蚀刻工艺探索

问题描述

研究资料表明，柔性电路板具有质量轻、柔软性好以及可拉伸性强等优点，在医疗电子、可穿戴设备以及航空航天等领域具有广泛的应用；近来，对柔性电路板的加工工艺进行调研，主要的过程为：将覆铜箔作为基材，通过光刻成像或者丝网印刷等方式，形成抗腐蚀图层，后续基于化学蚀刻的方法得到导电线路；近期基于课题需求，对腐蚀法相关的工艺及设备进行了详细的调研、归纳与总结，具体如下所示：

图a-b展示了精密蚀刻具体的应用场景；其中，图a表述为中科院力学所柔性结构与器件力学课题组研发的曲率传感器，相关成果应用于缓冲气囊的安全监测~，左下角展示了曲率传感器的整体效果图；图b展示了精密蚀刻在传感领域的应用：通过应变片表征旋转设备的运行状态；

附录：补充材料

附1、电路板加工方案？

柔性电路板在工业中具有广泛的应用，导电线路的特征尺寸一般是100um-2000um，本部分对相关的加工工艺进行归纳汇总，具体如下所示：

上图表述为柔性电路板具体的加工工艺，主要包含前处理—旋涂—曝光—显影—蚀刻等步骤；1、前处理工艺：采用酒精对基底材料进行擦洗，然后通过砂纸将氧化层进行打磨；2、感光胶涂覆工艺：涂层应该尽可能均匀，另外，为了保证显影质量，需要将感光膜厚度控制到10-30um；3、曝光：该工艺中需要使用掩膜版；4、显影：显影后的实物如右下角所示，将待腐蚀的金属裸露出来；5、蚀刻：制备出目标图案；

附1、掩膜版主要包含塑料掩膜版和玻璃掩模版两种，其中，塑料掩膜版：费用大约200元，可以满足特征尺寸大于25um的场合；（仔细想想，25um这个尺寸很尴尬）；

附2、待加工电路的特征尺寸应该大于感光膜厚度；

附3、调研可知，实验人员还可以通过热转印法制作电路板，具体工艺如下所示：

http://mpvideo.qpic.cn/0bf2byabuaaaoiaiaunqgzqfadwddihaagqa.f10002.mp4?dis_k=cb3fb52e2c8804d36ab079b0a12d2f76&dis_t=1642661654&vid=wxv_1889019729659396099&format_id=10002&support_redirect=0&mmversion=false

附2、高精度应变片加工方案？

调研可知，传感器的特征尺寸一般在800nm-60um间，对腐蚀精度提出了更高的需求，因此，本推文提炼相关的科学技术问题，汇总了工艺参数与腐蚀精度之间的关联，具体如下所示：

1、减小感光胶薄膜厚度，提高蚀刻精度：该过程中需要确定的工艺参数主要包含旋涂机转速、感光胶滴落位置等参数；

2、掩膜版采用玻璃基底，减小初始变形量：该方案加工周期5天左右，报价800元；相较于塑料掩膜版，具有更高的精度，能够加工特征尺寸处于10-25um的传感器；

3、曝光工艺的选择，主要包含：曝光时间（太短效果不佳，太长也不太好），能量，波长等参数；

4、采用光刻机，能够进一步消除掩膜版的制造误差（备选）；

图a表述为感光胶涂覆过程：旋涂工艺中，提高设备的旋转速度，减小感光膜厚度，进而提高显影的精度；图b表述为BG-406曝光机，由中电45所设计、加工、生产及制造；图c表述为玻璃掩膜版，能够加工特征尺寸大于10um的传感器；图d-e展示了光学分辨率检验板，可以进行um级定位；

附1、推测：现有工厂一般采用PET掩膜版，由于PET属于柔性材料，在使用过程中容易变形（温度、外力等因素），因此，腐蚀后的成品精度较差，后续采用激光切割进行二次加工过程中需要较大的工作量；

附2、步入社会后，短短两年间，可能经历各种事情，一部分人赚到一部分钱，也有一部分人理想与追求逐渐磨灭，被社会磨平了棱角；突然在想，什么是幸福~

附3、幸福可能就是有志同道合的朋友，做一些能够真正使得自己喜悦的事情，有归属感~