电磁屏蔽层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽层的制备方法。

背景技术

随着高速芯片的不断开发与应用，信号频率也越来越高，而承载它们的印刷电路板(PCB)或柔性电路板(FPC)等可能会越来越小，从而使得IC器件集成度随之提高。设备的小型化和器件的速度越来越高，使得电子产品中的电磁干扰(EMI)问题也更加严重。

PCBA焊接有高频高速半导体处理器，例如FPGA、CPU、IGBT等电子元件，这类电子元件在工作时，即不希望被外界电磁波干扰，同时又不希望自身辐射出电磁波干扰外界面设备及对人体的辅射危害。因此在生产PCBA时，需要对这类电子元件做电磁干扰(EMI)的屏蔽处理，通常是在电子元件上增设屏蔽层。增设屏蔽层的方式主要有增设金属外壳或物理气相沉积法(PVD)镀膜。增设金属外壳不利于PCBA的小型化，PVD镀膜的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、成本低且省时电磁屏蔽层的制备方法，适用于各种尺寸和大小的半导体器件。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电磁屏蔽层的制备方法，所述制备方法包括：

S1、在工件表面进行等离子处理；

S2、在所述工件表面上制备绝缘层；

S3、利用喷墨设备，依据喷墨图形数据，在所述工件表面喷墨打印形成喷涂层；

S4、在所述喷涂层上制备保护层。

进一步地，喷墨打印所述喷涂层时，所述喷墨设备的喷头倾斜朝向所述工件表面以在所述工件侧面形成喷涂层。

进一步地，在所述工件表面进行等离子处理的区域为局部区域，且在所述工件表面进行等离子处理的区域和形成所述喷涂层的区域重合。

进一步地，喷墨打印所述喷涂层时，选用的墨水为纳米铜浆、纳米银浆、纳米金浆中的一种或多种。

进一步地，所述绝缘层可通过物理气相沉积法或点胶机点胶法制备得到。

进一步地，所述保护层通过喷墨设备喷墨打印制备得到。

进一步地，所述制备方法还包括：在所述工件表面喷墨打印形成喷涂层后，对所述喷涂层进行光固化处理。

进一步地，所述制备方法还包括：在所述喷涂层上制备保护层后，对所述保护层进行固化处理。

进一步地，所述绝缘层的材料为树脂。

进一步地，所述保护层的材料为树脂。

本发明的有益效果在于：本发明采用喷墨打印工艺制备电磁屏蔽层，可以在工件的局部按需要进行电磁屏蔽保护，喷墨打印出来的图形就是实际需要的保护区域，减少物料浪费，达到精准保护；同时针对不同的电磁屏蔽工艺的要求，可以组合使用不同的金属墨水打印不同的屏蔽层；相对于金属外壳电磁屏蔽工艺，喷墨工艺符合工件小型化发展的要求；相对与PVD镀膜工艺，喷墨工艺更简单，无需长周期时间和高成本，更适应于更小区域，同比可降低约25％的总成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为现有技术的喷墨打印设备的喷头和工件的结构示意图。

图2为本申请所示的喷墨打印设备的喷头和工件的结构示意图。

图3为本申请所示的对工件表面进行等离子处理的结构示意图。

图4为本申请所示的对工件表面进行绝缘处理的结构示意图。

图5为本申请所示的在工件表面喷墨打印喷涂层的结构示意图。

图6为本申请所示的在工件表面喷墨打印保护层的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本申请提供一种电磁屏蔽层的制备方法，该制备方法包括：

S1、在工件表面进行等离子处理；

S2、在工件表面上制备绝缘层；

S3、利用喷墨设备，依据喷墨图形数据，在工件表面喷墨打印形成喷涂层；

S4、在喷涂层上制备保护层。

具体的，工件为焊接有高频高速半导体处理器的PCBA板或FPC板等器件，需要说明的是，工件表面包括PCBA板的表面和位于PCBA板上的半导体处理器的表面。

等离子处理是用等离子枪轰击工件表面，工件表面会形成凹凸结构，降低了表面的光滑度，从而改善后续绝缘层和喷涂层在工件表面上的附着力，且有利于在工件表面形成更加均匀的绝缘层和喷涂层，提高电磁屏蔽层的稳定性能。

