专利名称：一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用二氧化碳激光直接钻盲扎的方法。具体是采用不 同的光圈来改变激光脉冲光斑的尺寸，分别对铜层和介质层进行烧蚀，减 小孔口悬铜，及改善盲孔孔形。
背景技术：
在高密度互连印制电路板和半导体封装载板制作过程中，为了实现层 与层之间的互连，往往采用二氧化碳激光钻盲孔，并采用电镀导电层的方 法来实现。
二氧化碳激光钻盲孔的方法有开铜窗、直接钻孔两种。由于未经处理 的铜箔对具有固定波长的二氧化碳激光能量的吸收率非常低，因此需要开 铜窗的方法来进行激光钻孔。
开铜窗是用化学蚀刻的办法蚀刻掉表层的铜层后再利用激光对介质 层进行烧蚀，形成盲孔。采用该工艺，在激光钻孔之前要进行图形转移和 蚀刻，既有层间对位的问题，限制了布线密度的提高；同时该工艺制程复 杂，也增加了加工时间和成本。
基于上述工艺缺陷的改进，印制板业界提出了激光直接钻孔工艺。参 见图1，激光直接钻孔是先将铜层表面进行特殊处理，比如采用棕化或黑 化或微蚀等工艺来增加铜层表面的粗糙度，增加对二氧化碳激光能量的吸 收，然后再进行激光钻孔，直接烧蚀铜层1以及铜层1、3之间的介质层2， 形成盲孔5。该工艺流程虽然具有縮短工艺流程和降低生产成本的优点， 但是也有一个不容易克服的缺点，即在采用二氧化碳激光直接钻孔方法时 很容易产生孔口悬铜4缺陷，这会对后续的电镀质量造成影响。
激光钻盲孔后，常采用电镀的方法使得层间互连，目前有普通电镀和 填孔电镀两种。普通电镀是在孔壁和孔底电镀上一层铜；填孔电镀是将铜 6镀满整个盲孔5，参见图2。相对于普通电镀，填孔电镀除了导电，传热 性能更好外，还可以实现叠孔结构，提高线路板的布线密度，正日益成为
高密度互连印制电路板和半导体封装载板电镀工艺的主流方法。如果在激 光直接钻孔中存在孔口悬铜的缺陷，在电镀中尤其是在填孔电镀中，由于 孔口悬铜4影响了电镀药水的充分交换，特别是阻挡了药水达到盲孔底部， 很容易形成电镀空洞7等缺陷。
在二氧化碳激光直接钻孔工艺中，目前的做法是仅选用某一个激光光 圈设定激光脉冲光斑的大小对铜层和介质层进行烧蚀以形成激光盲孔(对 于二氧化碳激光钻孔， 一个激光光圈固定对应一个激光脉冲光斑尺寸)，
即单光圈钻孔模式，参见图3a和3b。由于单光圈激光钻孔模式加工铜层 1 (使用光圈8)和介质层2 (使用光圈9)所用到的光圈一样大，即，光 圈8)对应的激光脉冲光斑尺寸Dh光圈9对应的激光脉冲光斑尺寸D2， 但铜层1和介质层2 (—般由树脂和玻璃纤维布组成)对激光的吸收率不 同，铜层l对激光的吸收率小于介质层2对激光的吸收率，即激光对铜层 1的加工难于对介质层2的加工，故容易形成孔口悬铜4。
对在该模式下形成的孔口悬铜4，目前常见的解决方法有改变激光 能量减小悬铜，或采用钻孔后微蚀去除悬铜。
改变激光能量是通过调整激光脉冲能量以减小孔口悬铜的产生，常用 的方法是逐次减小激光脉冲能量。实践证明，该方法对激光直接钻孔产生 的孔口悬铜的改善效果有限。
激光直接钻孔后微蚀是指钻孔后利用化学药水对印制板铜层进行微 蚀处理，这能够蚀掉部分孔口悬铜，但该方法成本较高，同时制程难以控 制，容易对孔底的铜层造成微蚀而应用不多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法，改 善激光孔形并减少孔口悬铜，以利于后续电镀塞孔，改善高密度互连印制 电路板和半导体封装载板的质量。
本发明的技术方案是，本发明直接从改善激光钻孔工艺出发，提出采 用多光圈进行激光直接钻孔的方法。
具体地， 一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法，采用两个或两个 以上的不同光圈进行激光直接钻孔，即双光圈或多光圈模式，包括如下步
骤是
1) 根据要加工孔的孔径大小，选定一个光圈，控制激光脉冲斑点的 尺寸，用一个脉冲烧蚀加工板板面上的铜层，使铜层形成一开口；
2) 再选定另一个光圈，改变激光脉冲斑点的尺寸，使得该尺寸小于 步骤1)中激光脉冲斑点的尺寸，采用一个或多个脉冲烧蚀加工 板板面上己经开口的铜层下的介质层，使得第二层铜面之上的介 质层完全烧蚀干净，加工板上形成一盲孔。
如果介质层较厚，激光钻孔时为了减少孔口悬铜和提高孔形锥度，可 以采用更多的光圈(例如三个及以上光圈)，其中，第一个光圈尺寸最大， 后面的光圈尺寸逐渐减小。
例如，第一个光圈，用一个脉冲烧蚀加工板板面上的铜层，使铜层形 成一开口；后面的光圈，用一个或多个脉冲烧蚀加工板板面上已经开口的 铜层下的介质层，使得第二层铜面之上的介质层完全烧蚀干净，加工板上 形成一盲孔。
