專利名稱：激光從基底去除層或涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從基底去除層或涂層的方法和設(shè)備；而尤其但非排它地，本發(fā)明涉及激光從導(dǎo)體去除絕緣涂層或“瓷漆”，作為利用例如點(diǎn)焊、軟焊、彎邊等進(jìn)行電連接的預(yù)備工序。
背景技術(shù)：
從導(dǎo)體去除絕緣涂層或“瓷漆”作為利用例如點(diǎn)焊、軟焊、彎邊等進(jìn)行電連接的預(yù)備工序。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種處理其上具有材料層或涂層以至少部分去除所述層或涂層的方法，所述方法包括以下步驟將激光輻射線的脈沖束指向所述基底，以在所述層或涂層與所述基底之間的交界面處或鄰近所述交界面處引起交互作用，導(dǎo)致所述層或涂層的局部分離。
現(xiàn)有形式的激光剝線器通過(guò)從外部蒸發(fā)絕緣物質(zhì)工作，然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)在基底與層或涂層之間的交界面處產(chǎn)生交互作用效果，以產(chǎn)生導(dǎo)致局部分離的沖擊波等而進(jìn)行移除，而不是依靠蒸發(fā)技術(shù)。
優(yōu)選地，涂層或?qū)訉?shí)質(zhì)上對(duì)在其工作波長(zhǎng)的激光輻射線是可透過(guò)的。激光輻射線的波長(zhǎng)典型地在比方說(shuō)200nm到12um之間，并可由NdYag激光器便利地生成。該激光優(yōu)選地是一種生成典型脈沖長(zhǎng)度在1納秒和300納秒或比300納秒更高之間的短脈沖的Q開(kāi)關(guān)激光器。該激光的脈沖重復(fù)頻率典型地在1kHz和30kHz或比30kHz更高之間。
在一個(gè)典型的優(yōu)選實(shí)施例中，所述層或涂層包括諸如聚酰亞胺或塑料材料的電介質(zhì)材料。該基底可以典型地是諸如銅或銅基材料的導(dǎo)體。
優(yōu)選地，所述脈沖輻射線束也有效蝕刻或清除了鄰近交界面的基底的表面。這尤其有助于去除例如金屬氧化物，以留下特別適合于進(jìn)一步處理的裸露表面。
優(yōu)選地，在處理期間，激光輻射線的脈沖束沿掃描方向相對(duì)于基底移動(dòng)(或反應(yīng)亦然)，并且至少下述參數(shù)的一個(gè)被控制以引起去除所述層或涂層的移動(dòng)條掃描速率，激光的峰值功率激光的脈沖重復(fù)頻率，點(diǎn)大小。
優(yōu)選地，在第一掃描階段，所述輻射線的脈沖束在所述基底的選定區(qū)域上掃描，以實(shí)現(xiàn)所述層或涂層的初始去除，而然后在第二掃描階段中，在所述區(qū)域上掃描以實(shí)現(xiàn)清除殘余的碎片。
在另一個(gè)方面，提供了用于處理其上具有材料層或涂層的基底，以至少局部去除所述層或涂層的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于將激光輻射線的脈沖束指向所述基底，以導(dǎo)致在所述層或涂層與所述基底之間的交界面處或鄰近交界面處交互作用，導(dǎo)致所述層或涂層局部分離。
雖然本發(fā)明已在上面進(jìn)行了描述，但是它延伸到上面列出的和下面描述中的特征的任何創(chuàng)造性的組合。


本發(fā)明可采用多種方式實(shí)現(xiàn)，而為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖，給出其具體的非限制性實(shí)例，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的激光剝線器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖中顯示了一個(gè)激光器10，該激光器10將激光輻射線的脈沖束12指向具有聚酰亞胺材料的涂層16的銅線14，以在涂層16和金屬線12之間的交界面產(chǎn)生交界面效應(yīng)，以導(dǎo)致涂層成為碎片而利用沖擊波效應(yīng)消散。
<實(shí)例1>
涂以聚脂(酰亞胺)并具有/沒(méi)有聚酰胺-酰亞胺頂層和具有/沒(méi)有結(jié)合覆蓋層的銅線如下所述接受去除漆包(enamelling)的處理。使用波長(zhǎng)1064nm的NdYag激光器，該激光器具有60W的恒定平均功率級(jí)和85kW的峰值功率和約20μm的點(diǎn)大小。點(diǎn)大小產(chǎn)生直徑約200μm的融化或燒蝕區(qū)域。激光被以Q開(kāi)關(guān)調(diào)制(Q-switched)以提供在約100納秒和200納秒之間的脈沖的脈沖束，所述脈沖束穿過(guò)將被剝離的區(qū)域掃描。在當(dāng)前實(shí)例中的脈沖重復(fù)頻率為3kHz；掃描速率約為1500mm/sec；并且峰值功率為85kW級(jí)而點(diǎn)大小為20μm。激光的典型脈沖長(zhǎng)度在100納秒和200納秒之間。
在該波長(zhǎng)，瓷漆(enamel)對(duì)激光輻射線實(shí)質(zhì)是可透過(guò)的，而金屬具有高度反射性(97％)，但吸收一些激光輻射線。然而，我們發(fā)現(xiàn)與從外向內(nèi)去除不同，脈沖輻射線在鄰近瓷漆和下面金屬之間的交界面產(chǎn)生了一種類似于沖擊波的作用，該作用導(dǎo)致瓷漆從金屬線局部分離。通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂泼}沖重復(fù)頻率、點(diǎn)大小和掃描速率，我們能夠去除大量瓷漆以留下裸露的金屬表面。此外，我們注意到在蝕刻金屬表面以去除金屬氧化物方面，激光處理具有進(jìn)一步的有益效果，從而使它適合軟焊等。
我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于單一掃描，并利用當(dāng)前實(shí)例中使用的特定設(shè)備，采用1500mm/sec掃描速率，對(duì)脈沖重復(fù)頻率的下限在1到2kHz范圍內(nèi)，其趨向于僅給出剛好足夠的脈沖重疊。我們發(fā)現(xiàn)由于采用更高的頻率，峰值功率趨向于下降，采用恒定功率，上限約為5kHz。當(dāng)然，如果激光峰值功率保持在50-100kW的優(yōu)選范圍中，則脈沖重復(fù)頻率可以進(jìn)一步地增加，而在另一實(shí)例中，激光以1MW峰值功率、10kHz的脈沖重復(fù)頻率和2500mm/sec的掃描率工作。
