專利名稱：直接co2激光鉆孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于印刷電路板(PCB)制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用CO2(二氧化碳)激光鉆床直接進(jìn)行激光鉆孔的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的PCB印刷電路板制造過程中，如要制作高密度互連板，需要在已做好線路的芯板上壓合增層，然后在增層上用激光鉆出與目標(biāo)焊盤(即芯板上已有的線路層圓盤圖形)對準(zhǔn)的微孔?，F(xiàn)有激光鉆孔方法通常采用的是傳統(tǒng)的蝕刻開銅窗法(conformal)流程，即先在板面覆上干膜，再利用影像轉(zhuǎn)移的方法在干膜上成像，經(jīng)過曝光、顯影、蝕刻、除膠等工序后，將板面需激光鉆孔區(qū)域的銅箔蝕刻掉，然后再進(jìn)行激光鉆孔。如圖1所示，該蝕刻開銅窗激光鉆孔方法，具體包括如下步驟1)前制程(壓合增層)芯板經(jīng)壓合增層得到如圖1中A所示板；2)前處理(表面清潔刷洗處理)；3)影像轉(zhuǎn)移先經(jīng)壓膜得到如圖1中B所示板，(其上從外到內(nèi)依次為干膜層1、表銅層2、增層材料層3和芯板4，芯板上有通孔5和目標(biāo)焊盤10；再經(jīng)工程底片曝光和顯影之后得到如圖1中C所示板；4)蝕刻經(jīng)蝕刻得到如圖1中D所示板，其上有已蝕開的銅窗6；5)除膠經(jīng)除膠后得到如圖1中E所示板；6)檢測；7)激光鉆孔在外層(即已壓合的增層)上已蝕開的銅窗處進(jìn)行激光鉆孔加工，激光鉆孔后得到如圖1中F所示板，其上有經(jīng)激光鉆孔加工出的板內(nèi)微孔7。
該方法的缺點(diǎn)是1、成本較高需開銅窗(conformal)，經(jīng)影像轉(zhuǎn)移和蝕刻流程，耗用干膜及蝕刻藥水；2、精度較差其精度為底片精度(0.5mil內(nèi))、開銅窗對位精度(2mil內(nèi))和激光鉆孔精度(1mil內(nèi))三者之和。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無需蝕刻開銅窗，可節(jié)約成本，提高激光鉆孔精度的直接CO2激光鉆孔方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種直接CO2激光鉆孔方法，它包括下列步驟1)在次外層(即芯板最外層)上圖像轉(zhuǎn)移過程中設(shè)計(jì)制作出用于加工板內(nèi)微孔的定位點(diǎn)；2)壓合前對目標(biāo)焊盤層的表面進(jìn)行棕氧化處理；3)前制程(壓合增層)在芯板上壓合增層，該增層包含一層半固化片(主要成分為樹脂)及其上的一層銅箔；4)銑定位孔/撈邊用X射線鉆靶機(jī)打出外層地球孔(即機(jī)械鉆通孔之定位孔)和對片孔(即原蝕刻開銅窗法的底片定位孔)；5)高壓水洗對銅表面進(jìn)行清潔處理；6)激光鉆孔前表銅棕化對銅表面進(jìn)行薄化及粗化處理；7)第一次激光鉆孔用對片孔進(jìn)行定位，將位于次外層的定位點(diǎn)上方的銅箔及樹脂燒蝕掉，露出次外層上的定位點(diǎn)；8)第二次激光鉆孔用前面加工后露出的次外層上的定位點(diǎn)進(jìn)行定位，定位加工出板內(nèi)微孔；9)對激光鉆孔后的銅表面進(jìn)行高壓水洗沖刷，作去除棕化層處理。
本發(fā)明的要點(diǎn)如下1.激光鉆孔加工采用次外層上通過圖像轉(zhuǎn)移制作出的定位點(diǎn)來定位，保證了激光鉆出的微孔與目標(biāo)焊盤的對準(zhǔn)度，提高了激光鉆孔精度；2.目標(biāo)焊盤層的表面處理必須走棕化處理，以方便抓取定位點(diǎn)；3.在較薄的表銅上進(jìn)行粗化處理(或是采用經(jīng)過表面粗化處理的銅箔)，可以增強(qiáng)銅箔對激光能量的吸收能力，這樣，CO2激光鉆床加工時(shí)就能以一較強(qiáng)的能量直接對銅箔進(jìn)行燒蝕加工。
4.表銅采用0.3盎司銅箔，經(jīng)棕化處理，起到表銅咬薄及粗化的效果，并保證了均勻性。
本發(fā)明的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)1.成本降低不經(jīng)蝕刻開銅窗(conformal)流程，節(jié)省了干膜及蝕刻藥水的耗用，也節(jié)省了工序和時(shí)間；2.加工精度提高過程中只有激光鉆孔機(jī)的加工誤差，提高了加工精度。


