CN1341513A

CN1341513A - 表面贴装技术模板的制做方法

Info

Publication number: CN1341513A
Application number: CN 01126042
Authority: CN
Inventors: 魏志凌
Original assignee: Individual
Current assignee: Kunshan Power Stencil Co Ltd
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2002-03-27
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: CN1122601C

Abstract

本发明公开一表面贴装技术模板的制做方法,简称电铸法,包括以下步骤:1)配制电铸液;在经过前处理的不锈钢基板上贴膜曝光、显影;2)将显影后的不锈钢基板放入电铸液中电铸镍层;3)将电铸层从不锈钢基板上剥离。由于采用了这种方法,模板的成形是属于金属原子级的沉积,因而可形成无粗糙度的开口。

Description

表面贴装技术模板的制做方法

技术领域：

本发明涉及一种表面贴装技术(SMT)模板的制做方法，该模板主要用于贴片元件的组装。

背景技术：

随着现代电子组装业技术朝着超小型化方向发展，元器件尺寸越来越小，组装密度越来越高。而印刷模板的质量好坏是影响焊接可靠性及产品直通率的关键。据统计，所有SMT失效中因为印刷焊膏而造成的原因占了90％左右。可见解决SMT模板的质量，研制适合不断小型化器件的SMT模板，是SMT技术的关键技术之一。

SMT模板的制造大体可分为化学腐蚀、激光切割等方法制造。化学腐蚀法因为侧向腐蚀等问题，不可能制造出高精度、高密度的模板，而激光切割因为其属于热力切割的原理，使得其切口粗糙度达到3μm的范围，也不适用于超精细间距的模板。

发明内容：

本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种表面贴装技术模板的制做方法，解决传统模板制造法存在的开口毛刺问题，制造无毛刺的SMT模板，提高超精细间距器件焊膏漏印率和均匀性。

为实现上述目的，本发明提出一种表面贴装技术模板的制做方法，其特征是包括以下步骤：1)配制电铸液；在经过前处理的不锈钢基板上贴膜曝光、显影；2)将显影后的不锈钢基板放入电铸液中电铸镍层；3)将电铸层从不锈钢基板上剥离。

上述方法可简称电铸法，由于采用了这种方法，模板的成形是属于金属原子级的沉积，因而可形成无粗糙度的开口，其粗糙度基本上只受限于曝光、显影的精度，而曝光、显影技术所成图象的粗糙度几乎可以忽略。

具体实施方式：

下面通过具体的实施例对本发明作进一步详细的描述。

概括地讲，本发明主要包括以下步骤：1)配制电铸液；在经过前处理的不锈钢基板上贴膜曝光、显影；2)将显影后的不锈钢基板放入电铸液中电铸镍层；3)将电铸层从不锈钢基板上剥离。

其中电铸液的配方如下：

化学式	中文名	含量(g/l)	最佳值(g/l)
化学式	中文名	含量(g/l)	最佳值(g/l)	Ni(NH₂SO₃)₂·4H₂O	四水合氨基磺酸镍	340-390	70
Nicl₂·6H₂O	六水合氯化镍	10-20	15	Ni(NH₂SO₃)₂·4H₂O	四水合氨基磺酸镍	340-390	70
Nicl₂·6H₂O	六水合氯化镍	10-20	15	H₃BO₃	硼酸	40-45	40
C₆H₅COSO₂NH₄	糖精	1-3	1.8	H₃BO₃	硼酸	40-45	40
C₆H₅COSO₂NH₄	糖精	1-3	1.8	C₁₂H₂₅NaSO₄	十二烷基硫酸钠	0.05-0.10	0.06
HO-CH₂-C≡C-CH₂-OH	1，4-丁炔二醇	0.40-0.50	0.4	C₁₂H₂₅NaSO₄	十二烷基硫酸钠	0.05-0.10	0.06
HO-CH₂-C≡C-CH₂-OH	1，4-丁炔二醇	0.40-0.50	0.4	C₉H₆O₂	香豆素	0.10-0.20	0.15
H₂O	纯水	补充至所需体积		C₉H₆O₂	香豆素	0.10-0.20	0.15

溶解后，二价镍离子的含量为65-75g/l(克/升)，它是由氨基磺酸镍、氯化镍共同提供的。本配方的电铸液是一种高分散力电铸液，可提高铸层在大面积平板上均匀分布的能力；同时，它又是一种低内应力的电铸液配方，可保证大面积高厚度功能性镍加层技术的低内应力问题。

