專利名稱：一種采用二氧化碳激光直接鉆盲孔的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采用二氧化碳激光直接鉆盲扎的方法。具體是采用不 同的光圈來改變激光脈沖光斑的尺寸，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：
在高密度互連印制電路板和半導體封裝載板制作過程中，為了實現層 與層之間的互連，往往采用二氧化碳激光鉆盲孔，并采用電鍍導電層的方 法來實現。
二氧化碳激光鉆盲孔的方法有開銅窗、直接鉆孔兩種。由于未經處理 的銅箔對具有固定波長的二氧化碳激光能量的吸收率非常低，因此需要開 銅窗的方法來進行激光鉆孔。
開銅窗是用化學蝕刻的辦法蝕刻掉表層的銅層后再利用激光對介質 層進行燒蝕，形成盲孔。采用該工藝，在激光鉆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；同時該工藝制程復 雜，也增加了加工時間和成本。
基于上述工藝缺陷的改進，印制板業(yè)界提出了激光直接鉆孔工藝。參 見圖1，激光直接鉆孔是先將銅層表面進行特殊處理，比如采用棕化或黑 化或微蝕等工藝來增加銅層表面的粗糙度，增加對二氧化碳激光能量的吸 收，然后再進行激光鉆孔，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(yōu)點， 但是也有一個不容易克服的缺點，即在采用二氧化碳激光直接鉆孔方法時 很容易產生孔口懸銅4缺陷，這會對后續(xù)的電鍍質量造成影響。
激光鉆盲孔后，常采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。相對于普通電鍍，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
高密度互連印制電路板和半導體封裝載板電鍍工藝的主流方法。如果在激 光直接鉆孔中存在孔口懸銅的缺陷，在電鍍中尤其是在填孔電鍍中，由于 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。
在二氧化碳激光直接鉆孔工藝中，目前的做法是僅選用某一個激光光 圈設定激光脈沖光斑的大小對銅層和介質層進行燒蝕以形成激光盲孔(對 于二氧化碳激光鉆孔， 一個激光光圈固定對應一個激光脈沖光斑尺寸)，
即單光圈鉆孔模式，參見圖3a和3b。由于單光圈激光鉆孔模式加工銅層 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)對應的激光脈沖光斑尺寸Dh光圈9對應的激光脈沖光斑尺寸D2， 但銅層1和介質層2 (—般由樹脂和玻璃纖維布組成)對激光的吸收率不 同，銅層l對激光的吸收率小于介質層2對激光的吸收率，即激光對銅層 1的加工難于對介質層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激光 能量減小懸銅，或采用鉆孔后微蝕去除懸銅。
改變激光能量是通過調整激光脈沖能量以減小孔口懸銅的產生，常用 的方法是逐次減小激光脈沖能量。實踐證明，該方法對激光直接鉆孔產生 的孔口懸銅的改善效果有限。
激光直接鉆孔后微蝕是指鉆孔后利用化學藥水對印制板銅層進行微 蝕處理，這能夠蝕掉部分孔口懸銅，但該方法成本較高，同時制程難以控 制，容易對孔底的銅層造成微蝕而應用不多。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用二氧化碳激光直接鉆盲孔的方法，改 善激光孔形并減少孔口懸銅，以利于后續(xù)電鍍塞孔，改善高密度互連印制 電路板和半導體封裝載板的質量。
本發(fā)明的技術方案是，本發(fā)明直接從改善激光鉆孔工藝出發(fā)，提出采 用多光圈進行激光直接鉆孔的方法。
具體地， 一種采用二氧化碳激光直接鉆盲孔的方法，采用兩個或兩個 以上的不同光圈進行激光直接鉆孔，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，控制激光脈沖斑點的 尺寸，用一個脈沖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，改變激光脈沖斑點的尺寸，使得該尺寸小于 步驟1)中激光脈沖斑點的尺寸，采用一個或多個脈沖燒蝕加工 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 質層完全燒蝕干凈，加工板上形成一盲孔。
如果介質層較厚，激光鉆孔時為了減少孔口懸銅和提高孔形錐度，可 以采用更多的光圈(例如三個及以上光圈)，其中，第一個光圈尺寸最大， 后面的光圈尺寸逐漸減小。
