一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板及其制造和拼接方法

技术领域

本发明涉及GEM膜板技术领域，并具体涉及一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板及其制造和拼接方法。

背景技术

1997年，欧洲核子中心(CERN)的物理学家Fabio Sauli发明了气体电子倍增器，用于实现电子倍增，GEM探测器是微结构气体探测器研发比较成功的一种。GEM膜板的微孔结构在电势差下能够产生强大的电场，在充满特殊工作气体的环境下，若微孔周围出现电离电子，孔内将发生电子雪崩倍增过程，从而实现信号的放大，进而实现对物理过程的探测。

厚型气体电子倍增器(ThinkGaseousElectros Multiplier，简称THGEM)，是以色列科学家A.Breskin在GEM基础上发明的，其结构特点与GEM类似，但所使用的材料是传统PCB生产中使用的双面覆铜箔材料，比之GEM膜板要厚很多。2009年发明人在与中国科学院大学合作新型气体探测器项目时利用现有PCB技术进行改进，最终成功试制出第一片国产THGEM膜板。因此在THGEM膜板的制作上有一定技术基础。

目前，基于此类THGEM膜板的探测器在高能物理实验、高能粒子探测、暗物质探测、医学成像等多个领域均有广泛的应用。

随着探测器技术和传统制造技术的不断发展，顺应传统制造技术的多元化趋势，打破传统制造工艺的桎梏，实现工艺技术的创新性重组是非常有必要的。

发明内容

本发明所阐述的制作方法及拼接方法也是基于上述原因考虑的，并参考航天制造工艺的严谨性和高可靠性，从工业制造的角度出发形成的面向工业化小批量生产的制造方法。

本发明的目的是为了实现一种带金属化孔的大尺寸THGEM多孔膜板的制造及拼接。为此，本发明首先提供一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板，利用两次图形转移分别完成对电极孔的加工和对极板图形的加工，且利用湿膜作为最终抗蚀层来保护表面铜箔，使蚀刻液仅能从小孔侧向进行腐蚀。利用对蚀刻速度的调节可以实现各类rim(孔口绝缘环)的制作，且由此rim的均匀性更好。此外，利用数控铣床的控深铣及0欧姆的电阻将不同的THGEM的电极连接成一个整体，最终实现大尺寸的THGEM板的拼接，为高能物理探测领域提供助力。

本发明中的大尺寸指的是拼接后的整体有效面积，优选的，本发明最终状态的THGEM板是将诸如6个有效面积为40cm×40cm的大尺寸THGEM板拼接成有效面积为40cm×240cm的大型THGEM板。

具体的，本发明的目的是通过以下方案实现的，一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板，主要包括电极板、极板图形、极板金属化孔(电极孔)、表面涂镀层及安装孔；其中，所述极板金属化孔是通过第一次图形转移、干膜保护以及金属化孔电镀铜的操作获得；所述极板图形由矩阵非金属化孔组成，是通过湿膜保护、第二次图形转移、蚀刻极板图形、钻矩阵排孔、蚀刻rim及退湿膜的操作获得；其中，所述表面涂镀层为经全板沉铜、湿膜保护表面铜箔和全板镀金处理后获得的表面覆层。

由于金属化孔的存在，所以需要二次图形转移，第一次图形转移仅转移2个金属化孔的焊盘，第二次图形转移为极板图形转移。第一次图形转移的媒介为感光干膜，第二次图形转移的媒介为感光湿膜。

优选的，本发明的THGEM膜板中，首先完成对所述极板金属化孔的加工后再进行对所述极板图形的加工。

优选的，所述矩阵非金属化孔的孔径与THGEM膜板的板厚比一般为1∶1。每个非金属化孔与相邻的两个非金属化孔可组成一个正三角形，正三角形的边长为孔径的2倍。本发明中，优选的，THGEM膜板板厚为0.4mm，矩阵非金属化孔成正三角形排列，则孔与孔圆心间距为0.8mm，非金属化孔孔径为0.4mm。

进一步的，为了获得更大尺寸的THGEM膜板，本发明的一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板是由多块(N块，N≥2)上述组成的膜板拼接而成的大型THGEM膜板。其中，大型THGEM膜板可分为两种组成形式：一种为用于拼接的各膜板均具有相同的(上述)组成，另一种分为主膜板(至少一块)和副膜板的形式。其中，主副膜板形式的大型THGEM膜板中，主膜板具有所述极板金属化孔，其他膜板(副膜板)无需具有所述极板金属化孔。

