專利名稱：激光列陣微孔成型裝置與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光精密打孔、在聚合物介電絕緣材料上加工列陣微孔，用于集 成電路行業(yè)半導體芯片測試卡探針導向板列陣微孔的精密加工的激光列陣微孔 成型裝置與方法。
背景技術：
激光微孔成型技術是利用激光束與物質相互作用的特性對材料(包括金屬與 非金屬)進行微鉆孔加工，涉及到光、機、電、材料、控制及檢測等多學科綜合 技術。激光打孔在汽車、微電子、光通訊、航天航空、生物醫(yī)學、太陽能及燃料 電池新能源等高新技術產(chǎn)業(yè)領域有廣泛應用，改進或取代某些傳統(tǒng)加工方式。與 傳統(tǒng)的紅外激光束打孔不同熱能量加工，本發(fā)明選擇短波長、高質量光束的紫外 固體激光，設計和制造達到或接近衍射極限的紫外激光聚焦系統(tǒng)，獲得精細的聚 焦光束，利用紫外激光高能的"冷光"特性鉆微孔加工，大大降低孔徑邊緣的熱 影響區(qū)，提高孔型精度。半導體集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，計算機、筆記本電腦、 手機電路板、便攜式消費電子產(chǎn)品采用高密度多層PCB、體積緊湊向小型化發(fā) 展，半導體芯片制作、測試和封裝要求不斷提高，芯片和電路向高腳數(shù)、高密度 和多層電路板方向發(fā)展，其結構更加緊湊、外形體積不斷縮小。傳統(tǒng)的機械打孔 或沖孔已方式無法滿足芯片電路向高腳數(shù)、高密度、新一代多層電路板發(fā)展需求， 采用激光微孔加工。傳統(tǒng)的激光打孔為固定光束單脈沖加工單元微 L，本發(fā)明采 用光束偏轉掃描方式，激光束在計算機程序控制下，按照所需的孔徑、孔間距和 孔型等參數(shù)進行數(shù)據(jù)文件至實物輸出加工，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有半導體芯片測試探針卡機械法沖孔存在的缺點，
提供一種用于集成電路行業(yè)半導體芯片測試卡探針導向板列陣微孔的精密加工
的激光列陣微孔成型裝置與方法。
本發(fā)明的技術方案是 一種激光列陣微孔的制作方法，其步驟為 1.設置探針卡列陣微孔板所需的孔徑、孔間距和孔型參數(shù)，制作計算機控制加
工文件；
2. 開機設定激光參數(shù)激光功率、激光脈沖寬度、脈沖重復頻率和脈沖數(shù)；光 束定位掃描參數(shù)的設定；
3. 放置工件定位對準視覺系統(tǒng)套準定位，真空負壓吸附探針導向板；
4. 設置、開啟加工用輔助氣體壓力、流量，開始加工；
5. 列陣微孔加工完畢，進行孔徑、孔間距和孔型參數(shù)測定，合格品包裝。
本發(fā)明一種激光列陣微孔成型裝置，其特點是，它包括高重復頻率、超短 脈沖紫外固體激光器、激光束發(fā)生器、準直擴束器、快門、光束定位掃描裝置、 CCD視覺對位系統(tǒng)、XYZ (可升降)精密位移工作平臺、真空負壓吸附片架。
本發(fā)明的有益效果是隨著集成電路芯片密集度不斷提高，本發(fā)明采用高重 復頻率、超短脈沖紫外激光加工列陣微孔，克服現(xiàn)有機械沖孔方式加工測試卡探 針導向板高密度針腳數(shù)效率低、接觸式加工"沖頭"易受損、孔徑尺寸變化等缺 陷，將色彩絢麗的動感數(shù)碼全息圖直接壓鑄在貴金屬紀念幣材料表面，使紀念幣 更具觀賞性、集當今高新技術與藝術性融為一體的特色。


圖l為具有垂直孔壁、測試探針導向板列陣微孔圖； 圖2為激光列陣微孔成型裝置框圖； 圖3為激光列陣微孔成型裝置實施例1結構圖； 圖4為激光列陣微孔成型裝置實施例2結構圖； 圖5為芯片測試探針卡制作步驟和流程圖。
具體實施例方式
具有垂直孔壁、測試探針導向板列陣微孔圖如圖1所示，芯片測試卡探針導 向板激光列陣微孔的制作方法制作由以下幾個步驟組成，如圖5所示,l.芯片 測試點坐標及探針規(guī)格參數(shù)；2.設置列陣微孔的孔徑、孔間距和孔型參數(shù)；3. 加工文件制作；4.開機，設定激光及系統(tǒng)控制參數(shù)。
(激光功率、激光脈沖寬度、脈沖重復頻率和脈沖數(shù))設定光束定位掃描參數(shù)或 旋轉光束發(fā)生器及聚焦鏡焦點跟蹤控制參數(shù)；5.工件定位套準，真空吸片；6. 開啟輔助氣體、列陣微孔加工；7.加工完畢，進行孔徑、孔間距和孔型參數(shù)測 定，包裝。
一種激光列陣微孔成型裝置，圖2所示，它包括高重復頻率、超短脈沖紫
