專利名稱：二氧化碳激光鉆孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在印刷電路基板上進(jìn)行激光鉆孔的方法，特別是一種采用二氧化碳激光鉆孔的方法。
背景技術(shù)：
隨著電子設(shè)備的小型化、便攜化，越來越要求在印刷電路板上的電路高密度化。與上述要求相適應(yīng)，近年來出現(xiàn)了在常規(guī)高密度印制電路板上的一面或兩面順序積層了更高密度導(dǎo)電層(一般為2～4層)的積層式多層印刷電路基板，該板上具有更小的微導(dǎo)通孔，更薄的絕緣層厚度和更加精細(xì)短小的線寬/間距。在如上所述的多層印刷電路基板中的上下層疊的印刷電路基板之間，需要對導(dǎo)電層進(jìn)行電氣的連接，其中導(dǎo)電層一般由銅圖形(pattern)組成，絕緣層一般由絕緣樹脂層等有機(jī)材料制成。如上所述的電氣連接是通過如下方式完成的，首先在印刷電路基板的相應(yīng)位置上加工出微導(dǎo)通孔，然后在微導(dǎo)通孔的孔壁電鍍上一層銅，此銅層可實現(xiàn)上下層印刷電路基板的導(dǎo)電銅圖形層的電氣互連。
隨著高互連密度的積層式多層印刷電路基板的微導(dǎo)通孔的孔數(shù)越來越多(可達(dá)100,000孔/層)，孔徑越來越小(小于Φ0.1mm)，利用激光鉆孔作為一種既經(jīng)濟(jì)又高效的加工微導(dǎo)通孔的方式得到了廣泛的應(yīng)用。
在整個印刷電路基板的加工制程中，印刷電路基板上微導(dǎo)通孔的加工質(zhì)量一直是生產(chǎn)廠家很費(fèi)心思的問題，其原因主要有兩個方面，一方面是印刷電路基板上加工的孔的數(shù)量相當(dāng)龐大，其中有一個孔加工存在問題即會造成一定的損失，因此要求激光鉆孔的加工質(zhì)量上有較高的穩(wěn)定性；另一方面由于加工孔的工序的特殊性，微導(dǎo)通孔的加工質(zhì)量無法在本工序后進(jìn)行有效的檢測，最終的檢測要等到電鍍銅及電氣檢測之后才能知道，因此如果鉆孔出現(xiàn)問題，將會造成較大的損失，這就對鉆孔的加工質(zhì)量提出了更高的要求。
目前一般采用二氧化碳激光來加工微導(dǎo)通孔，二氧化碳激光波長在9.4～10.6um，是一種遠(yuǎn)紅外激光，絕大多數(shù)有機(jī)材料具有強(qiáng)烈吸收紅外線的特點(diǎn)，有機(jī)材料在吸收了極高的紅外激光能量后，迅速熔化、汽化及燃燒，從而在多層印刷電路基板的銅圖形層之間形成微導(dǎo)通孔，微導(dǎo)通孔的孔壁經(jīng)清潔和電鍍銅之后可將相鄰層的銅圖形層連接起來，實現(xiàn)高密度的電氣互連。
二氧化碳激光不能加工銅圖形層，需要先在印刷電路基板上需要加工微導(dǎo)通孔的位置采用化學(xué)蝕刻的方法去除銅圖形層，開出與微導(dǎo)通孔的孔徑尺寸相同的“窗口”，然后再用二氧化碳激光加工出相應(yīng)的微導(dǎo)通孔。如圖1所示，目前一般采用單脈沖二氧化碳激光加工方式，激光在光束的直徑方向上的能量分布是高斯型的，即光束中心能量最高，沿半徑方向能量逐漸降低。在采用單脈沖沖擊方式進(jìn)行加工時，孔壁處和孔中心的能量有較大差異，因此在加工中為了形成一定的孔壁質(zhì)量(主要是尖錐角)，激光光束的能量一般設(shè)置的比較大，孔中心處的激光能量則更大。當(dāng)孔中心的激光能量照射到內(nèi)層的銅圖形層上時，一部分能量被內(nèi)層銅圖形層反射到微導(dǎo)通孔側(cè)壁的絕緣層上，一部分能量被內(nèi)層的銅圖形層吸收。反射到微導(dǎo)通孔的側(cè)壁上的能量被絕緣層吸收，造成側(cè)蝕而形成鼓形孔(即孔口尺寸小，孔腰尺寸大)。被內(nèi)層銅圖形層吸收的能量使得內(nèi)層銅圖形層溫度升高而發(fā)生翹曲變形，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)層銅圖形層與絕緣層相脫離，形成分層或起泡現(xiàn)象。