圖1是傳統(tǒng)開銅窗激光鉆孔方法的示意圖；圖2是本發(fā)明的直接CO2激光鉆孔方法示意圖；圖3是本發(fā)明中直接激光鉆孔后拍的照片；圖4是本發(fā)明中再進(jìn)行表面后處理之后的照片；圖5是本發(fā)明中壓合RCC板直接激光鉆孔再電鍍后的照片；圖6是本發(fā)明中壓合FR-4LDP板直接激光鉆孔再電鍍后的照片。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明通過如下方法進(jìn)行作業(yè)，以一階激光鉆孔(1+n+1)為例1)在次外層上制作定位點(diǎn)在次外層(即芯板的最外面一層)進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)移過程中，在四個(gè)角上設(shè)計(jì)制作出用于加工板內(nèi)微孔的定位點(diǎn)；2)壓合前目標(biāo)焊盤層表面氧化只能走棕化處理(正常作業(yè)條件)，以提高銅箔面與樹脂面的結(jié)合力，同時(shí)，方便抓取定位點(diǎn)；3)壓合半固化片及銅箔半固化片(pre-preg)選用RCC(背膠銅箔)或LDP(激光布)，(這是兩種常用的增層材料，主要成分是絕緣樹脂，LDP中還含有玻璃纖維布)，銅箔選用0.3盎司銅箔，(經(jīng)壓合增層得到如圖2中A所示板)；4)銑定位孔/撈邊用X射線鉆靶機(jī)打出外層地球孔(機(jī)械鉆通孔之定位孔)及對片孔(原蝕刻開銅窗法中，位于芯板外層的四個(gè)角上，用于將底片在板面上定位的孔)；5)高壓水洗開刷0.3盎司銅箔需先走高壓水洗開刷，減少膠殘留，避免棕化露銅；6)激光鉆孔前表銅棕化用Bond film(一種棕化藥水品牌，德國ATO公司出品)線進(jìn)行棕化作業(yè)，控制銅厚，以提高銅表面的粗糙度，增加銅表面對激光的吸收，(經(jīng)表銅棕化后得到如圖2中K所示板，其上從外到內(nèi)依次為表銅粗化層11、表銅層2、增層材料層3和芯板4，芯板上有通孔5和目標(biāo)焊盤10)；7)激光鉆孔第一步先用對片孔進(jìn)行定位，用一組激光鉆孔程序，將位于次外層的定位點(diǎn)上方的銅箔及樹脂燒蝕掉，露出次外層上的定位點(diǎn)8(如圖2中M板所示)；第二步再用該組定位點(diǎn)進(jìn)行定位，采用另一組激光鉆孔程序，定位加工出與目標(biāo)焊盤10對準(zhǔn)的板內(nèi)微孔9(如圖2中N板所示)；8)對激光鉆孔后的銅表面進(jìn)行高壓水洗沖刷，作去除棕化層處理(直接激光鉆孔后拍的照片見圖3，再進(jìn)行表面后處理之后的照片見圖4)；9)機(jī)械鉆孔以激光鉆床提供的縮拉比作參考，用地球孔做定位孔鉆出通孔；10)電鍍針對直接激光鉆孔板，孔壁的側(cè)蝕可能較大，鍍銅須加強(qiáng)品質(zhì)管控(壓合RCC板直接激光鉆孔再電鍍后的照片見圖5，壓合FR-4LDP板直接激光鉆孔再電鍍后的照片見圖6)。
如要進(jìn)行二階激光鉆孔(2+n+2)，則在上述一階激光鉆孔程序的第10)步電鍍做完并且制作完線路之后，再壓合一個(gè)新的增層，從第2)步開始按上述程序再做一遍。
從以上可看出，直接激光鉆孔法區(qū)別于傳統(tǒng)蝕刻開銅窗激光鉆孔法的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面(一)、定位點(diǎn)及對準(zhǔn)度控制1.定位點(diǎn)采用芯板上通過圖像轉(zhuǎn)移蝕刻出來的定位點(diǎn)定位；2.初定位先用通過X射線鉆靶機(jī)打出的對片孔(即原蝕刻開銅窗法的底片定位孔)做定位孔，激光燒蝕加工后露出芯板上的定位點(diǎn)(為防止在燒蝕時(shí)定位點(diǎn)脫落，定位點(diǎn)的加工區(qū)域(2.0×2.0mm)要比定位點(diǎn)外圍銅箔圖形(2.5×2.5mm)小)；3.用定位點(diǎn)作基準(zhǔn)加工板內(nèi)微孔(為提高其定位精度，定位點(diǎn)需抓取2次)；4.采用同一層定位原則，無論要壓合幾個(gè)增層，其激光鉆孔定位用圖形(pad)都設(shè)計(jì)在芯板的最外層即次外層上(機(jī)械鉆孔定位孔仍用地球孔，無需加沖)，例如是1+4+1的6層板，其定位用圖形(pad)都設(shè)計(jì)在L2/L5層；如是2+4+2的8層板，則其定位用圖形(pad)都設(shè)計(jì)在L3/L6層。
(二)、氧化面粗化方式只采用棕化處理方式，以期激光鉆孔加工時(shí)能較清楚地抓取定位點(diǎn)，棕化條件正常。
(三)、壓合半固化片及銅箔1.壓合用半固化片首選RCC和LDP，以期激光鉆孔時(shí)獲得較好的加工品質(zhì)；2.表銅選用0.3盎司銅箔，目的是為了減少薄化流程，減少銅厚的變異。
(四)、高壓水洗流程減少銅箔表面膠殘留，減少棕化表面露銅現(xiàn)象。