分主副膜板拼接的大型THGEM膜板还包括连接电阻(如，N-1块等)，用于将多块(所有)所述大尺寸THGEM膜板连接成一个整体。

优选的，多块膜板大小相同，但主膜板(一般也为末端膜板)与末端膜板(副膜板)上设计的极板金属化孔和极板图形与其他膜板不同，采用不同的绘制底片实现各自的加工。

优选的，所述拼接通过铣台阶槽、涂胶、对位拼接和焊接电阻来完成。

此外，本发明的另一目的是通过以下工艺流程还提供一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板的制造及拼接方法，该方法包括如下步骤：

(1)下料：按实际THGEM膜板尺寸在长方向和宽度方向上分别进行一定的增加后进行取材剪裁，裁成小块电极板的板材；并按此尺寸裁切盖板和垫板；

(2)光绘底片并检验：在底片上绘制工艺边、定位靶标、角线、实际图形及产品信息等信息；其中，制膜板的光绘用的图形转移底片一共为4张；其中，2张用于金属化孔的单独制作，配合干膜进行曝光显影使用；另2张用于极板图形制作，配合湿膜进行曝光显影使用；绘制完成后对底片进行过程检验；

(3)加工定位系统：在板材上加工定位系统(安装孔)；

(4)打极板金属化孔：在板材上加工所需的极板金属化孔；

(5)全板沉铜：对所有电极板的板子进行沉铜操作；铜箔沉积厚度为3～5μm；

(6)第一次图形转移：在需制作极板金属化孔的板材上进行贴干膜底片操作，随后利用底片进行曝光、显影，将金属化孔焊盘显露出来，完成第一次图形转移；

(7)电镀金属化孔：对步骤(6)获得的电极板进行金属化孔电镀铜；

(8)退干膜并检验：将步骤(7)获得的电极板进行干膜退除并进行检验；

(9)印湿膜：采用液态感光抗蚀剂作为湿膜材料进行表面湿膜印刷，并进行湿膜半固化；

(10)第二次图形转移：将底片与板材根据绘制的定位进行对位并固定，随后进行曝光操作，去除底片后将产品进行显影，露出需要腐蚀掉的铜箔，完成第二次图形转移；

(11)蚀刻极板图形：利用蚀刻溶液将板材上下表面裸露铜箔进行腐蚀；

(12)钻矩阵排孔：将步骤(11)获得的板子通过叠板后固定在数控钻床上进行矩阵非金属化孔的钻孔；

(13)蚀刻rim：对步骤(12)获得的矩阵非金属化孔孔口的侧壁金属进行蚀刻；

(14)退湿膜：将步骤(13)获得的板子进行浸泡退湿膜操作；

(15)专检；

(16)表面镀金：利用镀金工艺导线对板子进行全板镀金，并刻除极板处镀金工艺导线；

(17)清洗吹干；

(18)外形加工：在数控钻铣床上对步骤(17)获得的极板进行外形加工；

(19)表面处理，以获得本发明的一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板；

(20)铣台阶槽：对各待拼接膜板的拼接边使用控深铣进行加工，以形成拼接台阶槽；

(21)涂胶：对拼接台阶槽涂胶；

(22)对位拼接；

(23)固化；

(24)焊接电阻：在拼接膜板之间焊接连接电阻(0欧姆电阻)；

(25)终检；

(26)包装。

其中，步骤(2)和步骤(8)的检验为过程检验，步骤(15)、(25)中为第三方检验。

具体的，上述步骤的具体操作和相应的优选示例参数为：

(1)、下料

主要板材一般选用FR-4材料，板厚应选择与THGEM板孔径一致为宜(例如，0.4mm)，铜箔厚度的选择应考虑rim的实际需求及可操作性，优先选用18微米。利用印制电路板(PCB)专用剪板机按实际产品尺寸，在长方向增加30mm、宽方向增加20mm来进行剪裁，裁成小块板材。剪板机为上海第四锻压机厂的Q11-3X1200型剪板机；之后按此尺寸裁切盖、垫板。此处，PCB剪板机可以是立式或卧式剪板机的任意一种。盖板为酚醛树脂盖板、薄型铝盖板、或0.2mm的双面覆铜箔环氧树脂玻璃布板中的任意一种；垫板为高密度木纤板、酚醛纸垫板、或0.2mm的双面覆铜箔环氧树脂玻璃布板中的任意一种。需要特别说明的是，为了更好地控制步骤(13)蚀刻rim的质量，将表面铜箔的厚度控制在18微米为宜，可使用18微米铜箔的板材，或者也可选用35微米的铜箔并在步骤(1)后面独立添加一道减薄工序，其目的是将35微米铜箔用化学蚀刻的方法(蚀刻机)减到全板18微米的铜箔厚度，蚀刻方法及蚀刻设备与步骤(13)相同。