上述步骤l)或步骤2)中加工单个孔，或加工板面某个区域内的孔， 或加工完毕整个板面的孔。 本发明的有益效果
本发明采用光圈控制激光脉冲光斑的尺寸，对铜层采用尺寸较大的光 斑来烧蚀，对介质层采用尺寸较小的光斑来烧蚀。使用本发明方法，能够 产生较好的激光孔形，并减小孔口悬铜，增加孔形锥度，避免电镀塞孔中 的缺陷，尤其适用于钻孔后的电镀填孔工艺，可使得电镀药水交换充分， 容易到达盲孔底部，实现电镀下凹减小，且电镀后无空洞缺陷；并且制程
简单、成本低廉。
本发明与激光能量逐渐减少的方法相比，能够有效减少孔口悬铜，孔
形锥度也更明显；而在现有技术中，只有减小第二发及以后若干发的激光 脉冲能量这一种方式，但激光能量逐渐减少的方法只改变了激光能量大 小，并没有改变与钻孔孔径大小最相关的激光光斑尺寸大小，所以无法有 效减少孔口悬铜和提高孔形锥度。
图1为二氧化碳激光直接钻孔后孔口悬铜的示意图； '图2为二氧化碳激光直接钻孔后电镀填孔缺陷的示意图3a、图3b为目前现有技术中单光圈模式二氧化碳激光直接钻孔的 示意图4a、图4b为本发明二氧化碳激光钻孔方法一实施例的示意图。
具体实施例方式
参见图4a、图4b，本发明方法的具体步骤如下
第1步层压多层印制板(表层铜箔厚度采用17-18pm);
第2步完成铜箔减薄处理(减薄后铜箔厚度为5-6|im);
第3步采用化学药水对铜箔表面进行氧化处理，来提高铜箔对激光
的吸收率；
第4步先选定较大的激光光圈18，光圈18对应的激光脉冲光斑尺 寸为D3，如加工125)Lim的激光盲孔，激光光斑尺寸D3约125-)am，采用1 发脉冲，脉冲时间16ps，完成整板铜层l的加工；
第5步再选定较小的激光光圈20，光圈20对应的激光脉冲光斑尺 寸为D4，如加工125|im的激光盲孔，激光光斑大小D4约80)am，采用3 发脉冲，脉冲时间16|iS，完成整板介质层2的加工；
第6步采用磨刷磨板或其他方法去掉铜箔表面的氧化层；
第7步电镀激光盲孔5。
综上所述，本发明采用多光圈模式控制激光脉冲光斑的尺寸，对铜层 采用尺寸较大的光斑来烧蚀，对介质层采用尺寸较小的光斑来烧蚀。产生 较好的激光孔形，并减小孔口悬铜，增加孔形锥度，使得电镀药水容易交
换，下凹减小，且电镀后无空洞缺陷；并且制程简单、成本低廉。
权利要求
1.一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法，采用两个或两个以上的不同光圈进行激光直接钻孔，即双光圈或多光圈模式；1)根据要加工孔的孔径大小，选定一个光圈，控制激光脉冲斑点的尺寸，用一个脉冲烧蚀加工板板面上的铜层，使铜层形成一开口；2)再选定另一个光圈，改变激光脉冲斑点的尺寸，使得该尺寸小于步骤1)中激光脉冲斑点的尺寸，采用一个或多个脉冲烧蚀加工板板面上已经开口的铜层下的介质层，至此，加工板上形成一盲孔。
2. 如权利要求1所述的采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法，其特征是， 步骤3)釆用更多的光圈，选用的光圈比前次的光圈尺寸小，通过控 制激光脉冲斑点的尺寸烧蚀介质层，直至第二层铜面之上的介质层完 全烧蚀干净。
3. 如权利要求1所述的采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法，其特征是， 步骤l)或步骤2)中加工单个孔，或加工板面某个区域内的孔，或加 工完毕整个板面的孔。
全文摘要
一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法，采用两个或两个以上的不同光圈进行激光直接钻孔，即双光圈或多光圈模式，包括如下步骤是1)根据要加工孔的孔径大小，选定一个光圈，控制激光脉冲斑点的尺寸，用一个脉冲烧蚀加工板板面上的铜层，使铜层形成一开口；2)再选定另一个光圈，改变激光脉冲斑点的尺寸，该尺寸小于步骤1)中激光脉冲斑点的尺寸，采用一个或多个脉冲烧蚀加工板板面上已经开口的铜层下的介质层，至此，加工板上形成一盲孔。本发明能够产生较好的激光孔形，并减小孔口悬铜，增加孔形锥度，避免电镀中的缺陷，尤其适用于钻孔后的电镀填孔工艺，使得电镀药水容易交换，下凹减小，且电镀后无空洞缺陷；并且制程简单、成本低廉。
文档编号B23K26/06GK101372071SQ20081004293
公开日2009年2月25日 申请日期2008年9月12日 优先权日2008年9月12日
发明者孙成洲, 杨宏强, 伟 黄 申请人:上海美维科技有限公司;上海美维电子有限公司