存在有這些質(zhì)量問題的微導(dǎo)通孔在后續(xù)的加工和使用中會存在嚴(yán)重的隱患，若孔底殘留有絕緣材料，孔被電鍍銅后，電鍍的銅層與內(nèi)層銅圖形層之間存在絕緣層，極易造成電氣斷路，即使殘留物較少，電氣導(dǎo)通，但由于電鍍銅層與內(nèi)層銅圖形層接確面積小，附著強(qiáng)度差，在后續(xù)的錫焊加工或產(chǎn)品使用中，由于熱沖擊應(yīng)力或變形應(yīng)力極易造成電鍍銅層斷裂，使電氣通路斷開。同樣，由于燒蝕過度造成的分層或起泡問題也會造成類似后果。而因側(cè)蝕出現(xiàn)的鼓形孔(即孔口尺寸小，孔腰尺寸大)，在后面的孔金屬化工序中，易造成電鍍不良，這種不良的電鍍層在后續(xù)的加工和使用過程中易出現(xiàn)斷裂和脫落的現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可以明顯提高印刷電路基板的微導(dǎo)通孔的加工質(zhì)量的二氧化碳激光鉆孔方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它對每個微導(dǎo)通孔采用至少由兩個二氧化碳激光脈沖進(jìn)行分步加工的方式，并且每個激光脈沖能量參數(shù)單獨(dú)設(shè)定。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明不僅使得印刷電路基板的微導(dǎo)通孔的加工質(zhì)量更容易控制，明顯地提高了微導(dǎo)通孔的加工質(zhì)量，而且在實際的加工生產(chǎn)過程中也并未發(fā)現(xiàn)有明顯地生產(chǎn)效率下降的問題，較好地解決了質(zhì)量和效率相統(tǒng)一的問題。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有的單脈沖二氧化碳激光鉆孔方法的示意圖。
圖2是本發(fā)明多脈沖二氧化碳激光鉆孔方法的示意圖。
圖3a是本發(fā)明多脈沖二氧化碳激光鉆孔方法中第一個脈沖加工完畢后的效果圖。
圖3b是本發(fā)明多脈沖二氧化碳激光鉆孔方法中第二個脈沖加工完畢后的效果圖。
圖3c是本發(fā)明多脈沖二氧化碳激光鉆孔方法中第三個脈沖加工完畢后的效果圖。
具體實施例方式
請參閱圖2、圖3a、圖3b及圖3c，本發(fā)明二氧化碳激光鉆孔方法采用了多個脈沖分步加工的方式，多脈沖分步加工的方式是指對同一個微導(dǎo)通孔采用多個激光脈沖進(jìn)行分步加工，同時在激光控制上，每個脈沖的能量進(jìn)行分別控制。其中脈沖數(shù)最高可設(shè)置為10，激光脈沖的能量可通過設(shè)定脈沖寬度和設(shè)定脈沖周期來確定。
