1进行干燥预热，以使得PCB板1的温度为65℃～75℃；
具体地，PCB板1可为现有多丝正比计数器中所需的电路板结构，PCB板 1的具体形式可根据需要进行选择，只要能满足多丝正比计数器的需要即可，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。本发明实施例中，PCB板1上具有基底电极2，基底电极2与PCB板1间的配合为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述，如图1所示。对PCB板1清洁时，分别利用蘸有丙酮的棉签以及蘸有酒精的棉签对PCB板1进行擦拭清洁。再清洁后，利用热板对PCB板1进行干燥预热。
步骤2、在上述PCB板1上贴第一SU8干膜3，所述第一SU8干膜3覆盖在PCB板1的基底电极2；第一SU8干膜3贴在PCB板1上后，立即快速滚平所述第一SU8干膜3，且在滚平第一SU8干膜3后，去除所述第一SU8干膜3 上的上层保护膜；
具体地，第一SU8干膜3可以采用现有常用的形式，SU8干膜具有三明治结构，具有上层保护膜、下层保护膜。使用时先揭下一层保护层，贴在加热的 PCB板1上，即撕脱下层保护膜后，能将第一SU8干膜3贴在PCB板1的所需位置。将第一SU8干膜3贴好后，用滚轮快速滚平所述第一SU8干膜3，使得第一SU8干膜3与PCB板1接触的另一表面呈水平状态。在滚平后，去除第一 SU8干膜3上的上层保护膜，以便为后续的工艺做准备，如图2所示。
步骤3、将金属丝网4压在上述第一SU8干膜3上，并使得PCB板1自然冷却至室温，其中，金属丝网4压在第一SU8干膜3上时，所述金属丝网4与基底电极2相互平行；
如图3所示，SU8干膜在软化温度时会变粘稠，从而能方便将金属丝网4 压在第一SU8干膜3上。将金属丝网4压在第一SU8干膜3上后，将PCB板1 从热板取下，然后自然冷却至室温，金属丝网4具体可以采用现有常用的形式，金属丝网4与PCB板1配合，能满足多丝正比计数器的需要，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
本发明实施例中，为了实现金属丝网4与基底电极2平行的需求，且在后续SU8干膜固定下不易出现褶皱或弯曲的现象。先将所述金属丝网4固定在丝网框架上，再将金属丝网4压在第一SU8干膜3上，丝网框架可以采用现有常用的形式，主要能实现对金属丝网4的定位，确保金属丝网4能边界压在第一 SU8干膜3上。当将PCB板1从热板上取下后，将金属丝网4与丝网框架分离，具体分离方式可以采用割离等技术手段，具体可以根据实际需要进行选择，金属丝网4与丝网框架分离后，以不影响金属丝网4的完整性，以及金属丝网4 与PCB板1的基底电极2间的平行状态为准。
步骤4、对上述PCB板1进行干燥预热，并在PCB板1的温度为65℃～75℃时，在上述金属丝网4上贴第二SU8干膜5，且在对所贴的第二SU8干膜5滚平后去除所述第二SU8干膜5上的上层保护膜；
如图4所示，第二SU8干膜5与第一SU8干膜3具有相同的形式，对第二 SU8干膜5的贴合过程与第一SU8干膜3相一致，具体可以参考上述步骤说明，此处不再赘述。本发明实施例中，利用第一SU8干膜3以及第二SU8干膜5能实现对金属丝网4的包裹，实现金属丝网4与基底电极2平行的情况下，金属丝网4能与PCB板1绝缘隔离。在贴好第二SU8干膜5后，可以利用蘸有丙酮的棉签，将边缘部位所需的干膜去除，以保证不影响后续的测试等工艺步骤。
步骤5、将上述PCB板1置于95℃～100℃的热板上烘烤5min～10min，并在烘烤后静置冷却至室温；
本发明实施例中，通过热板对PCB板1加热，在加热烘烤后，利用SU8干膜的特性，能提高第一SU8干膜3、第二SU8干膜5与PCB板1以及金属丝网 4的连接状态。