此外，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在第一掃描不能實(shí)現(xiàn)全部效果的情況中，通過(guò)加倍掃描可以實(shí)現(xiàn)可接受的結(jié)果，例如峰值功率可以減小到1到25kW，脈沖重復(fù)頻率在10到30kHz的范圍，但激光必須以約100mm/sec更慢地掃描，而掃描應(yīng)被重復(fù)。
<實(shí)例2>
激光被設(shè)置以如下參數(shù)操作重復(fù)速率3.5kHz掃描速度400mm/sec點(diǎn)大小～50μm波長(zhǎng)1064nm每個(gè)脈沖的能量15mJ脈沖寬度～250ns(最大)峰值功率～200KW雖然標(biāo)稱為50μm，點(diǎn)大小還影響周圍區(qū)域，所以按照效果，在界面處的有效點(diǎn)大小約為100μm到200μm。在這種配置中，激光束水平穿過(guò)將被剝離和準(zhǔn)備的導(dǎo)線掃描，即垂直于金屬絲的縱向軸。在第一趟中，以相鄰掃描線之間約為100μm的間距或間隔，導(dǎo)線接受根據(jù)上述參數(shù)的激光束的掃描。
第一趟如果不是從導(dǎo)線去除全部就是大部涂層，但可能剩余一些碎片。在第二趟中，導(dǎo)線以更高的脈沖重復(fù)頻率(～8kHz)和更高的掃描速度(～1000mm/sec)被掃描，但其它參數(shù)與上面的相同。
然而，應(yīng)該指出在一些應(yīng)用中，因?yàn)橥繉拥膶傩?，第二趟可能并不需要，而分界面作用可能意味著以更大片的涂層脫離，剩下很少或沒(méi)有碎片。
表1列出了多個(gè)參數(shù)。
表1

權(quán)利要求
1.一種處理其上具有材料層或涂層以至少部分去除所述層或涂層的方法，所述方法包括以下步驟將激光輻射線的脈沖束指向所述基底，以在所述層或涂層與所述基底之間的交界面處或鄰近所述交界面處引起交互作用，導(dǎo)致所述層或涂層的局部分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中涂層或?qū)訉?shí)質(zhì)上對(duì)在其工作波長(zhǎng)上的激光輻射線是可透過(guò)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中激光輻射線的波長(zhǎng)在200nm和12μm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述激光輻射線由NdYag激光器生成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個(gè)的方法，其中所述激光輻射線由CO2激光器生成。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個(gè)的方法，其中所述激光輻射線由Q開(kāi)關(guān)激光器器生成。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個(gè)的方法，其中脈沖束具有脈沖長(zhǎng)度為1納秒和300納秒之間的脈沖。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個(gè)的方法，其中脈沖束的脈沖重復(fù)頻率在1kHz和30kHz之間。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個(gè)的方法，其中所述層或涂層包括絕緣材料。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個(gè)的方法，其中所述基底是銅或銅基材料的導(dǎo)體。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個(gè)的方法，其中所述層或涂層包括至少一種金屬氧化物。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個(gè)的方法，其中所述脈沖輻射線束也有效蝕刻或清除了鄰近交界面的基底的表面。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個(gè)的方法，其中激光輻射線的脈沖束沿掃描方向相對(duì)于基底掃描，并且至少下述參數(shù)的一個(gè)被控制以導(dǎo)致去除所述層或涂層的移動(dòng)條掃描速率激光的峰值功率激光的脈沖重復(fù)頻率點(diǎn)大小
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個(gè)的方法，其中所述激光輻射線的脈沖束沿連續(xù)間隔的掃描線在所述基底上掃描。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在第一掃描階段，所述輻射線的脈沖束在選定區(qū)域上方掃描，以實(shí)現(xiàn)所述層或涂層的初始去除，而然后在第二掃描階段中，在所述區(qū)域上方掃描以有效清除殘余的碎片。
16.處理其上具有材料層或涂層以至少部分去除所述層或涂層的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于將激光輻射線的脈沖束指向基底，以導(dǎo)致在所述層或涂層與所述基底之間的交界面處或鄰近交界面處交互作用，導(dǎo)致所述層或涂層局部分離裝置。
全文摘要
一種處理其上具有材料層或涂層(16)的基底(14)(例如涂有絕緣“瓷漆”的金屬導(dǎo)體)的方法，包括步驟將輻射線的激光脈沖束(12)指向基底，以在所述層或涂層與所述基底之間的交界面處或鄰近所述交界面處引起交互作用，導(dǎo)致所述層或涂層的局部分離。通過(guò)在基底與層或涂層之間的交界面處產(chǎn)生交互作用，以產(chǎn)生導(dǎo)致交界面處層或涂層的局部分離的類似沖擊波的效果，實(shí)現(xiàn)去除。
文檔編號(hào)B08B7/00GK1819878SQ200480019423
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月8日
發(fā)明者艾德里安·托馬斯, 喬納森·戴維斯, 皮特·休·迪金森 申請(qǐng)人:光譜技術(shù)有限公司