(2)、光绘底片并检验

利用光绘机光绘生产所使用的底片，底片上存在工艺边、定位靶标、角线、实际图形及产品信息；工艺边为“回”字形，在底片最外围，工艺边每边宽度为15mm，整个底片的工艺边必须完全覆盖步骤(1)中裁切完的板材的边缘，确保底片与板材平行上下叠放时，板材所有边缘均处于工艺边15mm宽度的范围之内；定位靶标为双环加中心十字线结构，双环的内环直径与定位销直径一致，一般为Φ1.2mm、Φ1.5mm、Φ2.55mm三个尺寸中的任选一种；定位靶标分布在角线的外侧，数量3至5个，用以限定有效加工面积和定位；角线为两条相互垂直、长度为5mm的实线，其位置是以实际产品外边框为基点向四边各延长5mm所形成的矩形的四个顶角；产品信息主要分布自图形的上下两边，上边的信息主要是产品名称、制作日期、生产单位等信息；下边的信息主要是步骤(1)中裁板的最终尺寸、有效电镀面积、拼版相对坐标；

出于可靠性考虑，光绘机应选择PCB专用光绘机，设备主要为深圳市东方宇之光电子科技有限公司的SIEC-9600型光绘机，曝光段和显影段一体的，宜优选使用分辨率6000dpi以上的光绘机；底片为菲林底片，厚度0.1mm。

由于THGEM膜板为带金属化孔的产品，因此，为了配合制造工艺，光绘用的图形转移底片一共需要4张。其中，2张用于金属化孔盘的单独制作，顶层1张，底层1张，配合干膜进行曝光显影使用，因此底片为阳片；另2张用于板材图形的制作，顶层1张，底层1张，配合湿膜进行曝光显影使用，因此底片为阴片。

在底片制作完成后，利用PCB专用底片打靶机，在底片上将定位靶标的内环孔钻透，设备主要为光线电脑科技有限公司的TDZ-600A型底片打靶机。打靶机的刀具直径与定位靶标内环直径一致。

检验：此处检验为过程检验，主要是使用放大10倍的目镜在透图台上对步骤(2)中光绘完的底片进行检查，并对底片进行必要的检修，确保底片符合质量要求。

(3)、加工定位系统(打定位孔)

按提供的工程文件，利用设备在步骤(1)裁定的板材上加工定位系统。定位系统的分布与步骤(2)中靶标的分布一致；其孔径应根据步骤(10)中定位销钉的直径来进行钻孔且与步骤(2)中定位靶标的内环直径一致。加工定位系统的设备为工业用PCB专用高精度数控钻床的任意一种，这里使用的是德国思茂公司的LIN5-180型五头数控钻床，转速达到120000rpm，定位精度0.02mm，进给速度3.0m/min。打定位孔时，板材固定在数控钻床上加工前需要进行叠板保护；叠板是按盖板、产品、盖板、产品、……垫板的形式从上到下平行对齐叠放，并利用胶带将四边贴紧固定，产品与产品之间由盖板隔开，最下层为垫板，每次叠板正式产品(电极板板材)不超过3个。

(4)、打极板金属化孔

为了能与提供电极电压的弹性探针完美适配(探针直径0.15mm)、且使探针不可穿孔而过，在待设金属化孔的板材上的钻孔获得的金属化孔的尺寸设定为孔径为0.3mm，最终经电镀形成金属化孔后，成孔孔径值控制在0.1mm以内。所使用钻孔的设备与步骤(3)相同。

(5)、全板沉铜

使用印制电路板沉铜生产线对所有板子进行沉铜操作。铜箔沉积厚度3～5μm(此处，为了蚀刻便利，本发明的金属化孔制作时只进行全板沉铜操作，不进行全板镀铜操作，全板沉孔厚度为3～5μm)。