在电铸时的工艺条件要注意以下内容

1)调整PH值在3.8-4.5之间，最佳值为4.2。

2)温度在50-60℃(摄氏度)之间，采用自动温控***进行控制，

并且每4小时监测一次。

3)阴极电流密度为2-4A/dm²(安培/平方分米)，阳极为镍阳极。如

采用周期换向脉冲电源电铸，而且电源正、负脉冲时间幅度可调，

可进一步解决其均匀性问题和低内应力问题。另外，采用辅助阴

极及网状阳极挡板，人为改变电铸液中电力线的分布，可使大面

积极上的电力线均匀分布，也有利用保证铸层的均匀性。

4)同时，电铸时还需进行搅拌，比如利用空气搅拌或溶液直接喷射

搅拌。

电铸液在使用后，成分可能改变，或混入杂质，因此还需定时维护，包括：1)PH值的调节：升高PH值用分析纯碱式碳酸镍，对700升的电铸液，每升高0.1个PH值，大约需280g(克)；降低PH值用分析纯氨基磺酸，对700升的电铸液，每降低0.1个PH值，大约需280g。2)电铸液过滤：用循环泵过滤，电铸液循环3～5次/小时，滤芯用5μm(微米)棉芯；4)电解除杂质：用0.5-1A/dm²(安培/平方分米)电流密度每周电解1～3次，每次4～10H(小时)，电解板用瓦楞板(大阴极、小阳极)；5)定期补充添加剂：C₆H₅COSO₂NH₄补充量为250ml/KA.H(毫升/千安·小时)；C₁₂H₂₅NaSO₄补充量为25-50ml/KA·H；HO-CH₂-C≡C-CH₂-OH补充量为25-50ml/KA.H；C₉H₆O₂补充量为300ml/KA·H。这些添加剂可调整电铸层的拉、压应力，使两者刚好抵消或在允许范围之内。

电铸所需时间由下式计算：

δ = \frac{D \cdot t \cdot ηK \cdot K}{r \cdot 1000}

其中：δ为电铸层厚度，单位为mm(毫米)；D_K为阴极电流密度，单位为A/dm²(安培/平方分米)；t为电镀时间，单位为H(小时)；η_K为阴极电流效率，它是一个比例因子，无单位，取值一般为9.5左右；K为镍电化学当量，其值为K＝1.095，单位为g/A·H(克/安·小时)；r为镍密度，其值为r＝8.8单位为g/cm³(克/厘米³)。

下面是一个具体的实施例，其整个实施过程依次如下所述：

一、配制电铸液，用料如下：

a)Ni(NH₂SO₃)₂·4H₂O(四水合氨基磺酸镍) 134kg(公斤)

b)Nicl₂·6H₂O(六水合氯化镍) 5.25kg(公斤)

c)H₃BO₃(硼酸) 14kg(公斤)

d)C₆H₅COSO₂NH₄(糖精) 630g(克)

e)C₁₂H₂₅NaSO₄(十二烷基硫酸钠) 21g(克)

f)HO-CH₂-C≡C-CH₂-OH(1，4-丁炔二醇) 140g(克)

g)C₉H₆O₂(香豆素) 52.5g(克)

加H₂O(纯水)至3501(升)，调整PH值为4.2，分析调整溶液成分，用1A/dm²电流电解12小时(用电解板)后即可使用。

其中所用到的电铸槽设计如下：

a)长×宽×高为1100mm×440mm×1000mm

b)材料：PP板内衬槽钢

c)极间距：35cm(厘米)

d)溶液循环：5次/小时(用循环泵)

e)过滤：用5μm(微米)棉芯

f)搅拌：溶液直接喷射+阴极移动(10次/分钟，行程±150cm)

g)加温***：二根15KW(千瓦)不锈钢加热泵，并采用自动温控***

h)镍阳极：钮扣型电解镍阳极

i)钛蓝：盛装镍阳极，并采用阳极袋

工艺参数：

温度：55℃(摄氏度)

电流密度：3A/dm²(安培/平方分米)

时间：3小时

PH值：4.2

二、电铸

依次包括以下步骤：不锈钢基板前处理、基板贴膜曝光、显影、活化/钝化、水洗、电铸镍、脱膜、电铸镍层与基板机械剥离。分述如下：

1、不锈钢基板前处理

依次包括以下几个步骤：化学除油、热水洗、冷水洗、中和、刷板、烘干。

(1)化学除油用料如下：

NaOH(氢氧化纳) 60-100g/l(克/升)

Na₂CO₃(碳酸纳) 20-40g/l(克/升)

NaPO₄(磷酸三钠) 50-70g/l(克/升)

温度 80-100℃(摄氏度)

浸泡时间 30min(分钟)

(2)中和：用5％的盐酸中和30秒；

(3)用尼龙刷滚刷基板；

(4)烘干：温度60-80℃(摄氏度)

