二氧化碳激光钻孔方法

文档序号:8154663阅读:454来源:国知局
专利名称:二氧化碳激光钻孔方法
技术领域
本发明涉及一种在印刷电路基板上进行激光钻孔的方法,特别是一种采用二氧化碳激光钻孔的方法。
背景技术
随着电子设备的小型化、便携化,越来越要求在印刷电路板上的电路高密度化。与上述要求相适应,近年来出现了在常规高密度印制电路板上的一面或两面顺序积层了更高密度导电层(一般为2~4层)的积层式多层印刷电路基板,该板上具有更小的微导通孔,更薄的绝缘层厚度和更加精细短小的线宽/间距。在如上所述的多层印刷电路基板中的上下层叠的印刷电路基板之间,需要对导电层进行电气的连接,其中导电层一般由铜图形(pattern)组成,绝缘层一般由绝缘树脂层等有机材料制成。如上所述的电气连接是通过如下方式完成的,首先在印刷电路基板的相应位置上加工出微导通孔,然后在微导通孔的孔壁电镀上一层铜,此铜层可实现上下层印刷电路基板的导电铜图形层的电气互连。
随着高互连密度的积层式多层印刷电路基板的微导通孔的孔数越来越多(可达100,000孔/层),孔径越来越小(小于Φ0.1mm),利用激光钻孔作为一种既经济又高效的加工微导通孔的方式得到了广泛的应用。
在整个印刷电路基板的加工制程中,印刷电路基板上微导通孔的加工质量一直是生产厂家很费心思的问题,其原因主要有两个方面,一方面是印刷电路基板上加工的孔的数量相当庞大,其中有一个孔加工存在问题即会造成一定的损失,因此要求激光钻孔的加工质量上有较高的稳定性;另一方面由于加工孔的工序的特殊性,微导通孔的加工质量无法在本工序后进行有效的检测,最终的检测要等到电镀铜及电气检测之后才能知道,因此如果钻孔出现问题,将会造成较大的损失,这就对钻孔的加工质量提出了更高的要求。
目前一般采用二氧化碳激光来加工微导通孔,二氧化碳激光波长在9.4~10.6um,是一种远红外激光,绝大多数有机材料具有强烈吸收红外线的特点,有机材料在吸收了极高的红外激光能量后,迅速熔化、汽化及燃烧,从而在多层印刷电路基板的铜图形层之间形成微导通孔,微导通孔的孔壁经清洁和电镀铜之后可将相邻层的铜图形层连接起来,实现高密度的电气互连。
二氧化碳激光不能加工铜图形层,需要先在印刷电路基板上需要加工微导通孔的位置采用化学蚀刻的方法去除铜图形层,开出与微导通孔的孔径尺寸相同的“窗口”,然后再用二氧化碳激光加工出相应的微导通孔。如图1所示,目前一般采用单脉冲二氧化碳激光加工方式,激光在光束的直径方向上的能量分布是高斯型的,即光束中心能量最高,沿半径方向能量逐渐降低。在采用单脉冲冲击方式进行加工时,孔壁处和孔中心的能量有较大差异,因此在加工中为了形成一定的孔壁质量(主要是尖锥角),激光光束的能量一般设置的比较大,孔中心处的激光能量则更大。当孔中心的激光能量照射到内层的铜图形层上时,一部分能量被内层铜图形层反射到微导通孔侧壁的绝缘层上,一部分能量被内层的铜图形层吸收。反射到微导通孔的侧壁上的能量被绝缘层吸收,造成侧蚀而形成鼓形孔(即孔口尺寸小,孔腰尺寸大)。被内层铜图形层吸收的能量使得内层铜图形层温度升高而发生翘曲变形,进而导致内层铜图形层与绝缘层相脱离,形成分层或起泡现象。
存在有这些质量问题的微导通孔在后续的加工和使用中会存在严重的隐患,若孔底残留有绝缘材料,孔被电镀铜后,电镀的铜层与内层铜图形层之间存在绝缘层,极易造成电气断路,即使残留物较少,电气导通,但由于电镀铜层与内层铜图形层接确面积小,附着强度差,在后续的锡焊加工或产品使用中,由于热冲击应力或变形应力极易造成电镀铜层断裂,使电气通路断开。同样,由于烧蚀过度造成的分层或起泡问题也会造成类似后果。而因侧蚀出现的鼓形孔(即孔口尺寸小,孔腰尺寸大),在后面的孔金属化工序中,易造成电镀不良,这种不良的电镀层在后续的加工和使用过程中易出现断裂和脱落的现象,造成严重的质量问题。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种可以明显提高印刷电路基板的微导通孔的加工质量的二氧化碳激光钻孔方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是它对每个微导通孔采用至少由两个二氧化碳激光脉冲进行分步加工的方式,并且每个激光脉冲能量参数单独设定。
