[發(fā)明專(zhuān)利]厚型氣體電子倍增器用電路板的分區(qū)塊無(wú)縫激光加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810364355.7
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108551723B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武守坤;謝宇廣;吳軍權(quán);陳春;林映生;林鷺華;唐宏華;喬元;閆文奇;孫麗君
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 惠州市金百澤電路科技有限公司;中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H05K3/00
• 分類(lèi)號(hào): H05K3/00
• 代理公司: 深圳市千納專(zhuān)利代理有限公司 44218
• 代理人: 潘麗君

本發(fā)明公開(kāi)了厚型氣體電子倍增器用電路板的分區(qū)塊無(wú)縫激光加工方法，包括如下步驟：1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求開(kāi)料，即得原板；2)在步驟1)開(kāi)料得到的原板上鉆定位孔；3)將步驟1)處理后的原板覆蓋干膜層，對(duì)干膜層曝光顯影；4)將步驟3)處理后的原板進(jìn)行銅窗蝕刻后褪干膜；5)在步驟4)處理后的原板上激光鉆孔；6)在步驟5)處理后的原板上制備外層線(xiàn)路，并酸性蝕刻；7)對(duì)步驟6)處理后的原板表面電鍍金。本發(fā)明提供了一種提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工方法的兼容性，降低加工難度的厚型氣體電子倍增器用電路板的分區(qū)塊無(wú)縫激光加工方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及厚型氣體電子倍增器用電路板制作方法，具體為厚型氣體電子倍增器用電路板的分區(qū)塊無(wú)縫激光加工方法。

背景技術(shù)

厚GEM，即厚型氣體電子倍增器(Thick gaseous electron multiplier，THGEM)是在傳統(tǒng)GEM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器。GEM探測(cè)器的基本結(jié)構(gòu)為：在一塊上、下兩表面覆上很薄導(dǎo)電金屬層的絕緣板上制作出微小的孔陣列。由于微孔結(jié)構(gòu)的存在，當(dāng)上、下兩平面的電極加上一定電壓差時(shí)，就能夠在孔內(nèi)形成很強(qiáng)的電場(chǎng)。當(dāng)微孔結(jié)構(gòu)在特定的工作氣體中時(shí)，如果孔周?chē)霈F(xiàn)電離電子，則就能夠在孔內(nèi)工作氣體發(fā)生電子雪崩倍增過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大和物理過(guò)程的探測(cè)。

目前國(guó)內(nèi)外制作厚型氣體電子倍增器用電路板有四種不同的工藝，都是通過(guò)機(jī)械鉆孔形成孔陣列，再通過(guò)化學(xué)腐蝕形成絕緣環(huán)，但是在工藝次序與抗蝕方法上有所不同，如圖1所示。第一種如圖1中a所示，是覆阻性膜先蝕刻再打孔。這種工藝要求鉆孔時(shí)孔的定位精度非常高，雖然絕緣環(huán)可以做得很大，但是通常會(huì)導(dǎo)致環(huán)與孔的同心度偏差很大。第二種如圖1中b所示，是先覆蓋一層保護(hù)錫，再打孔，左后腐蝕銅出rim，這種工藝得到的rim尺寸范圍較大，從10μm～100μm都可以做到。第三種如圖1中c所示，是鉆孔后覆光阻膜，經(jīng)映像后將孔上的光刻膜去掉，最后進(jìn)行整版的蝕刻。此工藝需要結(jié)合高定位精度的激光光刻系統(tǒng)，成本較高，其rim也可以達(dá)到100μm。第四種如圖1中d所示，是不覆蓋任何保護(hù)膜，機(jī)械打孔后直接對(duì)整版進(jìn)行蝕刻，這樣銅層的厚度會(huì)隨rim尺寸的增大而減薄，控制難度相對(duì)較大。由于厚型氣體電子倍增器用電路板應(yīng)用于工程領(lǐng)域時(shí)通常要求制作較大尺寸，則意味著鉆孔數(shù)目高達(dá)數(shù)十萬(wàn)，甚至上百萬(wàn)。上述四種方式均采用機(jī)械鉆孔加工，每分鐘僅能完成數(shù)百個(gè)孔，要實(shí)現(xiàn)大尺寸厚型氣體電子倍增器用電路板的制作不僅周期極長(zhǎng)，而且只有兩千次加工壽命的鉆頭在更換的過(guò)程中也是相當(dāng)大的物耗成本。而且目前常規(guī)的工業(yè)化設(shè)備無(wú)法滿(mǎn)足高精度孔位要求，一旦出現(xiàn)孔偏則整板報(bào)廢，加工成本極高。

為解決上述問(wèn)題對(duì)厚型氣體電子倍增器用電路板的加工方法進(jìn)行優(yōu)化，制造工藝流程如下：開(kāi)料→棕化→壓合→砂帶模板→阻焊印刷→阻焊固化→鉆孔→激光阻焊開(kāi)窗→等離子處理→酸性蝕刻→激光鉆孔→褪阻焊→噴砂→外層圖形轉(zhuǎn)移→酸性蝕刻→圖電金→外形→耐高壓測(cè)試。

通過(guò)在阻焊開(kāi)窗和鉆孔過(guò)程均采用激光加工，鉆孔偏差小，降低鉆孔報(bào)廢率和加工成本。雖然厚型氣體電子倍增器用電路板的結(jié)構(gòu)看起來(lái)是不帶導(dǎo)通孔的雙層板，但由于其微孔孔徑一般為100μm左右，孔距為300μm左右，因而密度高、數(shù)量龐大，而且在設(shè)計(jì)精度和性能上均有特殊的要求，使得其制程復(fù)雜，大大增加了作業(yè)難度，因此生產(chǎn)周期遠(yuǎn)超出了常規(guī)雙面板的正常生產(chǎn)周期。

為了得到同心圓較高的絕緣環(huán)，工藝中采用了覆蓋阻焊油墨的方式進(jìn)行雙重激光加工。然而激光對(duì)阻焊油墨的直接加工會(huì)導(dǎo)致銅箔表面產(chǎn)生一層保護(hù)膜阻礙蝕刻，為此需要通過(guò)等離子去除表面的保護(hù)膜，此工藝過(guò)程通常能夠有效處理99.99％以上的微孔，但仍有一定概率出現(xiàn)極少保護(hù)膜去除不凈以致絕緣蝕刻失敗的情況，如附圖2和附圖3所示。

此外，原工藝流程對(duì)板材的韌性有一定要求，不能太硬太厚，板厚的適用范圍約為0.1mm～0.15mm。過(guò)薄的板材或過(guò)于柔軟的板材其板面尺寸漲縮較大，精度難以控制，特別是經(jīng)過(guò)多道流程后，其絕緣環(huán)與通孔的同心度明顯下降。而過(guò)厚的板材則需加大激光加工能量，對(duì)于雙重定位的加工模式采用過(guò)大的激光能量會(huì)導(dǎo)致絕緣環(huán)蝕刻不干凈，甚至導(dǎo)致孔壁嚴(yán)重碳化，影響產(chǎn)品的成品率。