用激光显影掩模层对金属基体选择性镀覆方法及设备技术

一种对金属基体选择性镀覆的方法包括步骤：以电泳涂覆的方式在金属基体上涂覆薄的环氧尿烷基、丙烯酸基或环氧基镀覆保护层；使基体上的镀覆保护层硬化；使镀覆保护层受激光束照射并根据一图案在镀覆保护层上扫描，将镀覆保护层图案部分去除，对镀覆保护层进行选择以使激光束至少能够基本上透过镀覆保护层，对金属基体进行选择以使其能够至少吸收大部分所述激光束能量，使激光能大部分穿透镀覆保护层并被金属基体吸收，使金属基体的表面受热以在保护涂层和金属基体间界面处形成等离子体，使盖在金属基体表面上的镀覆保护层被吹除，能够沿着适于金属镀覆的图案露出金属基体的表面；在金属基体上露出的表面处对金属基体进行金属镀覆。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用激光显影掩模层对金属基体选择性镀覆方法及设备               
本专利技术涉及一种利用一种贵重金属对一种金属基体(特别是IC引线框架)进行选择性镀覆的方法以及一种用于实施该方法的设备。特别是，根据本专利技术的方法以及相应的设备分别适用于一种所谓的卷到卷和带对带式的镀覆工艺和设备。             
技术介绍
在对一种金属基体(诸如一种IC引线框架)进行选择性镀覆的过程中，将一个镀覆保护层涂覆在金属基体的整个表面上，接着利用激光显影选择性地去除镀覆保护层。这样，使镀覆保护层上形成图案，即在所选择的区域中将镀覆保护层从金属基体表面上去除，从而在这些区域中露出金属基体表面以便能够在这些区域中将一种贵重金属镀覆到金属基体上。然后对所述金属基体进行一种镀覆处理以便在所选择的区域中将所述贵重金属电镀到金属基体表面上。接着将剩余的镀覆保护层从金属基体表面上去除。通常利用一个机械掩模系统实施对一种金属基体的选择性金属镀覆，该机械掩模系统用于确定或选择金属基体上需要镀覆金属的位置区域。但是，由于存在许多缺点，例如贵重金属通过存在于金属基体与压在其上的机械系统之间的无法避免的微小间隙从被镀覆金属的区域中渗出，可能由于掩模系统施加在金属基体上的压力使金属基体受损等，因此最近已不使用这样的机械掩模系统，而是在金属基体上涂覆一个镀覆保护层并且利用激光照射选择性地使镀覆保护层显影(即，选择性地去除镀覆保护层)以露出金属基体上的需要进行金属镀覆的表面区域。美国专利US 4,877,644中披露了这样一种利用激光处理被涂覆在金属基体上的镀覆保护层以在金属基体上的需要进行金属镀覆的表面区域上选择性地去除镀覆保护层的方法。根据该方法，首先最好以静电喷涂的方法在-->金属基体上涂覆一种聚合物镀覆保护层，然后利用激光选择性地使保护层消融以露出金属基体上需要进行金属镀覆的部分。这篇文献所给出的教导是，该方法成功之处主要在于使镀覆保护层消融所用的激光的操作参数和特性与镀覆保护层和金属基体的操作参数和特性相互关联。特别是，在该方法中，镀覆保护层的光吸收系数应该是比较低的，对于3微米厚的薄膜，其光吸收系数不大于1000cm-1，该聚合物镀覆保护层应该具有较低的反射率，反射率小于70％，在利用激光使镀覆保护层消融的过程中，应该使用一种波长在248纳米至360纳米之间的准分子激光(excimer laser)。在这些条件下，在激光消融过程中，大部分的激光能量穿过镀覆保护层进入到金属基体中并且被吸收在金属基体中，从而使金属基体受热并使覆盖在金属基体的激光选择性照射区域上的镀覆保护层以消融的形式被去除。为了保证以一种高精度的方式去除镀覆保护层，在所述方法中可使用上述准分子激光，甚至使用单一激光照射以形成切割边缘分明的图案。但是这种已知方法所具有的一个缺点是，为了能够沿着所需图案选择性地去除镀覆保护层，必须使照射在镀覆保护层上的激光束和由所述镀覆保护层所覆盖的金属基体之间产生相对移动，而这种相对移动只能通过在保持激光束照射方向的同时以机械的方式移动金属基体来实现。这使该方法不适用于在一种卷到卷和带到带(设置在输送带上)的过程中对一种金属基体进行金属镀覆，这是由于在这种情况下，装载在一个输送带上的金属基体从装料处或从一个开卷装置的供料部分经过不同的处理工位(诸如激光消融工位、预处理工位、后处理工位)被输送到一个卷取机，因此金属基体的移动受到卷到卷和输送带的方向限制，从而不能沿着任何其他方向形成任何的图案。不考虑这种已知方法的这种限制，金属基体的机械移动和一个准分子激光器最高可达到500赫兹的重复频率会使处理速度较慢，从目前需要提供高速的选择性镀覆方法的趋势出发，这也是不能接收的。另外，由于准分子激光器存在卤族元素(CL或F)，因此在操作这些激光器时需要非常小心并且为了消除可能对人体生命所带来的危害需要一种高费用的工作环境。            
