沿周圈的雷射鑿孔的製作方法
2023-06-14 03:48:31
專利名稱：沿周圈的雷射鑿孔的製作方法
技術領域：
大體上說，本發明涉及在零件中的雷射鑽孔，更具體地說涉及一種先進的雷射鑽孔技術，該技術特別適合於在如印刷電路板的多層基片中形成通路(vias)。
背景技術：
由於新型印刷電路板(PCB)製造工藝已發展到了建立高密度基片的程度，解決對密度高、性價比高的PCB的需求問題已是當務之急。在層數相同或較少的情況下，解決相同或更小腳印(footprint)的附加要求問題增加了問題的複雜性。在多層基片中快速形成大量小Z軸互連或通路以將外層電路連接到布滿細線和間隙的很密內層時會遇到這些要求。這種工藝轉用於汽車和航空航天電子學、無線電通信、醫藥、計算機和大量各種電子儀器和消費者用具中的前沿裝置中。
正如圖1A和1B中所示，用交替的導電層13和介電層14層壓在一起構成層壓基片10。導電層13最好由如銅的導電材料形成。介電層14最好由高溫有機介電基片材料疊片製成，高溫有機介電基片材料包括但不限於聚醯亞胺、聚醯亞胺疊片、環氧樹脂、有機材料或包括至少部分帶或不帶填充物的聚四氟乙烯的介電材料。也能使用如FR4和RCC的玻璃纖維材料。在相鄰的導電層和介電層之間最好設有氧化銅層19，以便促進導電層和介電層的粘結。
通路(via)15，16，17，181和182是垂直孔，形成在層壓基片10中，一旦鍍上金屬就在兩個或更多個導電層13之間提供了電連接。如果一個通路連接所有的導電層13，它就被稱作一個貫穿通路，正如在圖1A中12所表示的。如果通路連接兩個或更多個導電層13，包括外層之一，該通路就被稱作盲通路，如在圖1A中的11和圖1B中的181和182所表示的。通路181被稱作頂部盲通路，而通路182被稱作底部盲通路。如果通路連接層壓基片10中的兩個或更多層，但不包括任何外層，它就被稱作掩埋通路，正如在圖1B中的17所表示的。當通路的直徑小於0.1mm(100μm)時，它就被稱作微通路。
通路由直徑D和深度與直徑之比(h/D)的縱橫比來表徵。一般來說，通路的直徑沿其整個長度是不均勻的。通路的入口直徑通常大於其出口直徑，因此，側壁朝出口方向稍有錐度，正如在圖1A中的15和16所表示的。
產生通路有幾種方法，其中包括雷射微通路鑽孔，光微通路形成，等離子體腐蝕的微通路和機械微通路鑽孔。作為形成中的工藝現在顯然領先的工藝是雷射微通路鑽孔工藝，它為快速形成高質量、高縱橫比的通路孔創造了條件。
雷射鑽孔包括把高功率雷射束聚焦到工件的表面上。一部分光束被吸收，吸收的量取決於材料類型和表面狀況。通過高功率吸收和小聚焦光斑產生的高強度造成對表面和下面材料的加熱、熔化和蒸發或者說燒蝕。
雷射鑽孔可以是衝鑽(percussion drilling)，也可以是鑿鑽(trepanning)。雷射衝鑽工藝包括一個用來透入材料厚度的固定光束和一個或多個脈衝。衝鑽時，孔的直徑由光束的直徑和功率水平確定。
雷射鑿孔包括切割通路的輪廓。光束沿著圓形路線運動，以產生一個直徑大於固定聚焦束所產生的直徑通路(與衝鑽一樣)。也可代之採用其它鑿鑽圖形，如螺旋形、橢圓形或方形。用鑿鑽工藝，孔的直徑只受運動系統行進的限制。
常規雷射鑽孔工藝可包括衝孔或鑿孔，或者包括兩種。例如，當雷射束的直徑大於通路直徑時適合於採用衝鑽技術。當用直徑(在圖3B中為d2)約為250-600μm的紅外(IR)雷射束形成直徑(在圖3B中為D)小於200μm的通路時就是這種典型情況。