此外，等离子处理也能清洁工件表面，去除工件表面的脏物，提高表面清洁度。

等离子处理使用低温等离子。在使用低温等离子处理工件表面时，通过等离子体不断轰击工件表面，同时会产生微观的剥离效果，调整离子轰击时间，可以调整剥离深度，以达到表面清洁的效果。低温等离子只作用于工件表面，而且作用一般是纳米级的，因此不会影响工件的性质。

在实际制备过程当中，把等离子喷枪安装在第一道工序，工件被安装在工件平台上，在完成定位后，驱动等离子喷枪对工件进行表面处理即可，操作简单。

需要说明的是，在工件表面进行等离子处理的区域为局部区域，且在工件表面进行等离子处理的区域和形成喷涂层的区域重合。该局部区域即为需要形成喷涂层的特定区域，也就是工件表面实际需要制备电磁屏蔽层的区域。只进行局部等离子处理，从而节省制备时长，提高效率。

喷墨打印喷涂层时，选用的墨水为纳米铜浆、纳米银浆、纳米金浆中的一种或多种，关于墨水的选择不仅限于此，还可以为其他材料，在此不一样列举。本实施例中，选取银浆墨水，既能得到导电性良好的喷涂层，也能保证较低的成本。

也就是，喷涂层为导电材料，在工件表面打印喷涂层时，一般是进行局部打印或全部打印，由于工件表面包含其它的电子元件，当在进行喷涂层打印时，由于喷涂层的导电性，喷涂层与工件的其他电子元器件会导通，为此，在制备喷涂层之前，在工件表面进行绝缘处理。

绝缘层可通过在工件表面涂布的方式制备得到，涂布的方式包括物理气相沉积法或点胶机点胶法等。绝缘层的材料为树脂类等不导电材料，比如，聚酰亚胺树脂，在此不一一列举。绝缘层的厚度在此不做具体限定，根据实际需要进行设置即可。

在实际制备过程当中，把涂布绝缘层安装在第二道工序，同样也是将工件放置在工件平台上，在完成定位后，驱动点胶机等涂布装置对工件平台上的工件进行绝缘涂布。

需要说明的是，而在做绝缘处理时，可在工件的大部分区域做绝缘处理，另一种是为了配合喷涂层，只做部分区域的绝缘处理，此时，只在不需要喷墨打印喷涂层的区域做绝缘处理。

喷涂层通过喷墨设备的喷头将预制的银浆墨水按需均匀的喷涂至工件表面上。在喷墨打印过程当中，需要一系列的配套以完成喷墨打印。

首先进行图形处理，图形处理主要是将用户的文件，转换为喷墨打印设备可以接受的数据文件。在图形处理过程当中，需要对文件中需要打印的部分进行区块定位和数据优化处理，以控制打印所需的厚度。

文件中的需要打印的区块位置，要与工件上的位置进行对应，确保数据能被准确的喷印到指定区域。在进行数据对位时，先要确定需要打印的开窗区域与设备XY零点的关系，同步在计算机中软件中建立1：1虚拟对应关系。使得打印数据也具备XY零点以及外框的相关信息，在发送数据前，对软件的XY零点与设备的XY零点进行校正，最终实现在打印数据与被打印区域的对应。

所形成的图形可以理解为正负片，正片数据与负片数据会分别发往不同的功能单元。如在做等离子处理时，由于等离子处理后的效果是为了更好提高喷涂层的附着力，因此等离子处理的区域与喷墨打印的数据区域相同。

而在做绝缘处理时，所需要的数据区域一般会有两种选择，一种大部分区域做绝缘处理，另一种是为了配合喷墨打印，只做部分区域的绝缘处理，当只做部分区域的绝缘处理时，区域数据正好与喷墨打印的区域相反。

数据优化处理，以更好的控制打印膜层厚度。根据喷墨打印精度的特点，直接计算出在单位面积内，形成固定膜层厚度的墨点数量，从而控制喷头准确打印出指定的膜层厚度。为了让打印膜层更加均匀，会将总喷墨量分为多次喷印。

经过前两道工序处理后的工件，被传输线送至喷墨打印工位，进行喷墨打印。

将转换后的数据文件，发送至喷头，根据数据驱动喷头进行打印。喷墨打印时需要配合运动控制来完成喷墨，该喷墨打印设备中共有六个驱动件。

第一驱动件用于驱动喷头在水平面上移动，由于打印的幅宽大于喷头的最大打印宽度，或是为了增加区域的喷墨量，故而使用其位移喷头。当需要打印的幅宽大于喷头宽度时，而且喷头每次打印的条带宽度等于或小于喷头实际宽度，那么需要将数据条带进行多次拼接，以完成规定的打印幅宽。