技术实现思路
-->因此，本专利技术的一个目的在于，提供一种利用激光显影掩模层对一种金属基体进行选择性镀覆的方法，其中是以一种安全、可靠和高速的方式实施激光显影过程并且该方法可用于卷到卷和带到带式两种金属镀覆过程中。本专利技术的另一个目的在于，提供一种用于实施根据本专利技术的方法的设备，该设备能够在高速条件下操作、成本低廉、易于使用且尺寸小。为了达到这些目的，本专利技术提供一种用于对一种金属基体进行选择性镀覆的方法，该方法包括下列步骤：在所述金属基体上涂覆一个薄的聚合物镀覆保护层；使在所述基体上的所述镀覆保护层硬化；使所述镀覆保护层受到波长在400至1200纳米范围的一个激光束的照射并且根据一个需要沿其对金属基体进行金属镀覆的图案利用一个光电系统使所述激光束在所述镀覆保护层上扫描，从而以选择性的方式将所述镀覆保护层从所述基体上去除，其中，对所述镀覆保护层进行选择以使所述激光束至少能够基本上透过所述镀覆保护层，对所述金属基体进行选择以使其能够至少吸收大部分所述激光束的能量，从而使所述激光能的大部分能够穿透所述镀覆保护层并且被所述金属基体吸收，使所述金属基体的表面受热以便在所述保护涂层和金属基体之间的界面处形成一种等离子体，所述等离子体使覆盖在金属基体表面上的镀覆保护层被吹除，从而能够沿着所述适于金属镀覆的图案露出所述金属基体的表面；以及在金属基体上露出的表面处对所述金属基体进行金属镀覆。根据本专利技术，已经发现，可通过利用波长在400至1200纳米范围(即，基本上在绿光范围内)工作的一个激光能够达到在上述激光消融的优点。还已认识到，利用一个波长在这样范围内的激光可消除在上述已知的方法中为了去除镀覆保护层而需要使金属基体沿着所需图案进行的机械移动，这是由于可利用一个光电系统使波长在这样范围内的激光束得到扫描。这还意味着，在保持激光束的照射方向时可以不利用机械的方式移动金属基体，而是在使金属基体至少基本上保持在静止状态时沿着所需图案能够对激光束进行扫描，从而能够提高处理速度。在这里，金属基体的静止状态使得金属基体在卷到卷或输送带的方向上可能出现的移动相对于激光束的高速处理是可忽略的。根据本专利技术，如果所用的激光能够相应于镀覆保护层和金属基体的金属上以分别满足上述关于激光束透过镀覆保护层的要求和金属基体对激光束的吸收要求，那么可使用能够发射波长在400至1200纳米范围的激光束的任-->何类型激光器。但是，根据本专利技术的一个优选实施例，利用一种能够发射波长为532纳米的激光束并且以大约1至300赫兹或更高的重复频率操作的双频Nd：YAG激光器(钇铝石榴石激光器)实施对所述镀覆保护层的选择性去除步骤，其中所述重复频率最好为300赫兹。与其它类型的激光器(诸如沿一种准分子激光器)相比，Nd：YAG激光器(钇铝石榴石激光器)是一种固态激光器，费用不高并且完全不会对人体造成危害，尺寸小并且易于维修和操控。根据本专利技术的方法的实际最大处理速度在大多数情况下是受到激光的最大重复频率限制的，这是由于根据本专利技术的光电系统甚至可以高达1000毫米/秒的高速对激光束进行扫描。但是，另一方面，这样大的一种激光束重复频率不可能用于以机械的方式使金属基体移动的方法，这是由于可能达到的最高速度会受到金属基体的机械移动速度的限制。