IR雷射已知為單發射去除介電材料的有效工具。但是，這種雷射不能去除通常為銅箔的印刷電路板外層。因此，在待鑽通路內區域中的銅箔外層必須在雷射鑽孔之前用化學腐蝕的方法去除。待鑽通路以外的銅箔剩餘部分起共形掩膜的作用，用來限制已腐蝕窗內雷射束的燒蝕作用。由於附加的化學腐蝕步驟這種工藝是複雜的。
而且，IR雷射束的強度通常是不均勻的在中心，光束的強度最強，並朝邊緣逐漸減弱。因此，用IR形成的通路常常有杯樣形狀，在通路底部的周邊區域切除不夠，如圖3B中的36所表示的。這種不希望的效果在其後的電鍍步驟中可造成導電材料的過電鍍37。過電鍍37使通路30的直徑大大減小為D』，D』比D小得多於是通路不符合規格。
在一個相反的例子中，當雷射束的直徑小於通路的直徑時，採用鑿孔技術。當要用直徑(在圖3B中為d1)約為25-30μm的紫外(UV)雷射束形成直徑約為75μm的通路時，這是個典型情況。
如圖3A和3B中所示，用在待鑽通路30的中心衝鑽出一個起始孔來開始工藝。起始孔31的直徑由UV雷射束35的直徑d1來確定，然後使UV雷射束沿徑向向外移動，如38所示，到一個新的位置32，並且繞起始孔31、沿鑿鑽路線33運動。重複這種鑿孔步驟，直到孔的直徑擴大到預定的直徑D。按照通路30的特定深度要求，使UV雷射束繞通路中心的軌道轉所需的圈數。
很明顯，由於需要轉多圈，所以上述鑿孔工藝不適用於鑽與雷射束直徑相比，較大的深孔。而且，即使UV雷射束能把銅箔從電路板的表面上去除得不錯，因而不需要化學腐蝕，它們也為介電材料的去除規定了很苛刻的工藝控制。為了去除下面的介電材料，典型的小直徑UV雷射束需要鑿鑽出開孔。這當然大大增加了對大板面面積的雷射加工時間，因而造成每個通路的相當高的成本。
而且，各個通路孔的質量不一致，特別是，當介電層是由如FR4或RCC的玻璃基質材料製成時更是這樣。已經發現，在這種材料中形成的通路側壁表面出不規則的質量，這對下面的電鍍步驟中的電鍍材料的粘附有不利影響。
因此，上述方法都不適用於在多層印刷電路板中高效且快速地形成高質量的通路，特別是當印刷電路板是用交替的銅箔和玻璃纖維層形成時和/或當待鑽通路有約50-150μm的較大直徑時更是如此。而且，在避免與每種雷射系統有關的缺陷的同時還不曾做過使用IR和UV兩種雷射系統的努力。對減少時間的改善的雷射鑿鑽技術也存在需求。
發明內容
本發明的目的是提供一種先進的雷射鑽孔技術，該技術適用於在如印刷電路板的多層基片中形成質量一致和深度可靠的均勻通路。當印刷電路板覆蓋一層銅箔和待鑽通路有較大直徑時該方法特別適用。
本發明的再一個目的是提供一種雷射鑽孔的方法，該方法可用於快速而高效地形成高質量的通路，所形成的通路具有直的壁，清潔的底部，並在通路底部的周邊區域沒有切除不足的問題。
本發明的另一個目的是提供一種改善的雷射鑿鑽技術，該技術不需要過多次的鑿鑽運動次數，因而減少了時間和成本。
本發明還有一個目的是提供一種利用UV和IR兩種雷射進行雷射鑽孔的方法，因而排除了一般與使用IR雷射有關的腐蝕步驟，並且避免了一般與使用UV雷射有關的過多的雷射束移動的要求。
