一種採用二氧化碳雷射直接鑽盲孔的方法
2023-07-22 05:30:31 3
專利名稱：一種採用二氧化碳雷射直接鑽盲孔的方法
技術領域：
本發明涉及一種採用二氧化碳雷射直接鑽盲扎的方法。具體是採用不 同的光圈來改變雷射脈衝光斑的尺寸，分別對銅層和介質層進行燒蝕，減 小孔口懸銅，及改善盲孔孔形。
背景技術：
在高密度互連印製電路板和半導體封裝載板製作過程中，為了實現層 與層之間的互連，往往採用二氧化碳雷射鑽盲孔，並採用電鍍導電層的方 法來實現。
二氧化碳雷射鑽盲孔的方法有開銅窗、直接鑽孔兩種。由於未經處理 的銅箔對具有固定波長的二氧化碳雷射能量的吸收率非常低，因此需要開 銅窗的方法來進行雷射鑽孔。
開銅窗是用化學蝕刻的辦法蝕刻掉表層的銅層後再利用雷射對介質 層進行燒蝕，形成盲孔。採用該工藝，在雷射鑽孔之前要進行圖形轉移和 蝕刻，既有層間對位的問題，限制了布線密度的提高；同時該工藝製程復 雜，也增加了加工時間和成本。
基於上述工藝缺陷的改進，印製板業界提出了雷射直接鑽孔工藝。參 見圖1，雷射直接鑽孔是先將銅層表面進行特殊處理，比如採用棕化或黑 化或微蝕等工藝來增加銅層表面的粗糙度，增加對二氧化碳雷射能量的吸 收，然後再進行雷射鑽孔，直接燒蝕銅層1以及銅層1、3之間的介質層2， 形成盲孔5。該工藝流程雖然具有縮短工藝流程和降低生產成本的優點， 但是也有一個不容易克服的缺點，即在採用二氧化碳雷射直接鑽孔方法時 很容易產生孔口懸銅4缺陷，這會對後續的電鍍質量造成影響。
雷射鑽盲孔後，常採用電鍍的方法使得層間互連，目前有普通電鍍和 填孔電鍍兩種。普通電鍍是在孔壁和孔底電鍍上一層銅；填孔電鍍是將銅 6鍍滿整個盲孔5，參見圖2。相對於普通電鍍，填孔電鍍除了導電，傳熱 性能更好外，還可以實現疊孔結構，提高線路板的布線密度，正日益成為
高密度互連印製電路板和半導體封裝載板電鍍工藝的主流方法。如果在激 光直接鑽孔中存在孔口懸銅的缺陷，在電鍍中尤其是在填孔電鍍中，由於 孔口懸銅4影響了電鍍藥水的充分交換，特別是阻擋了藥水達到盲孔底部， 很容易形成電鍍空洞7等缺陷。
在二氧化碳雷射直接鑽孔工藝中，目前的做法是僅選用某一個雷射光 圈設定雷射脈衝光斑的大小對銅層和介質層進行燒蝕以形成雷射盲孔(對 於二氧化碳雷射鑽孔， 一個雷射光圈固定對應一個雷射脈衝光斑尺寸)，
即單光圈鑽孔模式，參見圖3a和3b。由於單光圈雷射鑽孔模式加工銅層 1 (使用光圈8)和介質層2 (使用光圈9)所用到的光圈一樣大，即，光 圈8)對應的雷射脈衝光斑尺寸Dh光圈9對應的雷射脈衝光斑尺寸D2， 但銅層1和介質層2 (—般由樹脂和玻璃纖維布組成)對雷射的吸收率不 同，銅層l對雷射的吸收率小於介質層2對雷射的吸收率，即雷射對銅層 1的加工難於對介質層2的加工，故容易形成孔口懸銅4。
對在該模式下形成的孔口懸銅4，目前常見的解決方法有改變雷射 能量減小懸銅，或採用鑽孔後微蝕去除懸銅。