(6)、第一次图形转移

将步骤(5)中获得的板子放入PCB刷板机中进行表面清洗。之后在黄光区将清洗完的板子放入至圣公司CSL-M25E贴膜机上进行贴干膜底片的操作，贴膜机温为105℃。利用阳片底片在至圣公司的UVE-M520曝光机上进行曝光，之后利用巨龙公司的JL-2010GX-I干膜显影机进行显影，最终将极板上的金属化孔焊盘显露出来，其余地方用干膜进行保护，完成第一次图形转移。

(7)、电镀金属化孔

将步骤(6)的板子放入印制板电镀生产线上进行金属化孔电镀铜，镀金电流密度使用2.0A/m

(8)、退干膜并检验

将步骤(7)中的板子放入印制板退膜机内进行干膜退除，溶液成分为1wt％的碳酸钠溶液，喷淋速度为0.8m/min。

检验：此处检验为过程检验，主要是使用金五环公司的JK-20印制板检孔镜对极板金属化孔孔化状态进行检查。

(9)、印湿膜

将步骤(8)的板子(和步骤(5)获得的副膜板的板子)放入PCB刷板机中进行表面清洗。之后在黄光区使用液态感光抗蚀剂作为湿膜(例如，太阳公司牌号为1550)对产品进行表面湿膜印刷，使用硬度为60-80的刮刀将湿膜均匀地涂覆在板子表面，之后放入烘箱进行湿膜半固化，烘烤温度为75℃。

(10)、第二次图形转移

印完湿膜的板材在黄光区内进行图形转移。利用阴片底片的定位靶标、板材上的定位孔和透图台以及10倍手持目镜来通过定位销钉进行对位。之后将固定好的板材和底片一同放入PCB专用曝光机中进行曝光操作，曝光完后将底片和销钉去除，将产品放入PCB专用显影机进行显影，露出需要腐蚀掉的铜箔，完成第二次图形转移。其中，显影液主要成份为3wt％～5wt％的碳酸钠或氢氧化钠溶液，喷淋速度0.8m/min，曝光显影的主要工序及设备与步骤(6)相同。之后将板子放入115℃烘箱内进行全固化。

(11)、蚀刻极板图形

利用蚀刻溶液将板材上下表面裸露铜箔进行腐蚀，铜箔腐蚀采用喷淋方法。使用巨龙公司的PCB碱性蚀刻机对铜箔进行蚀刻，蚀刻液的主要成分是CuCl

(12)、钻矩阵排孔

将步骤(11)获得的板子进行叠板，最上层盖板是O.1mm厚的铝片或0.2mm的双面覆铜箔环氧树脂玻璃布板中的任意一个，中间层是步骤(11)中的板子，最下层为垫板；将其用胶带进行四边固定，用销钉机在板子两侧(外延增加长度处)打上销钉孔，孔径直径为3.175mm。用直径为3.175mm的销钉穿入销钉孔并将其固定在数控钻床上。使用德国Schmollmaschinen公司的五头数控钻床进行矩阵非金属化孔的钻孔。钻孔钻头直径为0.4mm，钻速为120000r/min，进给速度为2.6m/min。为了确保钻孔质量，钻头需设置一个适中的使用寿命，钻头寿命设置为3000。

(13)、蚀刻rim

使用PCB碱性蚀刻机对矩阵非金属化孔孔口的侧壁金属进行蚀刻，蚀刻设备与蚀刻溶液配比与步骤(11)相同，根据客户需求的最终rim数值对使用的蚀刻段、蚀刻速度和蚀刻次数进行微调。

(14)、退湿膜

先将步骤(13)中的板子放在10wt％的氢氧化钠溶液中浸泡30min，然后放入退膜机中进行退膜，退膜液为1wt％的碳酸钠溶液，喷淋速度为0.8m/min。

(15)、专检

利用500倍金相显微镜对蚀刻的rim进行专检，确保rim尺寸满足要求。

(16)、表面镀金

将步骤(14)的板子放入PCB刷板机中进行表面清洗，之后利用镀金工艺导线对板子进行全板镀金，所镀金为电镀纯金，镀金厚度根据客户需求而定(如，600nm～800nm)。之后刻除极板处镀金工艺导线。