本發明的這些和其它目的是用在基片中形成一個有預定輪廓的孔的方法來達到的。該項方法包括以下步驟a)在基片中輪廓上的一個點用雷射衝鑽法鑽出一個起始孔；b)從起始孔開始，沿著整個輪廓用雷射鑿鑽的方法鑽孔，以形成一個把孔的中心部分與基片其餘部分分開的周邊溝道；c)用雷射燒蝕中心部分，以形成有預定輪廓的孔。
按照本發明的一個方面，重複雷射鑿鑽步驟，直到周邊溝道達到了預定的深度。按照本發明的另一個方面，雷射衝鑽和雷射鑿鑽包括使用一個第一雷射束，而激燒蝕包括使用一個第二雷射束。
本發明的上述目的也可用在層壓基片中形成一個具有預定輪廓的孔的方法來實現。層壓基片有至少一個在第二材料的第二層上的第一材料的第一層。首先在輪廓上的一點處用雷射衝鑽的方法形成一個穿過層壓基片第一層的起始孔。然後，從起始孔開始，沿著整個輪廓執行雷射鑿鑽，以形成一個把孔的中心部分與層壓基片其餘部分分開的周邊溝道。中心部分包括一個切斷的第一材料片和一個第二材料島部。最後，用雷射燒蝕第二材料的島部，同時去除第一材料的切斷片，以形成具有預定輪廓的孔。
按照本發明的一個方面，雷射衝鑽和雷射鑿鑽鑽孔包括採用每個脈衝的能量密度大於第一材料燒蝕閾值的第一雷射束，雷射燒蝕包括採用每個脈衝的能量密度大於第二材料燒蝕閾值而小於第一材料燒蝕閾值的第二雷射束。
按照本發明的另一個方面，層壓基片還有一個位於第二層下面並且確定孔底的第三層，第二雷射束的每個脈衝的能量密度小於第三層材料的燒蝕閾值，因而第二雷射束從第三層表面上反射出來，從而造成清潔的底表面。
本發明的上述目的也可用在層壓基片中形成一個具有預定直徑的孔的方法來實現。層壓基片有在介電層上面的至少一個導電層。首先，產生每個脈衝的能量密度大於導電層燒蝕閾值的第一雷射束。然後，第一雷射束被用於用雷射衝鑽法在通路邊界的一個點鑽出一個穿透層壓基片導電層的起始孔。之後，從起始孔開始，用第一雷射束沿著通路的邊界進行鑿鑽，以形成外徑大致與預定直徑相等的周邊溝道。周邊溝道把通路的中心部分與層壓基片的其餘部分分開。中心部分包括一個導電層切斷片和一個介電層島部。在其後的步驟中產生每個脈衝的能量密度大於介電層燒蝕閾值但小於導電層燒蝕閾值的第二雷射束。最後，第二雷射束用於燒蝕介電層的島部，同時去除導電層的切斷片，以形成具有預定直徑的通路。
按照本發明的一個方面，第一雷射束是UV雷射束，第二雷射束是IR雷射束。
本發明用舉例的方法進行說明，但不限於所舉例子，在附圖的各圖中，相同的標號表示相同的零件。
圖1A和1B是層壓基片的橫向截面圖，表示能用本發明的方法形成不同類型的通路；圖2是用於實現本發明方法的雷射系統的示意圖；圖3A和3B分別是表示常規通路形成工藝的層壓基片的俯視和橫向截面圖；圖4A和4B分別是表示按照本發明的通路形成工藝的層壓基片的俯視和橫向截面圖；圖5A是用於比較本發明通路形成工藝(沿周圈鑿鑽)和常規通路形成工藝(充滿的鑿鑽)的照片；圖5B和5C分別是用圖5A中所示兩種工藝所形成的通路的放大照片；圖6是表示按照本發明的方法形成的盲通路的照片。
具體實施例方式
現在說明按照本發明的沿周圈雷射鑿鑽的方法和設備。在以下詳細說明中，為了說明的目的列出了許多具體細節，以便對本發明提供透徹的理解。但是，應該明白，本發明可不按這些細節實施。在其它情況下，為了簡化附圖，熟知的結構和裝置用方框圖的形式表示。
圖2是實現本發明方法的雷射系統的示意圖。