2、基板贴膜曝光

(1)贴膜：用感光干膜。干膜需选用厚度比电铸层稍厚的干膜，用贴膜机平整地贴在不锈钢基板上；

(2)曝光：把高精密度的铬版固定在干膜表面(铬版药膜面需贴在干膜上)，用平行曝光机把铬版上图形完整转移到干膜上。

3、显影：用1％的碳酸钠溶液把图形完全洗出来(不需要干膜的地方冲洗干净)。

以上两步中采用高分辨率的铬板和大功率曝光机，可确保高精密图形转移。

4、活化/钝化：根据电铸层与不锈钢基板结合得是否牢固来决定是否需要该步骤。如果结合力差易脱落，则采取活化，若机械剥离很难，则采取钝化。

活化：10％HCl(盐酸)溶液浸泡5-10分钟；

钝化：10％K₂Cr₂O₇(重铬酸钾)溶液浸泡2分钟；

5、水洗：进入电铸槽前一定需要冲洗干净，以免将杂质带入电铸槽内；

6、电铸镍：电铸所需条件前已说明；

7、脱膜：用5％NaOH(氢氧化钠)溶液50℃(摄氏度)浸泡(或喷淋)至干膜脱干净为止；

8、机械剥离：用机械力把电铸层剥离不锈钢基板以形成成品；

9、电铸镍层后处理：用10％的铬酐加1％硫酸对电铸镍层进行钝化，在镍层表面形成一层致密的氧化膜，使电铸镍层经久耐用而不变色。

Claims

1、一种表面贴装技术模板的制做方法，其特征是包括以下步骤：1)配制电铸液；在经过前处理的不锈钢基板上贴膜曝光、显影；2)将显影后的不锈钢基板放入电铸液中电铸镍层；3)将电铸层从不锈钢基板上剥离。

2、如权利要求1所述的表面贴装技术模板的制做方法，其特征是配制电铸液的方法是：按下述清单及数量配制溶液后，溶解直到二价镍离子的含量为65-75g/l：Ni(NH₂SO₃)₂·4H₂O 340-390g/lNicl₂·6H₂O 10-20g/lH₃BO₃ 40-45g/lC₆H₅COSO₂NH₄ 1-3g/lC₁₂H₂₅NaSO₄ 0.05-0.10g/lHO-CH₂-C≡C-CH₂-OH 0.40-0.50g/lC₉H₆O₂ 0.10-0.20g/lH₂O 补充至所需体积

3、如权利要求1或2所述的表面贴装技术模板的制做方法，其特征是电铸时的工艺条件为：调整PH值在3.8-4.5之间，温度在50-60摄氏度之间，阴极电流密度为2-4 A/dm²，阳极为镍阳极。

4、如权利要求1或2所述的表面贴装技术模板的制做方法，其特征是电铸液的维护包括：1)PH值的调节：升高PH值用分析纯碱式碳酸镍，降低PH值用分析纯氨基磺酸；2)电铸液过滤：用循环泵过滤，电铸液循环3～5次/小时，滤芯用5μm棉芯；4)电解除杂质：用0.5-1A/dm²电流密度每周电解1～3次，每次4～10H，电解板用瓦楞板；5)定期补充添加剂：C₆H₅COSO₂NH₄补充量为250ml/KA·H；C₁₂H₂₅NaSO₄补充量为25-50ml/KA·H；HO-CH₂-C≡C-CH₃-OH补充量为25-50ml/KA·H；C₉H₆O₂补充量为300ml/KA·H。

5、如权利要求1或2所述的表面贴装技术模板的制做方法，其特征是：电铸时电源采用周期换向脉冲电源。

6、如权利要求1或2所述的表面贴装技术模板的制做方法，其特征是电铸所需时间由下式计算：

δ = \frac{D \cdot t \cdot η_{x} \cdot K}{r \cdot 1000}

其中：δ为电铸层厚度，单位为mm；D_K为阴极电流密度，单位为A/dm²；t为电镀时间，单位为H；η_K为阴极电流效率，它是一个比例因子，无单位；K为镍电化学当量，其值为K＝1.095，单位为g/A·H；r为镍密度，其值为r＝8.8单位为g/cm³。

7、如权利要求1或2所述的表面贴装技术模板的制做方法，其特征是：不锈钢基板的前处理依次包括化学除油、水洗、中和、刷板和烘干。

8、如权利要求1或2所述的表面贴装技术模板的制做方法，其特征是：根据最终形成的电铸层与不锈钢其板结合得是否牢固，在显影后对不锈钢基板进行活化或钝化——如果结合力差易脱落，则采取活化，若机械剥离很难，则采取钝化；其中活化的方法是：用10％HCl溶液浸泡5-10分钟；钝化的方法是：用10％K₂Cr₂O₇溶液浸泡1-3分钟。

9、如权利要求1或2所述的表面贴装技术模板的制做方法，其特征是：在电铸层形成后，还进行脱膜，即用5％NaOH溶液50℃浸泡或喷淋至剩余感光干膜脱干净为止。

10、如权利要求1或2所述的表面贴装技术模板的制做方法，其特征是：在电铸层与基板剥离后，还进行后处理，即用10％的铬酐加1％硫酸对电铸镍层进行钝化，在镍层表面形成一层致密的氧化膜。