步骤6、对上述PCB板1上的第一SU8干膜3、第二SU8干膜5进行曝光以及显影，以去除所需区域的第一SU8干膜3以及第二SU8干膜5，得到若干用于支撑金属丝网4的丝网支撑柱6，金属丝网4与丝网支撑柱4结合部外的区域处于裸露状态。
本发明实施例中，具体包括如下步骤：
步骤6.1、利用掩模版对PCB板1上的第一SU8干膜3、第二SU8干膜5 进行曝光，曝光时，采用波长为365nm的紫外光，曝光光强为20mW/cm2，曝光时间为15min～25min；
具体地，利用第一SU8干膜3、第二SU8干膜5的性质，采用本技术领域常用的技术手段进行曝光，对第一SU8干膜3、第二SU8干膜5进行曝光的掩模版可以根据需要进行选择设计，从而能去除第一SU8干膜3、第二SU8干膜 5相应的区域。
步骤6.2、将上述PCB板1置于65℃～75℃的热板上烘烤5min～10min，然后在90℃～100℃的热板上烘烤10min～20min，在烘烤后静置冷却至室温；
具体地，利用热板对PCB板1以及上述曝光后的第一SU8干膜3、第二SU8 干膜5进行加热。
步骤6.3、将PCB板1上曝光后的第一SU8干膜3、第二SU8干膜5浸泡在PGMEA显影液中，并利用超声清洗机进行超声振动，直至出现白色絮状絮状物飘出；
本发明实施例中，PGMEA显影液的浓度可选用99.5％。超声振动的频率为 50KHz～150KHz；当然，可以根据实际需要选择超声的工作参数，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
步骤6.4、将经过上述步骤处理后的第一SU8干膜3、第二SU8干膜8以及金属丝网4转移至异丙醇溶液中，并在异丙醇溶液中进行超声振动，直至去除所需区域的第一SU8干膜3以及第二SU8干膜5，得到若干用于支撑金属丝网 4的丝网支撑柱6；
本发明实施例中，异丙醇的浓度可选用为99.5％的浓度，超声振动的频率为50KHz～150KHz。在显影过程中，重复上述步骤6.3以及步骤6.4，即在PGMEA 显影液中显影一会，再到异丙醇中，再去PGMEA中显影一会，如此反复。通过利用显微镜观察显影状态，直至确认显影达到所需的目标后，结束上述显影的过程。具体对PCB板1上SU8干膜的显影过程与现有对8光刻胶的显影过程相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
由上述说明可知，丝网支撑柱6为由第一SU8干膜3、第二SU8干膜5保留的部分形成，利用丝网支撑柱6能实现对金属丝网4的支撑，从而也能实现金属丝网4与PCB板1间的绝缘隔离。而在上述曝光显影过程中，不会对金属丝网4的位置进行改变，从而能保证金属丝网4与PCB板1上基底电极2间的平行状态。去除第一SU8干膜3、第二SU8干膜5相应的区域后，能使得金属丝网4以及与所述金属丝网4正对应的基底电极2露出，得到丝网支撑柱6的个数以及位置等均可以根据需要进行选择确定，具体为本技术领域人员所熟知，只要使得丝网支撑柱6能实现对金属丝网4有效支撑即可。
步骤6.5、用去离子水对上述PCB板1进行冲洗，并在冲洗后用氮气吹干；
在用去离子水进行冲洗时，可以只对金属丝网4以及丝网支撑柱6进行冲洗，尽量减少对PCB板1的冲洗，冲洗后吹干，避免PCB板1受潮等情况导致的短路等风险。
步骤6.6、将上述用氮气吹干后的PCB板1置于130℃～150℃的热板上烘烤 15min～20min。
本发明实施例中，在得到丝网支撑柱6后，能实现对金属丝网4的装配，金属丝网4装配在PCB板1上后，具体利用PCB板1与金属丝网4配合实现多丝正比计数器的功能与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