雷射系統包括一個用於產生脈衝雷射束21的雷射源20。雷射器20可是一個如UV的短波長雷射器，也可以是如IR的長波長雷射器，或者是兩者。雷射束2 1可透過包括反射鏡23和聚光鏡25的光學系統，並且被聚焦到如層壓基片的工件26上。雷射束21在放置在X-Y定位工作檯27上的工件26上形成一個聚焦光斑210。在以下優選實施例的說明中，採用具有圓形聚焦光斑210的雷射束。但是，聚焦光斑可以是橢圓或任何適當的形狀。
雷射系統可包括一個通過擋住雷射束邊瓣而成形雷射束21的光闌22。光闌22也可作用衰減器，它以本領域的已知方式調節雷射束21的輸出功率。雖然光闌22被安置在緊靠雷射器20的後面，如圖2中所示，但也可採用其它安排。例如，可把光闌22放置在聚光透鏡25和工件26之間。同樣，圖2中所示雷射系統的其餘元件的安排也只是為了說明的目的。
雷射系統還包括如計算機的控制器29。控制器29控制雷射束21的聚焦光斑210相對於工件26的位置和/或運動。例如，控制器29可向致動器24發一個命令292，以使聚光透鏡25沿例如X方向移動。向傳動機構28發另一個命令293，以使定位工作檯27沿例如Y方向移動。複合的X和Y運動允許雷射系統能使雷射束21相對於工件26運動，以在工件26中鑽出一個具有所要求輪廓的通路。有可能使雷射束21和工件26之一保持不動，而使另一個沿X和Y方向運動。也可用反光鏡23調節雷射束21的運動。
而且，控制器29被可控制地耦合於雷射器20，以便確立雷射參數，如方向，雷射束路徑的速度，脈衝重複速率，脈衝寬度和輸出功率。為了調節例如峰值脈衝功率，控制器29可向雷射器20發一個命令291，以改變脈衝重複速率。因而平均輸出功率，每秒的脈衝數和脈衝寬度將發生變化。改變雷射輸出功率的另一個方法是使用上述的衰減器22。
現在參考圖4A和4B說明按照本發明的通路形成工藝。簡短地說，本發明的工藝是一種雷射衝鑽和鑿鑽步驟的聯合工藝，考慮到所用雷射器的類型，這些步驟是交替進行的。
本發明的工藝是從在待鑽通路區域內衝鑽出一個起始孔開始的。不像常規工藝那樣在通路的中心形成起始孔，如圖3A中的3 1所表示的，按照本發明，起始孔形成在通路的邊界處，如圖4A中的42所表示的。
兩種工藝的鑿孔步驟也用不同的方式實現。在常規工藝中，為了使通路的直徑逐漸擴大到預定的直徑，雷射必須圍繞中心起始孔鑿擊。如在前面的討論中所談到的，在這種情況下雷射束必須掃描過通路內區域的所有點。這就是常規技術被稱作「充滿的」鑿擊的原因。
相反，按照本發明，雷射束不必掃描過通路內的整個區域。使雷射束沿通路邊界鑿擊就夠了，正如圖4A中的路線43所表示的那樣。在這種鑿孔步驟中，通路的中心部分保持原封不動。因此，與常規的「充滿的」鑿擊相反，本發明的工藝被稱作「沿周圈」鑿擊。
更具體地說，首先把層壓基片10安置在圖2的定位工作檯27上。定位雷射束，把聚焦光斑210在待鑽通路區域內聚焦成預定的光斑尺寸。相應地調節輸出功率水平、脈衝重複速率、脈衝寬度和雷射聚焦光斑尺寸，以便把每個脈衝的合適能量密度加到層壓基片10上。雷射束21的每個脈衝的能量密度必須大於銅箔13的燒蝕閾值，因而大於介電材料14的燒蝕閾值。為此用途的合適雷射器是例如可買到的Coherent Inc製造的AVIA型UV(紫外)雷射器。也能用其它型號的短波長雷射器。在AVIA型UV(紫外)雷射器的情況下，已發現，20-27KHz範圍內雷射頻率最佳。
