[發明專利]一種小尺寸GEM膜板的工業化制作方法

有效

• 申請號: 202010925524.7
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111916331B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 董洋;朱麗娜;張夢夢;姚暢;孫亞
• 申請（專利權）人: 北京航天新立科技有限公司;北京衛星制造廠有限公司
• 主分類號: H01J43/22
• 分類號: H01J43/22;H01J43/06;H01J9/02
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 李光松

本發明公開了一種小尺寸GEM膜板的工業化制作方法，包括下料、光繪底片、檢驗1、加工定位系統、表面清洗、表面涂覆保護層、保護層半固化、圖形轉移、保護層固化、檢驗2、表面銅箔蝕刻、表面清洗2、保護層退除、表面清洗3、表面清洗4、檢驗4、外形加工、表面清洗5、檢驗5、包裝。本發明的膜板經過測試，增益穩定，有效增益均在10supgt;4/supgt;以上。利用PCB生產線生產的GEM膜板成品率在90％以上。本發明利用PCB設備進行制作，采用整板蝕刻工藝，制作流程中所使用的設備均為工業化生產用設備，參數設置及設備操控方便，適用于小尺寸GEM膜板的批量生產制造。

技術領域

本發明涉及GEM膜板技術領域，具體涉及一種小尺寸GEM膜板的工業化制作方法。

背景技術

1997年，歐洲核子中心(CERN)的物理學家Fabio?Sauli發明了氣體電子倍增器，用于實現電子倍增，GEM探測器是微結構氣體探測器研發比較成功的一種。GEM膜板的微孔結構在電勢差下能夠產生強大的電場，在充滿特殊工作氣體的環境下，若微孔周圍出現電離電子，孔內將發生電子雪崩倍增過程，從而實現信號的放大，進而實現對物理過程的探測。

氣體電子倍增器(Gas?Electrons?Multiplier，簡稱GEM)多孔膜板，簡稱GEM膜板。GEM膜板典型結構參數為絕緣厚度50μm，孔徑70μm，孔間距140μm，銅厚3～5μm的聚酰亞胺雙面撓性板。目前國際上只有歐洲核子研究組織(CERN)的工業控制和工程部(IndustrialControlsEngineering，EN-ICE)，以及少數有專利授權的機構能提供此類GEM膜板。

厚型氣體電子倍增器(Think?Gaseous?Electros?Multiplier，簡稱THGEM)，是以色列科學家A.Breskin在GEM基礎上發明的，其結構特點與GEM類似，但所使用的材料是傳統PCB生產中使用的雙面覆銅箔材料比之GEM膜板要厚很多。2009年專利的第一作者在與中國科學院大學合作新型氣體探測器項目時利用現有PCB技術進行改進，最終成功試制出第一片國產THGEM膜板，打破國際壟斷，填補國內空白，因此在GEM膜板的制作上有一定技術基礎。

隨著探測器技術和傳統制造技術的不斷發展，順應傳統制造技術的多元化趨勢，打破傳統制造工藝的桎梏，實現工藝技術的創新性重組是非常有必要的。本發明所闡述的制作方法也是基于此原因考慮的，并參考航天制造工藝的嚴謹性和高可靠性而形成的面向工業化小批量生產的制造方法。

目前基于此類GEM膜板的探測器在高能物理實驗、高能粒子探測、暗物質探測、醫學成像等多個領域均有廣泛的應用。

發明內容

本發明的目的是為了實現一種小尺寸GEM膜板的工業化制作方法，利用傳統撓性印制電路板材料，基于國內普通PCB加工和整板化學腐蝕技術及設備，利用PCB技術進行改進并依據航天制造工藝的嚴謹性和高可靠性，通過工藝流程設置、檢驗點設置和實際工序操作及設備參數控制等手段，最終實現小尺寸GEM膜板的工業化制作。

本發明中的小尺寸一般指GEM膜板有效使用面積不大于150mm×150mm的GEM膜板，其結構示意圖見附圖2。

為達到上述發明目的，本發明所采用的技術方案為：提供了一種小尺寸GEM膜板的工業化制作方法，其特征在于，通過以下工藝流程實現的：

步驟1下料，利用PCB剪板機按實際GEM膜板尺寸，長方向增加25mm-40mm，寬方向增加15mm-25mm，裁成小塊材料，之后按此尺寸裁切蓋板、墊板；

步驟2光繪底片，利用光繪機光繪生產所使用的底片；

步驟3檢驗1，用計量器具按“米”字形對步驟2中所產生的底片質量進行檢驗；

步驟4加工定位系統，利用設備在板材上加工定位系統；

步驟5表面清洗1，將步驟4加工完的板材放入設備中進行表面清洗；