本发明相对于现有技术所具有的优点是本发明不仅使得印刷电路基板的微导通孔的加工质量更容易控制,明显地提高了微导通孔的加工质量,而且在实际的加工生产过程中也并未发现有明显地生产效率下降的问题,较好地解决了质量和效率相统一的问题。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是与本发明相关的现有的单脉冲二氧化碳激光钻孔方法的示意图。
图2是本发明多脉冲二氧化碳激光钻孔方法的示意图。
图3a是本发明多脉冲二氧化碳激光钻孔方法中第一个脉冲加工完毕后的效果图。
图3b是本发明多脉冲二氧化碳激光钻孔方法中第二个脉冲加工完毕后的效果图。
图3c是本发明多脉冲二氧化碳激光钻孔方法中第三个脉冲加工完毕后的效果图。
具体实施例方式
请参阅图2、图3a、图3b及图3c,本发明二氧化碳激光钻孔方法采用了多个脉冲分步加工的方式,多脉冲分步加工的方式是指对同一个微导通孔采用多个激光脉冲进行分步加工,同时在激光控制上,每个脉冲的能量进行分别控制。其中脉冲数最高可设置为10,激光脉冲的能量可通过设定脉冲宽度和设定脉冲周期来确定。
在实际的加工微导通孔的过程中,根据不同的绝缘层材料选用不同的加工脉冲数和脉冲能量,同时考虑到加工效率(生产率)的问题,一般采用三个脉冲(①、②、③)进行加工。请参阅图2,第一个脉冲①用的激光能量应是三个脉冲中最大的,然后按脉冲的加工顺序依次将能量减小。多次脉冲可将铜图形层t上的残留物彻底清除,同时因未采用一个大能量的单脉冲进行烧孔,所以不易产生由于能量过大而出现的侧蚀和铜图形层t分层起泡问题,使加工出来的孔形容易控制,对印刷电路基板本身的误差(例如绝缘层厚度及材质均匀度)也有较强的适应能力。三个脉冲加工的效果如图3a、图3b及图3c所示,其中图3a显示的是第一个脉冲①加工完毕后的效果图,它完成大部分的加工任务;图3b显示的是第二个脉冲②加工完毕后的效果图,它加工至下层的铜图形层t;图3c显示的是第三个脉冲③加工完毕后的效果图,它的作用是清除残留,形成尖锥角(孔壁倾斜度)。
本发明是对单脉冲加工方式的重大改进,不仅使得印刷电路基板的微导通孔的加工质量更容易控制,明显地提高了加工微导通孔的质量,而且在实际的加工生产过程中也并未发现有明显地生产效率下降的问题,较好地解决了质量和效率相统一的问题。同时,由于在实际生产中较大地提高了成品印刷电路基板的合格率,较好地解决了印刷电路基板制程中的瓶径问题,也促使二氧化碳激光加工印刷电路基板微导通孔的技术更加成熟和实用,奠定了二氧化碳激光钻孔技术在印刷电路基板的微导通孔的加工中处于领先的位置。
权利要求
1.一种用于加工印刷电路基板的微导通孔的二氧化碳激光钻孔方法,其特征在于每个微导通孔采用至少两个的二氧化碳激光脉冲进行分步加工,并且每个激光脉冲能量参数单独设定。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳激光钻孔方法,其特征在于每个微导通孔采用的二氧化碳激光脉冲数大于或等于2,并且小于或等于10。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳激光钻孔方法,其特征在于第一个脉冲用所有脉冲中最大的激光能量,然后按脉冲的加工顺序依次将能量减小。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳激光钻孔方法,其特征在于每个微导通孔采用三个二氧化碳激光脉冲进行分步加工。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳激光钻孔方法,其特征在于第一个脉冲用三个脉冲中最大的激光能量,然后按脉冲的加工顺序依次将能量减小。
全文摘要
一种用于加工印刷电路基板的微导通孔的二氧化碳激光钻孔方法,每个微导通孔采用至少两个的二氧化碳激光脉冲进行分步加工,并且每个激光脉冲能量参数单独设定。本发明不仅使得印刷电路基板的微导通孔的加工质量更容易控制,明显地提高了加工微导通孔的质量,而且在实际的加工生产过程中也并未发现有明显地生产效率下降问题,较好地解决了质量和效率相统一的问题。
文档编号H05K3/06GK1674766SQ20041002662
公开日2005年9月28日 申请日期2004年3月24日 优先权日2004年3月24日
发明者李强, 周建辉 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司, 深圳市大族数控科技有限公司
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