例如，第一個光圈，用一個脈沖燒蝕加工板板面上的銅層，使銅層形 成一開口；后面的光圈，用一個或多個脈沖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干凈，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(qū)域內的孔， 或加工完畢整個板面的孔。 本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明采用光圈控制激光脈沖光斑的尺寸，對銅層采用尺寸較大的光 斑來燒蝕，對介質層采用尺寸較小的光斑來燒蝕。使用本發(fā)明方法，能夠 產生較好的激光孔形，并減小孔口懸銅，增加孔形錐度，避免電鍍塞孔中 的缺陷，尤其適用于鉆孔后的電鍍填孔工藝，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，且電鍍后無空洞缺陷；并且制程
簡單、成本低廉。
本發(fā)明與激光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(fā)及以后若干發(fā)的激光 脈沖能量這一種方式，但激光能量逐漸減少的方法只改變了激光能量大 小，并沒有改變與鉆孔孔徑大小最相關的激光光斑尺寸大小，所以無法有 效減少孔口懸銅和提高孔形錐度。


圖1為二氧化碳激光直接鉆孔后孔口懸銅的示意圖； '圖2為二氧化碳激光直接鉆孔后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激光直接鉆孔的 示意圖4a、圖4b為本發(fā)明二氧化碳激光鉆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(fā)明方法的具體步驟如下
第1步層壓多層印制板(表層銅箔厚度采用17-18pm);
第2步完成銅箔減薄處理(減薄后銅箔厚度為5-6|im);
第3步采用化學藥水對銅箔表面進行氧化處理，來提高銅箔對激光
的吸收率；
第4步先選定較大的激光光圈18，光圈18對應的激光脈沖光斑尺 寸為D3，如加工125)Lim的激光盲孔，激光光斑尺寸D3約125-)am，采用1 發(fā)脈沖，脈沖時間16ps，完成整板銅層l的加工；
第5步再選定較小的激光光圈20，光圈20對應的激光脈沖光斑尺 寸為D4，如加工125|im的激光盲孔，激光光斑大小D4約80)am，采用3 發(fā)脈沖，脈沖時間16|iS，完成整板介質層2的加工；
第6步采用磨刷磨板或其他方法去掉銅箔表面的氧化層；
第7步電鍍激光盲孔5。
綜上所述，本發(fā)明采用多光圈模式控制激光脈沖光斑的尺寸，對銅層 采用尺寸較大的光斑來燒蝕，對介質層采用尺寸較小的光斑來燒蝕。產生 較好的激光孔形，并減小孔口懸銅，增加孔形錐度，使得電鍍藥水容易交
換，下凹減小，且電鍍后無空洞缺陷；并且制程簡單、成本低廉。
權利要求
1.一種采用二氧化碳激光直接鉆盲孔的方法，采用兩個或兩個以上的不同光圈進行激光直接鉆孔，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，控制激光脈沖斑點的尺寸，用一個脈沖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，改變激光脈沖斑點的尺寸，使得該尺寸小于步驟1)中激光脈沖斑點的尺寸，采用一個或多個脈沖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所述的采用二氧化碳激光直接鉆盲孔的方法，其特征是， 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 制激光脈沖斑點的尺寸燒蝕介質層，直至第二層銅面之上的介質層完 全燒蝕干凈。
3. 如權利要求1所述的采用二氧化碳激光直接鉆盲孔的方法，其特征是， 步驟l)或步驟2)中加工單個孔，或加工板面某個區(qū)域內的孔，或加 工完畢整個板面的孔。
全文摘要
一種采用二氧化碳激光直接鉆盲孔的方法，采用兩個或兩個以上的不同光圈進行激光直接鉆孔，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，控制激光脈沖斑點的尺寸，用一個脈沖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，改變激光脈沖斑點的尺寸，該尺寸小于步驟1)中激光脈沖斑點的尺寸，采用一個或多個脈沖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(fā)明能夠產生較好的激光孔形，并減小孔口懸銅，增加孔形錐度，避免電鍍中的缺陷，尤其適用于鉆孔后的電鍍填孔工藝，使得電鍍藥水容易交換，下凹減小，且電鍍后無空洞缺陷；并且制程簡單、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(yōu)先權日2008年9月12日
發(fā)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