(17)、清洗吹干

将步骤(15)的板子放入PCB刷板机中进行表面清洗，并快速用压缩空气进行表面吹干。

(18)、外形加工

将清洗后的板子叠放在大量公司的数控钻铣床上，上层是铝盖板或树脂盖板中的一种，中间层放产品板，底层放垫板，用胶带固定在数控钻铣床上，根据提供的外形加工程序将极板外形加工出来，之后放入PCB成品清洗机中进行表面清洗。

(19)、表面处理

根据客户需求对产品表面按客户要求进行相应的处理，以获得本发明的一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板。

(20)、铣台阶槽

利用编程控制铣床动作，使用控深铣进行加工，控深厚度为THGEM板厚度的1/2。控深铣路径边缘与THGEM膜板边缘(孔)的距离补偿为一个孔的直径距离(即0.4mm)，控深铣所适用的钻头直径为1.0mm，因此编程时路径补偿需考虑钻头所消耗的直径(即，路径为距边缘孔0.4+0.5mm)。需要格外注意的是，该产品最终形态的拼接至少需要6个同类产品进行拼接的，因此头尾末端两片THGEM板仅进行单边台阶槽加工，其余4片THGEM板则需要进行双边台阶槽加工。

(21)、涂胶

在台阶槽截面涂覆环氧树脂胶(得力公司的快干型强力胶)。

(22)、对位拼接

将步骤(21)中的板子以台阶对台阶的拼接方式相互拼接在一起形成一个大型THGEM板。对位拼接后用干净的无尘布擦去多余的胶，注意不能擦入THGEM板的矩阵非金属化孔内。

(23)、固化

在室温环境下静止固化1个小时。

(24)、焊接极板

在每个极板与极板之间(主副膜板、副副膜板之间)焊接一个0欧姆电阻将整个极板形成一个整体。除此之外，还可以使用6通道同时单一供电进行极板工作(即，6块相同组成的膜板)，但该方法需要单独焊接多路供电电路。

(25)、终检

检验人员戴上手套，使用10倍目镜对最终产品的表面进行质量检查，利用X荧光测厚仪对产品的金厚度进行抽检。

(26)、包装

用真空塑封机对产品进行抽真空包装，包装时必须使用同等大小的盖垫板以避免抽真空时带来的不必要的表面损伤。需要注意的是，如果根据具体需求，可以在步骤(19)操作后即可进行包装，步骤(20)至步骤(24)可在客户使用环境中进行二次操作。

本发明的有益之处在于利用PCB生产设备进行THGEM板制作，制作流程中所使用的设备均为工业化生产用设备，参数设置及设备操控方便。

本发明采用两次图形转移分别完成对电极孔的加工和对极板图形的加工，且利用湿膜作为最终抗蚀层来保护表面铜箔，使蚀刻液仅能从小孔侧向进行腐蚀。利用对蚀刻速度的调节可以实现各类rim的制作，且rim的均匀性更好。此外，利用数控铣床的控深铣及0欧姆的电阻将不同THGEM的电极连接成一个整体，最终实现大尺寸的THGEM板的拼接，为高能物理探测领域提供助力。

附图说明

图1是本发明的一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板的拼接主体结构示意图。

图2是本发明的一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板的制造及拼接方法的工艺流程图。

图3是本发明的一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板的制造及拼接方法中控深铣截面示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明的“一种带金属化孔的大尺寸THGEM膜板及其制造及拼接方法”作进一步地说明。

以下是结合图1-3和具体实施例对本发明作具体的介绍。

实施例1

参见图1，本实施例具有一块主膜板和5块副膜板，共6块电极板100。均具有金属化孔相同组成的膜板(即，本实施例中的主膜板)的实施例较为简单，在此不再赘述，需要注意的是，拼接后需要单独焊接多路供电电路。

1、下料

使用双面覆铜箔环氧树脂玻璃布板(FR-4)，板厚0.4mm，每面铜箔厚度18μm，下料尺寸400mm×400mm，共下10件，作为THGEM板主体板材；使用双面覆铜箔环氧树脂玻璃布板，板厚0.4mm，铜箔厚度18μm，下料尺寸400mm×400mm，共下20件，作为盖板和垫板。