保持UV雷射束21和層壓基片10彼此相對不動，並完成衝擊鑽孔，以通過光燒蝕去除銅箔13的一部分。為了穿透銅箔13的厚度，這個步驟可能需要一個或多個脈衝。在衝擊鑽孔的過程中也可能去除下面介質層14的一部分。起始孔42的直徑由雷射束直徑d1和功率水平確定。
在下面的鑿擊鑽孔中，使UV雷射束21相對於層壓基片10沿圓形路線43運動，以產生一個周邊溝道45，周邊溝道45的外壁實際上確定了待鑽通路的直徑。這可在給定起始孔42的尺寸和位置的條件下完成。雷射的設置最好與前面衝擊鑽孔步驟中所用的相同。
正如在圖4B中可看到的，周邊溝道45把通路的中心部分與層壓基片10的其餘部分分開，通路的中心部分包括切斷片40和島部49。切斷片40是銅箔13的一個已隔離出來的盤，並且只由介電層14的島部49支撐。
當已經形成了滿意的周邊溝道45時，調節雷射設置，以去除通路30內的剩餘材料。更具體地說，使已鑽通路上面的雷射輸出功率水平降至每個脈衝的能量密度不超過銅箔13的燒蝕閾值。但是，每個脈衝的新能量密度水平仍然必須大於介電材料14的燒蝕閾值，一般介電材料14是如FR4或RCC類型的玻璃基質材料。最好用如IR(CO2)雷射器的長波長雷射器來替代UV雷射。
已知IR雷射能燒蝕介電材料，但不能去除銅箔。一般來說，IR雷射束斑的尺寸約為250-600μm，它遠大於UV雷射束25-30μm的典型束斑尺寸。在通路形成的領域內，通常形成直徑約為50-150μm的通路，常常發現IR雷射束斑的尺寸大於所要求的通路直徑。不過IR雷射束能被聚焦或遮擋成相當接近於通路直徑的束斑尺寸。
在本發明的一個優選實施例中，在下個步驟中使用束尺寸為d2的IR雷射器，例如CO2雷射器。正如在圖4B中所表示的，束尺寸d2大於待鑽通路的所需直徑。因此，不需要相對於層壓基片10移動IR雷射束。從這一觀點出發，去除通路30內材料的下一個步驟可考慮為第二個衝擊鑽孔步驟。
由於IR雷射束不能去除銅箔13，所以通路30之外的銅箔13的部分61起掩膜的作用，該掩膜保護通路之外的介電層14的下面部分60免受IR雷射束的影響。相反，在通路30之內的介電層14部分直接或通過周邊溝道45間接暴露於IR雷射束，因而被熱燒蝕。在該工藝過程中，已觀察到即使IR雷射束的功率水平不足以直接燒蝕銅箔13，也可去除切斷片40。因此形成了通路30，所形成的通路30具有預定的直徑以及由已完成的周邊溝道45限定的基本上是直的和光滑的壁48。特別指出的是，通過重複鑿擊鑽孔步驟可形成具有所需深度46的周邊溝道45。利用在現有UV雷射系統中已有的重複功能可容易地實現這一點。重複運行的次數取決於銅箔13的厚度和層壓基片10的類型，包括但不限於介電層14的厚度和類型，例如玻璃，以及所需要的縱橫比。
如果待鑽通路30是個貫穿通路，那麼，為了切透層壓基片10中的所有導電層，對於UV雷射束來說，必須重複若干次衝擊鑽孔和鑿擊鑽孔的步驟。
如果通路30是盲通路或掩埋通路，那麼在UV雷射束切穿俘獲襯131之前停止衝擊鑽孔和鑿擊鑽孔，俘獲襯131也由銅製成並指定為通路30的底。之後，引入IR雷射束並燒蝕由周邊溝道45和俘獲襯131確定的空間內的所有介電材料。由於IR雷射束不能切透俘獲襯131，所以由俘獲盤131反射出來，因而有效地燒蝕掉所有鄰近俘獲襯131的介電材料。因此，露出一個清潔的通路底，所以俘獲襯131促進了待鍍導電材料在通路30內表面上的粘附。不需要做進一步的脈衝後處理。