在實際的加工微導(dǎo)通孔的過程中，根據(jù)不同的絕緣層材料選用不同的加工脈沖數(shù)和脈沖能量，同時考慮到加工效率(生產(chǎn)率)的問題，一般采用三個脈沖(①、②、③)進(jìn)行加工。請參閱圖2，第一個脈沖①用的激光能量應(yīng)是三個脈沖中最大的，然后按脈沖的加工順序依次將能量減小。多次脈沖可將銅圖形層t上的殘留物徹底清除，同時因未采用一個大能量的單脈沖進(jìn)行燒孔，所以不易產(chǎn)生由于能量過大而出現(xiàn)的側(cè)蝕和銅圖形層t分層起泡問題，使加工出來的孔形容易控制，對印刷電路基板本身的誤差(例如絕緣層厚度及材質(zhì)均勻度)也有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。三個脈沖加工的效果如圖3a、圖3b及圖3c所示，其中圖3a顯示的是第一個脈沖①加工完畢后的效果圖，它完成大部分的加工任務(wù)；圖3b顯示的是第二個脈沖②加工完畢后的效果圖，它加工至下層的銅圖形層t；圖3c顯示的是第三個脈沖③加工完畢后的效果圖，它的作用是清除殘留，形成尖錐角(孔壁傾斜度)。
本發(fā)明是對單脈沖加工方式的重大改進(jìn)，不僅使得印刷電路基板的微導(dǎo)通孔的加工質(zhì)量更容易控制，明顯地提高了加工微導(dǎo)通孔的質(zhì)量，而且在實際的加工生產(chǎn)過程中也并未發(fā)現(xiàn)有明顯地生產(chǎn)效率下降的問題，較好地解決了質(zhì)量和效率相統(tǒng)一的問題。同時，由于在實際生產(chǎn)中較大地提高了成品印刷電路基板的合格率，較好地解決了印刷電路基板制程中的瓶徑問題，也促使二氧化碳激光加工印刷電路基板微導(dǎo)通孔的技術(shù)更加成熟和實用，奠定了二氧化碳激光鉆孔技術(shù)在印刷電路基板的微導(dǎo)通孔的加工中處于領(lǐng)先的位置。
權(quán)利要求
1.一種用于加工印刷電路基板的微導(dǎo)通孔的二氧化碳激光鉆孔方法，其特征在于每個微導(dǎo)通孔采用至少兩個的二氧化碳激光脈沖進(jìn)行分步加工，并且每個激光脈沖能量參數(shù)單獨(dú)設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳激光鉆孔方法，其特征在于每個微導(dǎo)通孔采用的二氧化碳激光脈沖數(shù)大于或等于2，并且小于或等于10。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二氧化碳激光鉆孔方法，其特征在于第一個脈沖用所有脈沖中最大的激光能量，然后按脈沖的加工順序依次將能量減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳激光鉆孔方法，其特征在于每個微導(dǎo)通孔采用三個二氧化碳激光脈沖進(jìn)行分步加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氧化碳激光鉆孔方法，其特征在于第一個脈沖用三個脈沖中最大的激光能量，然后按脈沖的加工順序依次將能量減小。
全文摘要
一種用于加工印刷電路基板的微導(dǎo)通孔的二氧化碳激光鉆孔方法，每個微導(dǎo)通孔采用至少兩個的二氧化碳激光脈沖進(jìn)行分步加工，并且每個激光脈沖能量參數(shù)單獨(dú)設(shè)定。本發(fā)明不僅使得印刷電路基板的微導(dǎo)通孔的加工質(zhì)量更容易控制，明顯地提高了加工微導(dǎo)通孔的質(zhì)量，而且在實際的加工生產(chǎn)過程中也并未發(fā)現(xiàn)有明顯地生產(chǎn)效率下降問題，較好地解決了質(zhì)量和效率相統(tǒng)一的問題。
文檔編號H05K3/06GK1674766SQ20041002662
公開日2005年9月28日 申請日期2004年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者李強(qiáng), 周建輝 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司, 深圳市大族數(shù)控科技有限公司