2、光绘底片

利用光绘机绘制图形转移所使用的底片，其中两张用于主膜板的第一次图形转移，为阳片；另两张用于第二次图形转移，为阴片。

检验：此处检验为过程检验，主要是使用放大10倍的目镜在透图台上对4张底片进行检查，并对底片进行必要的检修，确保底片符合质量要求。

3、打安装孔

按提供的工程文件，利用设备在板材上加工定位系统(安装孔1)。定位系统的分布与步骤2中靶标的分布一致；其孔径应根据步骤10中定位销钉的直径来进行钻孔且与步骤2中内环直径一致；加工设备为德国思茂公司的LIN5-180型五头数控钻床，转速达到120000rpm，定位精度0.02mm，进给速度3.0m/min；板材固定在数控钻床上加工前需要进行叠板保护；叠板是将0.2mm厚的薄板、0.4mm厚的产品、0.2mm厚的薄板、0.4mm厚的产品、0.2mm厚的薄板，从上到下平行叠放，并利用胶带将四边贴紧固定。实施例盖垫板选用的都是0.2mm厚的双面覆铜薄环氧树脂玻璃布板，即0.2mm厚的薄板；由于THGEM产品厚度是0.4mm厚的，因此叠板正式产品只能叠2个。

4、打极板金属化孔10

为了能与提供电极电压的弹性探针完美适配，并满足可制造性要求，制主膜板的板材上的小孔打孔尺寸为0.3mm。

5、全板沉铜

使用印制电路板沉铜生产线对步骤4中的板子进行沉铜操作。铜箔沉积厚度3～5μm。

6、第一次图形转移

将步骤5的板子放入PCB刷板机中进行表面清洗。之后在黄光区将清洗完的主膜板板子放入至圣公司CSL-M25E贴膜机上进行贴干膜操作，贴膜机温为105℃。利用阳片底片在至圣公司的UVE-M520曝光机上进行曝光，之后利用巨龙公司的JL-2010GX-I干膜显影机进行显影，最终将极板上的金属化孔10焊盘显露出来，其余地方用干膜进行保护，完成第一次图形转移。

7、电镀金属化孔10

将步骤6的板子放入印制板电镀生产线上进行金属化孔10电镀铜，镀金电流密度使用2.0A/m

8、退干膜并检验

将步骤7中的板子放入印制板退膜机内进行干膜退除，溶液成分为1％的碳酸钠溶液，喷淋速度为0.8m/min，将表面干膜退除干净。

检验：此处检验为过程检验，主要是使用金五环公司的JK-20印制板检孔镜对极板金属化孔10孔化状态进行检查，最终极板金属化孔10孔化后的孔径为0.08mm左右。

9、印湿膜

将步骤8的主膜板板子和步骤5的副膜板板子放入PCB刷板机中进行表面清洗。之后在黄光区使用太阳公司的液态感光抗蚀剂(湿膜)牌号为1550，对步骤8中的产品进行表面湿膜印刷，使用硬度为60-80的刮刀将湿膜均匀地涂覆在板子表面，之后放入烘箱进行湿膜半固化，烘烤温度为75℃，烘烤时间30min。

10、第二次图形转移

印完湿膜的板材在黄光区内进行图形转移。利用阴片底片的定位靶标、定位销钉、板材上的安装孔1和透图台以及10倍手持目镜来进行对位。之后将固定好的板材和底片一同放入PCB专用曝光机中进行曝光操作，曝光完后将底片和销钉去除，将产品放入PCB专用显影机进行显影，露出需要腐蚀掉的铜箔，显影液主要成份为3％的碳酸钠溶液，喷淋速度0.8m/min，主要工序及设备与步骤6相同。之后将板子放入115℃烘箱内进行全固化，烘烤时间1.5h。

11、蚀刻极板图形

利用蚀刻溶液将板材上下表面裸露铜箔进行腐蚀，铜箔腐蚀采用喷淋方法。使用巨龙公司的PCB碱性蚀刻机对铜箔进行蚀刻，蚀刻液的主要成分是CuCl

12、钻矩阵非金属化孔20

将步骤10的板子进行叠板，最上层是0.1mm厚的铝片或0.2mm的双面覆铜箔环氧树脂玻璃布板中的任意一个，中间层是步骤10中的板子，最下层为垫板；将其用胶带进行四边固定，用销钉机在板子两侧的增加区域打上销钉孔，孔径直径为3.175mm。用直径为3.175mm的销钉穿入销钉孔并将其固定在数控钻床上。使用德国Schmoll maschinen公司的五头数控钻床进行矩阵非金属化孔20的钻孔。钻孔钻头直径为0.4mm，钻速为120000r/min，进给速度为2.6m/min，钻头寿命设置为3000，单片THGEM板共钻0.4mm小孔184094个。本实施例，一共制作了10片THGEM单板，共钻0.4mm小孔1840940个。