在給出上述說明和討論之後，按照本發明的通路形成方法的其它優點也成為明顯的。例如，在盲或掩埋通路底的周邊區域中觀察到的切除不足的結果在按照本發明的方法形成的通路中可避免。通過使周邊溝道45儘量加深到俘獲襯131附近，使得不能切除不足區域中的介電層14將被去掉，這並不是由IR雷射束而是由在重複衝擊鑽孔步驟中的UV雷射器去掉的，IR雷射束在可能切除不足區域中也許沒有足夠的燒蝕效果。因此，用本發明的方法形成的通路與用常規方法形成的通路相比有更好的質量。
本發明的方法也為減少裝載、對準、雷射鑽孔和卸去印刷電路板所需要的時間創造了條件。雖然裝和卸印刷電路板所需要的時間與常規工藝沒差別，但對準和雷射鑽孔，特別是後者，所需要的時間在本發明的工藝中大大縮短了。
例如，在常規方法中，僅僅為了去除上銅箔13就需要使雷射束沿多個圓形路線或長的螺旋線運動。於是為了鑽深通路必須重複若干次這個過程。相反，在本發明的工藝中，在鑿鑽周邊溝道45中只需使UV雷射束運動一圈。這比傳統的「充滿的」鑿鑽工藝花費更少的時間。同樣，如果需要重複的鑿擊鑽孔，那麼重複簡單的單一圓周運動比重複多個同心圓的運行容易和迅速得多。
為了比較本發明的沿周圈鑿擊技術和常規的充滿的鑿擊技術，做了鑽孔速度試驗。穿過試驗層壓結構的18μm厚的銅箔和70μm厚的RCC層來鑽直徑為100μm的試驗盲通路。充滿的鑿擊鑽孔速率是每秒65個通路，而沿周圈鑿擊鑽孔的速率是每秒90個通路。換句話說，沿周圈鑿擊鑽孔比充滿的鑿擊鑽孔快約40％。在表1和圖6中分別表示出在上述試驗中用沿周圈鑿擊形成通路的雷射設置和最終通路照片。在圖6中可看出，按照本發明的方法形成的通路有相當直和光滑的壁及清潔的底表面。
另外，UV雷射器是能量很高的能源，長時間暴光於它之中可引起被暴光材料對高能量的強烈反應。在常規工藝中，由於高功率UV雷射束的長時間重複運行，鄰近通路30邊界的區域61中的銅箔13很可能受到損壞。因此，可形成圖5A和5C中所示的一個或多個不希望有的銅脊65。相反，用本發明的方法，在通路形成中沒觀察到銅脊，正如圖5A和5B中所表示的那樣。
用IR雷射器完成燒蝕通路內下面的介電層和剩餘銅盤40會快得多。這歸功於IR雷射器的大的束尺寸。可保持雷射束相對於層壓基片10不動，而不是常規工藝要求的重複鑿擊。已經證實，可用單一超大IR雷射束同時形成幾個通路，因此工藝得到簡化。
對一定的介質材料，IR雷射比UV雷射需要花費的時間少，為了燒蝕相等量的介電材料，UV雷射常常需要更多個脈衝。另外，可快速而容易地把較大的IR雷射束對準在較小的通路上。因此，縮短了時間。
使IR雷射器運轉比使UV雷射器運轉更便宜。因此，在一個工藝中由於聯合使用UV和IR雷射系統，本發明的工藝比僅使用UV雷射器的常規工藝有高得多的性價比。
當待鑽通路的直徑比UV雷射束斑的尺寸大很多，例如150μm對30μm，並且比較深時，上述優點更加顯著。
相對於僅用IR雷射的已知通路形成方法，本發明的方法需要的步驟少，時間短。例如，按照常規IR雷射鑽孔方法，必須在層壓基片10的待鑽通路區域周圍形成光致抗蝕材料掩膜，並用化學腐蝕的方法把銅箔腐蝕掉。只有在此之後IR雷射才能穿入下面的介電層。常規工藝還需要去除掩膜。由於銅箔13是在用IR雷射燒蝕介電材料之前被UV雷射部分去除的，所以，在本發明的工藝中，所有上述步驟都是不必要的。因此，工藝得到簡化。
本發明比已知IR雷射鑽孔方法的另一優點是消除了切除不足的效果，正如上面討論的那樣。