根据本专利技术的另一个优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对一种金属基体进行选择性镀覆的方法，该方法包括下列步骤： 在所述金属基体上涂覆一个薄的聚合物镀覆保护层； 使在所述基体上的所述镀覆保护层硬化； 使所述镀覆保护层受到波长在４００至１２００纳米范围的一个激光束的照射并且根据一个需要沿其对金属基体进行金属镀覆的图案利用一个光电系统使所述激光束在所述镀覆保护层上扫描，从而以选择性的方式将所述镀覆保护层从所述基体上去除，其中，对所述镀覆保护层进行选择以使所述激光束至少能够基本上透过所述镀覆保护层，对所述金属基体进行选择以使其能够至少吸收大部分所述激光束的能量，从而使所述激光能的大部分能够穿透所述镀覆保护层并且被所述金属基体吸收，使所述金属基体的表面受热以便在所述保护涂层和金属基体之间的界面处形成一种等离子体，所述等离子体使覆盖在金属基体表面上的镀覆保护层被吹除，从而能够沿着所述适于金属镀覆的图案露出所述金属基体的表面；以及 在金属基体上露出的表面处对所述金属基体进行金属镀覆。

【技术特征摘要】
SG 1999-2-27 9900732-01.一种用于对一种金属基体进行选择性镀覆的方法，该方法包括下列步骤：在所述金属基体上涂覆一个薄的聚合物镀覆保护层；使在所述基体上的所述镀覆保护层硬化；使所述镀覆保护层受到波长在400至1200纳米范围的一个激光束的照射并且根据一个需要沿其对金属基体进行金属镀覆的图案利用一个光电系统使所述激光束在所述镀覆保护层上扫描，从而以选择性的方式将所述镀覆保护层从所述基体上去除，其中，对所述镀覆保护层进行选择以使所述激光束至少能够基本上透过所述镀覆保护层，对所述金属基体进行选择以使其能够至少吸收大部分所述激光束的能量，从而使所述激光能的大部分能够穿透所述镀覆保护层并且被所述金属基体吸收，使所述金属基体的表面受热以便在所述保护涂层和金属基体之间的界面处形成一种等离子体，所述等离子体使覆盖在金属基体表面上的镀覆保护层被吹除，从而能够沿着所述适于金属镀覆的图案露出所述金属基体的表面；以及在金属基体上露出的表面处对所述金属基体进行金属镀覆。2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用一种能够发射波长为532纳米的激光束并且以大约300赫兹的重复频率操作的双频Nd：YAG激光器(钇铝石榴石激光器)实施对所述镀覆保护层的选择性去除步骤。3.一种如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用每一个脉冲具有5至100mJ的能量、能量密度为28至50mJ/mm2、脉冲持续时间为3至30纳秒以及峰值功率为0.3至16MW的所述Nd：YAG激光器(钇铝石榴石激光器)的一次激光发射实施对所述镀覆保护层的选择性去除步骤。4.一种如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其特征在于，利用电泳涂覆的方法将所述聚合物镀覆保护层涂覆到所述金属基体上。5.一种如权利要求4所述的方法，其特征在于，利用一种环氧尿烷基镀覆溶液、丙烯酸基镀覆溶液或环氧基镀覆溶液以所述电泳涂覆的方式在金属基体上形成所述聚合物镀覆保护层。6.一种如权利要求5所述的方法，其特征在于，利用所述环氧尿烷基镀覆溶液在38至42摄氏度的温度下和120至150伏的电压下在5至30秒的时间内进行电泳涂覆，从而在所述金属基体上形成一个厚度为3至10微米的所述镀覆保护层。7.一种如权利要求5所述的方法，其特征在于，利用所述丙烯酸基镀覆溶液在20至30摄氏度的温度下和40至80伏的电压下在10至30秒的时间内进行电泳涂覆，从而在所述金属基体上形成一个厚度为3至10微米的所述镀覆保护层。8.一种如权利要求5所述的方法，其特征在于，利用所述环氧基镀覆溶液在20至25摄氏度的温度下和40至60伏的电压下在5至30秒的时间内进行电泳涂覆，从而在所述金属基体上形成一个厚度为3至10微米的所述镀覆保护层。9.一种如权利要求1至8中任何一项所述的方法，其特征在于，所述金属基体是由从包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓建友，保罗克里马，
申请(专利权)人：晏达科技有限公司，赛意法微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]