13、蚀刻rim

使用PCB碱性蚀刻机对矩阵孔非金属化孔20口的侧壁金属进行蚀刻，蚀刻设备与蚀刻溶液配比与步骤11相同，目标rim值设定为(20±5)μm，使用后半部分蚀刻段，蚀刻速度调到最快5.5，(喷淋)蚀刻2次。

14、退湿膜

先将步骤13中的板子放在10％的氢氧化钠溶液中浸泡30min，然后放入退膜机中进行退膜，退膜液为1％的碳酸钠溶液，喷淋速度为0.8m/min。

15、专检

利用500倍金相显微镜对蚀刻的rim进行专检，rim最终测得尺寸为20μm±5μm，满足客户要求。

16、表面镀金

将步骤14的板子放入PCB刷板机中进行表面清洗，之后利用镀金工艺导线对板子进行全板镀金，电流密度使用2.0A/m

17、清洗吹干

将步骤15的板子放入PCB刷板机中进行表面清洗，并快速用压缩空气进行表面吹干，避免氧化。

18、外形加工

将清洗后的板子叠放在大量公司的数控钻铣床上，上层是铝盖板，中间层放产品板，底层放垫板，用胶带固定在数控钻铣床上，根据提供的外形加工程序将极板外形加工出来，之后放入PCB成品清洗机中进行表面清洗。

19、表面处理

根据客户要求本实施例表面极板区域内要求进行CsI镀膜。此处，即获得单个的本发明的大尺寸THGEM膜板，制成的膜板(主膜板)可直接经步骤26的包装步骤获得所需产品。

20、铣台阶槽

利用编程控制铣床动作，使用控深铣进行加工，控深厚度为THGEM板厚度的1/2。控深铣路径边缘与THGEM极板边缘孔的距离为0.4mm，控深铣所适用的钻头直径为1.0mm，因此编程时路径补偿值为1.0mm。板边对接位置上沿尺寸是在最外侧一排孔外侧0.4mm位置，而台阶下沿是在最外侧一排孔外侧1.4mm位置。由此，粘接处是1mm的台阶面即铣刀的宽度。这样，在原本排孔横向距离0.8mm的基础上仅牺牲了1列空间坐标，对于THGEM板的信号读出损失相对较小。

该产品最终形态的拼接至少需要6个同类产品进行拼接的，因此头尾两片THGEM板仅进行单边台阶槽加工，其余4片THGEM板则需要进行双边台阶槽加工。

21、涂胶

在台阶槽截面涂覆得力公司的快干型强力胶。

22、对位拼接

将步骤20中的板子以台阶对台阶的拼接方式相互拼接在一起形成一个大尺寸的THGEM板。对位拼接后用干净的无尘布擦去多余的胶，注意不能擦如THGEM板的矩阵非金属化孔20中。

23、固化

在室温环境下静止固化1个小时。

24、焊接电阻

在每个极板与极板边缘处，在两个极板之间焊接一个0欧姆电阻将整个极板形成一个整体。本实施例最终是将6个极板焊接成了一个整体电极板。

25、终检

检验人员戴上手套，使用10倍目镜对最终产品的表面进行质量检查，利用X荧光测厚仪对产品的金厚度进行抽检。

26、包装

用真空塑封机对产品进行抽真空包装，包装时必须使用同等大小的盖垫板以避免抽真空时带来的不必要的表面损伤。本实施例在步骤19操作后进行了包装，步骤20至步骤24在客户使用环境中进行二次加工。

经过上述步骤，可得到有效工作区域为外形尺寸240cm×40cm的THGEM膜板，板内矩阵孔边缘光滑，且有20μm左右的rim。

本发明的膜板经过高能粒子对撞机的实际测试，增益稳定。利用PCB生产线生产的THGEM膜板成品率在90％以上。

本发明的膜板制作采用矩阵钻孔、整板蚀刻、控深铣和树脂胶拼接工艺，与现有的印制电路板制作工艺相比，有较大区别。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。