有利的是，本發明的工藝只需一種方法就可產生各種直徑的通路，包括直徑在100μm以下的微通路。雖然機械鑽孔有益於產生直徑超過200μm的通路，但本發明不限於形成200μm以下的通路。用本發明的方法也能獲得高的縱橫比。
已經發現，本發明的工藝特別適合於縱橫比1∶1到5∶1的通路。
本發明的工藝適合於形成穿過多個交替導電/介電層的通路，也能產生非圓形通路，只要能通過鑿擊鑽孔沿通路的邊界形成周邊溝道45就行。
已經證實，帶有用本發明的方法在其內形成通路/微通路的多層印刷電路板有改善了的質量。
雖然已說明和表示了本發明的具體實施例，但是，應該明白，在不離開後附權利要求書限定的本發明精神和範圍的情況下可對具體表示和說明的實施例細節做一些改動。
權利要求
1.在基片中形成有預定輪廓的孔的方法，所述方法包括以下步驟1)在所述輪廓的一個點用雷射衝鑽出一個起始孔；2)從所述起始孔開始，沿整個輪廓用雷射進行鑿鑽，以形成一個把所述孔的中心部分與所述基片的其餘部分分開的周邊溝道；3)用雷射燒蝕所述中心部分，以形成具有所述預定輪廓的所述孔。
2.如權利要求1的方法，其中，重複所述雷射鑿鑽，直到所述周邊溝道達到預定的深度。
3.如權利要求1的方法，其中，所述雷射衝鑽和所述雷射鑿鑽包括使用對形成所述周邊溝道最佳的第一雷射束，所述雷射燒蝕包括使用對去除所述中心部分材料最佳的第二雷射束。
4.如權利要求3的方法，其中，所述第一和第二雷射束分別由短波長和長波長的雷射器產生。
5.如權利要求1的方法，其中，所述起始孔的尺寸小於所述孔的尺寸。
6.如權利要求1的方法，其中，形成的所述孔具有基本上直的壁。
7.一種在層壓基片中形成具有預定輪廓孔的方法，所述層壓基片具有至少一個在第二材料的第二層上面的第一材料的第一層，所述方法包括以下步驟1)在所述層壓基片上用雷射衝鑽出一個在所述輪廓上的一個點處穿過所述第一層的起始孔；2)從所述起始孔開始，沿整個輪廓，用雷射進行鑿鑽，以形成一個把所述孔的中心部分與所述層壓基片的其餘部分分開的周邊溝道，所述中心部分包括所述第一材料的一個切斷片和一個所述第二材料的島部。3)用雷射燒蝕所述第二材料的所述島部，同時去除所述第一材料的所述切斷片，以形成具有所述預定輪廓的所述孔。
8.如權利要求7的方法，其中，重複所述雷射鑿鑽，直到所述周邊溝道達到預定的深度。
9.如權利要求7的方法，其中，所述雷射衝鑽和所述雷射鑿鑽包括使用每個脈衝的能量密度大於所述第一材料燒蝕閾值的第一雷射束，所述雷射燒蝕包括使用每個脈衝的能量密度大於所述第二材料燒蝕閾值但小於所述第一材料燒蝕閾值的第二雷射束。
10.如權利要求9的方法，其中，所述第一和第二雷射束分別由UV和IR雷射器產生。
11.如權利要求7的方法，其中，所述起始孔的尺寸小於所述孔的尺寸。
12.如權利要求7的方法，其中，形成的所述孔具有基本上直的壁。
13.如權利要求7的方法，其中，所述第一層是導電層，所述第二層是介電層。
14.如權利要求7的方法，其中，所述層壓基片還有一個在所述第二層下面的第三層，所述孔由所述第三層和所述周邊溝道的最外壁限定。
15.如權利要求14的方法，其中，所述第三層是由所述第一材料製成的。
16.如權利要求9的方法，其中，所述層壓基片還有一個在所述第二層下面的第三材料的第三層，所述第二雷射束每個脈衝的所述能量密度小於所述第三材料的燒蝕閾值，因而所述第二雷射束從所述第三層的表面反射出來，從而造成所述孔的清潔底表面。