(五)、表銅粗化處理采用棕化進(jìn)行銅表面粗化(相比于黑化，可較方便地通過調(diào)整傳輸速度來調(diào)整粗化)，作業(yè)線別為Bond-film線，為將銅箔控制一定的厚度(7um左右)，采用2次棕化處理。
(六)、激光鉆孔加工1.采用分步加工的方式，第一發(fā)能量較強(qiáng)，加工銅箔和部分半固化片(激光鉆孔介質(zhì))；后幾發(fā)能量較弱，加工半固化片(加工RCC只需要1-2發(fā))；激光鉆孔開銅窗條件(機(jī)臺(tái)為三菱激光鉆床)第一發(fā)孔徑5mil、脈寬10us、能量15mj/發(fā)；后幾發(fā)孔徑4mil、脈寬10us、能量12mj/發(fā)。
2.利用激光鉆孔機(jī)臺(tái)統(tǒng)計(jì)的縮拉比(平均值)提供給機(jī)械鉆孔用。
(七)、表面后處理用高壓水洗開刷的方式即可以將表面的噴濺物去除干凈，這樣也不增加流程。
權(quán)利要求
1.一種直接CO2激光鉆孔方法，其特征在于，它包括下列步驟先在次外層上圖像轉(zhuǎn)移過程中設(shè)計(jì)制作出用于加工板內(nèi)微孔的定位點(diǎn)；在壓合增層前對目標(biāo)焊盤層表面進(jìn)行棕氧化處理；在前制程壓合增層，以及銑定位孔/撈邊之后，用高壓水洗方式進(jìn)行表面清潔處理；在激光鉆孔之前，先進(jìn)行表銅棕化，對銅表面進(jìn)行粗化處理；激光鉆孔分步進(jìn)行第一次激光鉆孔用通過X射線鉆靶機(jī)打出的對片孔進(jìn)行定位，將位于次外層的定位點(diǎn)上方的銅箔及樹脂燒蝕掉，露出次外層上的定位點(diǎn)；第二次激光鉆孔用前面加工后露出的定位點(diǎn)進(jìn)行定位，定位加工出板內(nèi)微孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接CO2激光鉆孔方法，其特征在于，上述方法還包括對激光鉆孔后的銅表面進(jìn)行高壓水洗沖刷，作去除棕化層處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直接CO2激光鉆孔方法，其特征在于，上述方法還包括在激光鉆孔之前的表銅棕化時(shí)，根據(jù)情況在粗化之前先做銅表面薄化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直接CO2激光鉆孔方法，其特征在于，上述方法還包括后續(xù)機(jī)械鉆孔以激光鉆床提供的縮拉比作參考，用地球孔做定位孔鉆出通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直接CO2激光鉆孔方法，其特征在于，無論壓合幾個(gè)增層，用于加工板內(nèi)微孔的第二次激光鉆孔之定位點(diǎn)均設(shè)計(jì)在芯板的最外層即次外層上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的CO2直接激光鉆孔方法，其特征在于，上述方法中，銅箔選用0.3盎司銅箔，壓合用半固化片選用RCC(背膠銅箔)或LDP(激光布)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的CO2直接激光鉆孔方法，其特征在于，上述方法中，在激光鉆孔之前，對表銅進(jìn)行2次棕化處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CO2直接激光鉆孔方法，其特征在于，上述方法中，第二次激光鉆孔用定位點(diǎn)作基準(zhǔn)加工板內(nèi)微孔時(shí)，定位點(diǎn)抓取2次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無需蝕刻開銅窗，可節(jié)約成本，提高激光鉆孔精度的直接CO2激光鉆孔方法。該方法包括下列步驟先在次外層上制作定位點(diǎn)；壓合增層前目標(biāo)焊盤表面棕氧化；在壓合增層、銑定位孔/撈邊之后，進(jìn)行高壓水洗表面清潔處理；激光鉆孔前表銅棕化，對銅表面進(jìn)行薄化及粗化處理；第一次激光鉆孔用原蝕刻開銅窗法的底片定位孔即對片孔進(jìn)行定位，將位于次外層的定位點(diǎn)上方的銅箔及樹脂燒蝕掉，露出次外層上的定位點(diǎn)；第二次激光鉆孔用前面加工后露出的定位點(diǎn)進(jìn)行定位，加工出板內(nèi)微孔；鉆孔后高壓水洗去除棕化層。本發(fā)明不經(jīng)蝕刻開銅窗流程，節(jié)省了干膜及蝕刻藥水的耗用；過程中只有激光鉆孔機(jī)的加工誤差，提高了加工精度。
文檔編號B23K26/38GK1761378SQ20051010327
公開日2006年4月19日 申請日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月20日
發(fā)明者楊志清 申請人:滬士電子股份有限公司