在进行数据条带拼接时，就需要第一驱动件按指定的距离进行位移，配合数据条带的拼接。很显然，第一驱动件的单次的位移距离与喷头打印宽度相等，当为了提升区域打印的墨量或是精度时，还需要对单个喷头的数据条带进行细分，每增加一次细分，理论上可以提升近一倍的墨量或精度，同时带来的变化则是喷头单次打印的宽度被缩减至一半，同时第一驱动件驱动喷头位移的距离也缩小一半，同步完成原尺寸喷印时，则需要多一倍的拼接次数。

第二驱动件用于驱动工件移动，以控制喷头数据条带长度方的尺寸。数据条带为长X宽，宽度方向由第一驱动件来进行控制。长度方向则由第二驱动件来进行控制，第二驱动件的位移距离是由数据条带给出，并分发给第二驱动件驱动控制器，公式为：L＝25.4/DPI X像素量。第二驱动件的运动速度与喷头的工作频率和当前的打印精度有着直接关系，公式为：V＝25.4/DPI X工作频率，从公式上可以看出，第二驱动件的工作速度与打印精度呈反比，与工作频率呈正比。第二驱动件在运动时，为更加精准的控制墨点的滴落位置，需要实时采集第二驱动件的位置信息，根据第二驱动件的位置信息来触发喷头进行喷点。

第三驱动件用于驱动喷头在高度方向移动，用于控制喷头与工件表面之间的距离。由于喷头喷射出的墨滴，在离开喷嘴后在一定的范围内会有墨滴偏转，偏转也会进一步影响墨滴的滴落位置，为了让墨滴更接近于真实位置，因此设立第三驱动件来改变喷头与工件之间的距离，控制墨滴的喷射距离。

请参见图1，在以往的喷墨打印过程当中，喷头1的喷嘴是垂直于工件200表面，此种方式通过墨滴出口的初速度结合墨滴的重力加速度可以让墨滴垂直喷射于工件200表面。电磁屏蔽层只能形成在高频高速半导体处理器或是PCBA表面。工件200上的高频高速半导体处理器相对于PCBA基板具有较高的厚度，在采用垂直喷射时，工件200侧面无法被喷射到。

请参见图2，本实施例中，喷墨打印喷涂层时，喷墨设备的喷头1倾斜朝向工件200表面以在工件200侧面形成喷涂层。喷头1设置有两个，第四驱动件(未示出)和第五驱动件(未示出)是用来控制喷头1的倾斜角，第四驱动件和第五驱动件分别驱动一个喷头1的垂直喷射旋转成为倾斜喷射，可以使工件200垂直侧面得到喷涂。第四驱动件与第五驱动件在倾斜角时，设置为对称倾斜排布时，则可以实现对工件200两个相对的平行侧边进行同时喷涂。

关于喷头1的倾斜程度，喷头1的中轴线与工件平台表面形成有夹角，具体的，喷头1的中轴线如图2中的a所示，喷头1也是沿着中轴线a所示方向喷出油墨。工件平台的表面所在面如图2中的方向b所示。为了后续叙述方便，该夹角称为夹角A。

夹角A的范围为1°-45°，也就是喷嘴朝向工作台倾斜设置，通过改变喷嘴朝向工件200的倾斜角度，将原来垂直于工件200表面调整至倾斜设置，通过改变夹角A的大小，使得喷射出来的液滴可以均匀的喷涂在工件200的侧面。喷头1的倾斜程度可由驱动件驱动进行改变。

喷头1倾斜朝向工件200表面以对应在工件200的侧面和表面进行喷墨打印，提高打印效率，在工件200的凸起或凹部的侧面和上表面都形成有电磁屏蔽层，以提高工件200的屏蔽效果，减小外界电磁波的干扰，同时减低工件200自身辐射出电磁波干扰。