17.在層壓基片中形成一個有預定直徑的通路的方法，所述層壓基片有至少一個在介電層上面的導電層，所述方法包括以下步驟1)產生每個脈衝的能量密度大於所述導電層燒蝕閾值的第一雷射束；2)使用所述第一雷射束在所述基片中衝鑽出一個在所述通路的邊界的一個點處穿過所述導電層的起始孔；3)從所述起始孔開始，採用所述第一雷射束和沿周圈鑿擊的運動，沿所述通路的邊界進行鑿鑽，以形成外直徑與指定直徑大致相等的周邊溝道，所述周邊溝道把所述通路的中心部分與層壓基片的其餘部分分開，所述中心部分包括所述導電層的切斷片和所述介電層的島部；4)產生每個脈衝的能量密度大於所述介電層燒蝕閾值但小於所述導電層的所述燒蝕閾值的第二雷射束；5)用所述第二雷射束燒蝕所述介電層的所述島部，同時去除所述導電層的切斷片，以形成具有所述指定直徑的所述通路。
18.如權利要求17的方法，其中，重複所述雷射鑿鑽，直到所述周邊溝道達到預定的深度。
19.如權利要求17的方法，其中，所述第一和第二雷射束分別是由UV和IR雷射器產生的。
20.如權利要求17的方法，其中，所述第一雷射束有第一直徑，該直徑確定所述起始孔的直徑並小於所述通路的所述指定直徑。
21.如權利要求17的方法，其中，所述第二雷射束有第二直徑，它等於或大於所述通路的所述指定直徑。
22.如權利要求17的方法，其中，所述層壓基片還有一個在所述介電層下面的俘獲襯，所述通路由所述俘獲襯和所述周邊溝道的最外壁限定。
23.如權利要求22的方法，其中，所述俘獲襯由導電材料製成。
24.如權利要求22的方法，其中，所述第二雷射束每個脈衝的能量密度小於所述俘獲襯的燒蝕閾值，因而所述第二雷射束從所述俘獲襯的表面上反射出來，從而造成所述通路的清潔底表面。
25.如權利要求17的方法，其中，所述層壓基片是印刷電路板。
26.如權利要求25的方法，其中，所述導電層是銅箔。
27.如權利要求25的方法，其中，所述介電層是從玻璃、聚醯亞胺和環氧樹脂組成的組中選擇出來的。
28.如權利要求17的方法，其中，所述指點直徑約為50-150μm。
29.如權利要求17的方法，其中，所述通路的縱橫比約為1∶1到5∶1。
30.如權利要求20的方法，其中，所述第一雷射束的所述第一直徑約為25-30μm。
31.如權利要求21的方法，其中，所述第二雷射束的所述第二直徑約為250-600μm。
32.如權利要求17的方法，還包括給所述通路的內表面電鍍導電材料的步驟。
33.如權利要求17的方法，其中，所述通路形成為有基本上直的壁。
全文摘要
用聯合衝鑽和鑿鑽技術和使用不同類型的雷射可在層壓基片中形成具有基本上直的壁和底部無切除不足區域的通路。首先，沿待鑽通路的邊界切穿層壓基片的頂部銅箔，以形成一個周邊溝道。這是用UV雷射的鑿鑽技術完成的。然後，用IR雷射燒蝕通路內的介電材料。在這一步驟中，也會去除在鑿鑽之後留在通路中心區域的銅切斷片。IR雷射從通路底的銅俘獲襯上反射出來，從而為以後的電鍍工藝有效地清潔了俘獲襯。
文檔編號B23K26/08GK1514757SQ02811587
公開日2004年7月21日 申請日期2002年4月11日 優先權日2001年4月11日
發明者布隆梅克 史蒂芬羅傑, 萊斯佩斯 皮埃爾, 萊斯佩斯 申請人:葉克賽倫自動化公司