改變雷射能量是通過調整雷射脈衝能量以減小孔口懸銅的產生，常用 的方法是逐次減小雷射脈衝能量。實踐證明，該方法對雷射直接鑽孔產生 的孔口懸銅的改善效果有限。
雷射直接鑽孔後微蝕是指鑽孔後利用化學藥水對印製板銅層進行微 蝕處理，這能夠蝕掉部分孔口懸銅，但該方法成本較高，同時製程難以控 制，容易對孔底的銅層造成微蝕而應用不多。
發明內容
本發明的目的在於提供一種採用二氧化碳雷射直接鑽盲孔的方法，改 善雷射孔形並減少孔口懸銅，以利於後續電鍍塞孔，改善高密度互連印製 電路板和半導體封裝載板的質量。
本發明的技術方案是，本發明直接從改善雷射鑽孔工藝出發，提出採 用多光圈進行雷射直接鑽孔的方法。
具體地， 一種採用二氧化碳雷射直接鑽盲孔的方法，採用兩個或兩個 以上的不同光圈進行雷射直接鑽孔，即雙光圈或多光圈模式，包括如下步
驟是
1) 根據要加工孔的孔徑大小，選定一個光圈，控制雷射脈衝斑點的 尺寸，用一個脈衝燒蝕加工板板面上的銅層，使銅層形成一開口；
2) 再選定另一個光圈，改變雷射脈衝斑點的尺寸，使得該尺寸小於 步驟1)中雷射脈衝斑點的尺寸，採用一個或多個脈衝燒蝕加工 板板面上己經開口的銅層下的介質層，使得第二層銅面之上的介 質層完全燒蝕乾淨，加工板上形成一盲孔。
如果介質層較厚，雷射鑽孔時為了減少孔口懸銅和提高孔形錐度，可 以採用更多的光圈(例如三個及以上光圈)，其中，第一個光圈尺寸最大， 後面的光圈尺寸逐漸減小。
例如，第一個光圈，用一個脈衝燒蝕加工板板面上的銅層，使銅層形 成一開口；後面的光圈，用一個或多個脈衝燒蝕加工板板面上已經開口的 銅層下的介質層，使得第二層銅面之上的介質層完全燒蝕乾淨，加工板上 形成一盲孔。
上述步驟l)或步驟2)中加工單個孔，或加工板面某個區域內的孔， 或加工完畢整個板面的孔。 本發明的有益效果
本發明採用光圈控制雷射脈衝光斑的尺寸，對銅層採用尺寸較大的光 斑來燒蝕，對介質層採用尺寸較小的光斑來燒蝕。使用本發明方法，能夠 產生較好的雷射孔形，並減小孔口懸銅，增加孔形錐度，避免電鍍塞孔中 的缺陷，尤其適用於鑽孔後的電鍍填孔工藝，可使得電鍍藥水交換充分， 容易到達盲孔底部，實現電鍍下凹減小，且電鍍後無空洞缺陷；並且製程
簡單、成本低廉。
本發明與雷射能量逐漸減少的方法相比，能夠有效減少孔口懸銅，孔
形錐度也更明顯；而在現有技術中，只有減小第二發及以後若干發的雷射 脈衝能量這一種方式，但雷射能量逐漸減少的方法只改變了雷射能量大 小，並沒有改變與鑽孔孔徑大小最相關的雷射光斑尺寸大小，所以無法有 效減少孔口懸銅和提高孔形錐度。
圖1為二氧化碳雷射直接鑽孔後孔口懸銅的示意圖； '圖2為二氧化碳雷射直接鑽孔後電鍍填孔缺陷的示意圖3a、圖3b為目前現有技術中單光圈模式二氧化碳雷射直接鑽孔的 示意圖4a、圖4b為本發明二氧化碳雷射鑽孔方法一實施例的示意圖。
具體實施例方式
參見圖4a、圖4b，本發明方法的具體步驟如下
第1步層壓多層印製板(表層銅箔厚度採用17-18pm);