综上，SU8干膜在软化温度时会变粘稠，从而利用第一SU8干膜3能覆盖 PCB基板1的凹凸区域，利用第一SU8干膜3与第二SU8干膜5能实现对金属丝网4的有效包裹；SU8干膜光固化后具有优异的化学稳定性，热力学稳定性，机械强度和电绝缘性，可以满足工艺条件及后续测试要求。利用第一SU8干膜 3、第二SU8干膜5固化后良好的机械强度和绝缘性作为支撑结构，避免金属丝网4和PCB板1上的基底电极2的直接接触，使得金属丝网4和PCB板1上的基底电极2产生电位差，同时要尽量保证金属丝网4和基底电极2平行，避免距离差异导致放电，从而能有效实现金属丝网装配在PCB板上，满足金属丝网装配后与PCB板的平行度以及绝缘要求，降低装配难度，安全可靠。

Claims (4)

1.一种多丝正比计数器中金属丝网的装配方法，其特征是，所述装配方法包括如下步骤：
步骤1、提供多丝正比计数器中所需的PCB板（1），其中，所述PCB板（1）上具有基底电极（2）；对PCB板（1）进行清洁，并对清洁后的PCB板（1）进行干燥预热，以使得PCB板（1）的温度为65℃~75℃；
步骤2、在上述PCB板（1）上贴第一SU8干膜（3），所述第一SU8干膜（3）覆盖在PCB板（1）的基底电极（2）；第一SU8干膜（3）贴在PCB板（1）上后，立即快速滚平所述第一SU8干膜（3），且在滚平第一SU8干膜（3）后，去除所述第一SU8干膜（3）上的上层保护膜；
步骤3、将金属丝网（4）压在上述第一SU8干膜（3）上，并使得PCB板（1）自然冷却至室温，其中，金属丝网（4）压在第一SU8干膜（3）上时，所述金属丝网（4）与基底电极（2）相互平行；
步骤4、对上述PCB板（1）进行干燥预热，并在PCB板（1）的温度为65℃~75℃时，在上述金属丝网（4）上贴第二SU8干膜（5），且在对所贴的第二SU8干膜（5）滚平后去除所述第二SU8干膜（5）上的上层保护膜；
步骤5、将上述PCB板（1）置于95℃~100℃的热板上烘烤5min~10min，并在烘烤后静置冷却至室温；
步骤6、对上述PCB板（1）上的第一SU8干膜（3）、第二SU8干膜（5）进行曝光以及显影，以去除预设区域的第一SU8干膜（3）以及第二SU8干膜（5），得到若干用于支撑金属丝网（4）的丝网支撑柱（6），金属丝网（4）与丝网支撑柱（6）结合部外的区域处于裸露状态。
2.根据权利要求1所述的多丝正比计数器中金属丝网的装配方法，其特征是：步骤3中，利用与金属丝网（4）适配的丝网框架将所述金属丝网（4）压在第一SU8干膜（3）上，金属丝网（4）压固在第一SU8干膜（3）上后，将丝网框架与金属丝网（4）分离。
3.根据权利要求1所述的多丝正比计数器中金属丝网的装配方法，其特征是：步骤1中，对PCB板（1）清洁时，分别利用蘸有丙酮的棉签以及蘸有酒精的棉签对PCB板（1）进行擦拭清洁。
4.根据权利要求1所述的多丝正比计数器中金属丝网的装配方法，其特征是，步骤6中，具体包括如下步骤：
步骤6.1、利用掩模版对PCB板（1）上的第一SU8干膜（3）、第二SU8干膜（5）进行曝光，曝光时，采用波长为365nm的紫外光，曝光光强为20mW/cm2，曝光时间为15min~25min；
步骤6.2、将上述PCB板（1）置于65℃~75℃的热板上烘烤5min~10min，然后在90℃~100℃的热板上烘烤10min~20min，在烘烤后静置冷却至室温；
步骤6.3、将PCB板（1）上曝光后的第一SU8干膜（3）、第二SU8干膜（5）浸泡在PGMEA显影液中，并利用超声清洗机进行超声振动，直至出现白色絮状絮状物飘出；
步骤6.4、将经过上述步骤处理后的第一SU8干膜（3）、第二SU8干膜（8）以及金属丝网（4）转移至异丙醇溶液中，并在异丙醇溶液中进行超声振动，直至去除所需区域的第一SU8干膜（3）以及第二SU8干膜（5），得到若干用于支撑金属丝网（4）的丝网支撑柱（6）；
步骤6.5、用去离子水对上述PCB板（1）进行冲洗，并在冲洗后用氮气吹干；
步骤6.6、将上述用氮气吹干后的PCB板（1）置于130℃~150℃的热板上烘烤15min~20min。
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