第六驱动件驱动工件平台旋转，使工件跟随工件平台旋转一定的角度，一般是45°。当喷头倾斜喷射工件时，可以很好的在工件侧面喷涂，但当工件的侧边与喷头形成的喷射面相互平行时，倾斜喷射的喷头只能在工件的两个相对的平行侧边进行喷涂，一次喷涂只能做到两条侧边的喷涂。通过旋转平台，让工件产生45°的旋转，此时工件的相邻两条侧边与喷头由平行状态变为45°相关状态，喷头一次喷墨时，可完成两条侧边的喷涂，同理对称排布另一组喷头也可以随同一起喷涂方形工件的另外两侧边。

当然也可以在平台上直接将工件按一定的角度排放，以实现第六驱动件的工作，此种方式比适用于矩形或方形工件。但是针对PCBA类的产品，异形工件或是不同工件的排布方式都有着不同的差异，因此需要第六驱动件来配合喷墨打印，共同来完成特殊工件的的喷涂，因此随着工件与喷头的夹角不同，第六驱动件在旋转的时角度也会不同，保持工件侧边与喷头的夹角，确保喷涂的可靠性以及完整性。

电磁屏蔽层的制备方法还包括：在工件表面喷墨打印形成喷涂层后，对喷涂层进行光固化处理。喷头在工件表面喷涂墨水后，还需要对工件上的墨水进行固化，将喷涂层从液态转化成固态，从而形成结膜，避免液态的墨水在重力等作用下移动而分布不均，导致形成膜厚度不均匀。

故此，墨水中含有UV光敏树脂，通过设备的UV固化灯的照射，光敏树脂发生光化反应，以在工件表面形成结膜。其中，固化操作为现有技术，在此不再赘述。

光固化与喷墨打印是在同一台设备上面完成，可实现光固化速度与喷墨打印的的速度相互配合，光固化次数也可以跟随喷墨打印的次数相互配合。

喷涂层中的银等金属材料长期暴露在空气中，易被氧化，从而影响性能，故在喷涂层的表面增加一层保护层。保护层的材料为树脂等不导电高分子材料，在此不一一列举。保护层的厚度在此不做具体限定，可根据实际需要进行设置。

保护层通过喷墨设备喷墨打印得到。保护层的打印方式与喷涂层的打印数据内容和打印方式基本相同，在此不再赘述，不同之处在于保护层打印次数与喷涂层的打印次数不同，保护层的具体打印次数根据实际需要进行设置。

电磁屏蔽层的制备方法还包括：在喷涂层上制备保护层后，对保护层进行固化处理。固化处理方式和喷涂层的固化处理方式相同，在此不再赘述。

下面以具体实施例对电磁屏蔽层的制备方法进行详细介绍。

实施例一

步骤一、请参见图3，将工件200安装在具有等离子喷枪3的工作平台2上，在完成定位后，驱动等离子喷枪3对工件200进行表面处理，其为现有技术，具体参数根据实际需要进行设置。

步骤二、请参见图4，将工件200移动至安装有点胶机4的工作平台2上，完成定位后，驱动点胶机4对进行绝缘涂布，具体操作为现有技术，在此不再赘述。

步骤三、请参见图5，工件200移动喷墨打印设备100的工作平台2上，启动喷墨打印设备100，依据喷墨图形数据，在工件200表面和侧面打印喷涂层并进行固化，打印和固化喷涂层的方法呈上述，不再赘述。

步骤四、请参见图6，工件200保持在喷墨打印设备100的工作平台2上，动喷墨打印设备100，依据喷墨图形数据，在工件200表面和侧面打印保护层并进行固化，打印和固化保护层的方法呈上述，不再赘述。

其中，每个步骤涉及的设备的工作平台2可对接成流水线，在工作平台上设置有传送机构5，以将工件在完成上一步骤处理后，移动至下一步骤处理，自动化程度高，操作简单。该传送机构5可为传送带、传送链等结构。

综上，本发明采用喷墨打印工艺制备电磁屏蔽层，可以在工件的局部按需要进行电磁屏蔽保护，喷墨打印出来的图形就是实际需要的保护区域，减少物料浪费，达到精准保护；同时针对不同的电磁屏蔽工艺的要求，可以组合使用不同的金属墨水打印不同的屏蔽层；相对于金属外壳电磁屏蔽工艺，喷墨工艺符合工件小型化发展的要求；相对与PVD镀膜工艺，喷墨工艺更简单，无需长周期时间和高成本，更适应于更小区域，同比可降低约25％的总成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。