第2步完成銅箔減薄處理(減薄後銅箔厚度為5-6|im);
第3步採用化學藥水對銅箔表面進行氧化處理，來提高銅箔對雷射
的吸收率；
第4步先選定較大的雷射光圈18，光圈18對應的雷射脈衝光斑尺 寸為D3，如加工125)Lim的雷射盲孔，雷射光斑尺寸D3約125-)am，採用1 發脈衝，脈衝時間16ps，完成整板銅層l的加工；
第5步再選定較小的雷射光圈20，光圈20對應的雷射脈衝光斑尺 寸為D4，如加工125|im的雷射盲孔，雷射光斑大小D4約80)am，採用3 發脈衝，脈衝時間16|iS，完成整板介質層2的加工；
第6步採用磨刷磨板或其他方法去掉銅箔表面的氧化層；
第7步電鍍雷射盲孔5。
綜上所述，本發明採用多光圈模式控制雷射脈衝光斑的尺寸，對銅層 採用尺寸較大的光斑來燒蝕，對介質層採用尺寸較小的光斑來燒蝕。產生 較好的雷射孔形，並減小孔口懸銅，增加孔形錐度，使得電鍍藥水容易交
換，下凹減小，且電鍍後無空洞缺陷；並且製程簡單、成本低廉。
權利要求
1.一種採用二氧化碳雷射直接鑽盲孔的方法，採用兩個或兩個以上的不同光圈進行雷射直接鑽孔，即雙光圈或多光圈模式；1)根據要加工孔的孔徑大小，選定一個光圈，控制雷射脈衝斑點的尺寸，用一個脈衝燒蝕加工板板面上的銅層，使銅層形成一開口；2)再選定另一個光圈，改變雷射脈衝斑點的尺寸，使得該尺寸小於步驟1)中雷射脈衝斑點的尺寸，採用一個或多個脈衝燒蝕加工板板面上已經開口的銅層下的介質層，至此，加工板上形成一盲孔。
2. 如權利要求1所述的採用二氧化碳雷射直接鑽盲孔的方法，其特徵是， 步驟3)釆用更多的光圈，選用的光圈比前次的光圈尺寸小，通過控 制雷射脈衝斑點的尺寸燒蝕介質層，直至第二層銅面之上的介質層完 全燒蝕乾淨。
3. 如權利要求1所述的採用二氧化碳雷射直接鑽盲孔的方法，其特徵是， 步驟l)或步驟2)中加工單個孔，或加工板面某個區域內的孔，或加 工完畢整個板面的孔。
全文摘要
一種採用二氧化碳雷射直接鑽盲孔的方法，採用兩個或兩個以上的不同光圈進行雷射直接鑽孔，即雙光圈或多光圈模式，包括如下步驟是1)根據要加工孔的孔徑大小，選定一個光圈，控制雷射脈衝斑點的尺寸，用一個脈衝燒蝕加工板板面上的銅層，使銅層形成一開口；2)再選定另一個光圈，改變雷射脈衝斑點的尺寸，該尺寸小於步驟1)中雷射脈衝斑點的尺寸，採用一個或多個脈衝燒蝕加工板板面上已經開口的銅層下的介質層，至此，加工板上形成一盲孔。本發明能夠產生較好的雷射孔形，並減小孔口懸銅，增加孔形錐度，避免電鍍中的缺陷，尤其適用於鑽孔後的電鍍填孔工藝，使得電鍍藥水容易交換，下凹減小，且電鍍後無空洞缺陷；並且製程簡單、成本低廉。
文檔編號B23K26/06GK101372071SQ20081004293
公開日2009年2月25日 申請日期2008年9月12日 優先權日2008年9月12日
發明者孫成洲, 楊宏強, 偉 黃 申請人:上海美維科技有限公司;上海美維電子有限公司