外固體激光器l、激光束發(fā)生器2、準直擴束器3、快門4、光束定位掃描裝置5、 CCD視覺對位系統(tǒng)6、 XYZ (可升降)精密位移工作平臺7、真空負壓吸附片架 8。
實施例h
由圖3所示， 一種激光列陣微孔成型裝置它包括高重復頻率、超短脈沖紫
外固體激光器l、激光束發(fā)生器2、準直擴束器3、快門4 (激光能量控制器)、 所述的光束定位掃描裝置5由XY光束定位掃描器10、遠心f-theta掃描聚焦物 鏡11組成、CCD視覺對位系統(tǒng)6、 XYZ (可升降)精密位移工作平臺7、真空 負壓吸附片架8、列陣微孔工件9。 實施例2:
如圖4所示，激光列陣微孔成型裝置它包括 一種高重復頻率、超短脈沖紫 外固體激光器l、激光束發(fā)生器2、準直擴束器3、快門4 (激光能量控制器)、 所述的光束定位掃描裝置5由孔徑可調(diào)旋轉光束發(fā)生器12、焦平面自動跟蹤聚 焦物鏡13組成、CCD視覺對位系統(tǒng)6、 XYZ (可升降)精密位移工作平臺7、 真空負壓吸附片架8、列陣微孔工件9。
l.采用遠心f-theta聚焦掃描物鏡方式
設置探針卡列陣微孔板所需的孔徑、孔間距和孔型參數(shù)，制作計算機控制加 工文件根據(jù)探針卡列陣微孔板所需的孔徑、孔間距及坐標位置和孔型參數(shù)，形
成所需加工圖形的控制數(shù)據(jù)文件。微孔列陣探針導向板制作加工；激光列陣微孔
成型裝置及主要光路依次為高重復頻率、超短脈沖紫外固體激光器、激光束、準
直擴束、快門(激光能量控制器)、XY光束定位掃描器、遠心f-theta掃描聚焦 物鏡、CCD視覺對位系統(tǒng)、XYZ (可升降)精密位移工作平臺、真空負壓吸附 片架、列陣微孔工件，各項參數(shù)及表面光潔度達到規(guī)定要求。
2.采用旋轉光束自動焦平面跟蹤方式 同上，設置探針卡列陣微孔板所需的孔徑、孔間距和孔型參數(shù)，制作計算機控制
加工文件根據(jù)探針卡列陣微孔板所需的孔徑、孔間距及坐標位置和孔型參數(shù)，
形成所需加工圖形的控制數(shù)據(jù)文件。微孔列陣探針導向板制作加工；激光列陣微 孔成型裝置及主要光路依次為高重復頻率、超短脈沖紫外固體激光器、激光束、
準直擴束、快門(激光能量控制器)、孔徑可調(diào)旋轉光束發(fā)生器、焦平面自動跟 蹤聚焦物鏡、CCD視覺對位系統(tǒng)、XYZ (可升降)精密位移工作平臺、真空負 壓吸附片架、列陣微孔工件，各項參數(shù)及表面光潔度達到規(guī)定要求。
本發(fā)明的主要應用特色:大規(guī)模集成電路芯片測試探針卡(Probe Card)的微 細加工、多層高密度PCB微通道打孔、高亮度LED芯片工藝中的激光精細加工、 鉆石飾品微刻、密碼防偽微加工等應用其他手段無法加工的高硬度、高脆性、及 高熔點材料的精密尺寸的精細加工(微米及亞微米制造技術)；高密集度(2英 寸芯片面積中成千上萬個微孔)的加工等。探針卡(ProbeCard)是應用在IC集成 電路、液晶顯示面板封裝前，以探針(Probe)進行功能測試，篩選不良品，提高最 終的成品率。而未來的探針卡測試需求，將面臨超細間距(ultrafinepitch)、面陣 領!)試(area array testing)、高引腳數(shù)(high pin counts)、高觀!j試次數(shù)(high touch down) 及低成本(low cost)等挑戰(zhàn)。國際上新開發(fā)的"3D立體探針卡"技術采用了 3D 懸浮微結構加工技術、高硬度微電鑄技術等微/納米精準微加工技術，已突破了 傳統(tǒng)人工組裝的最小間距(min. pitch)及最大腳數(shù)(max. pin counts)極限，開發(fā)一體 化的探針卡，將促進國內(nèi)產(chǎn)業(yè)今后開發(fā)納米IC及高分辨率顯示器測試之先機。
權利要求
1.一種激光列陣微孔的制作方法，其特征在于，所述方法步驟為1)設置探針卡列陣微孔板所需的孔徑、孔間距和孔型參數(shù)，制作計算機控制加工文件；2)開機設定激光參數(shù)激光功率、激光脈沖寬度、脈沖重復頻率和脈沖數(shù)；光束定位掃描參數(shù)的設定；3)放置工件定位對準視覺系統(tǒng)套準定位，真空負壓吸附探針導向板；4)設置、開啟加工用輔助氣體壓力、流量，開始加工；5)列陣微孔加工完畢，進行孔徑、孔間距和孔型參數(shù)測定，合格品包裝。
2. —種激光列陣微孔成型裝置，其特征在于，它包括高重復頻率、超短脈 沖紫外固體激光器、激光束發(fā)生器、準直擴束器、快門、光束定位掃描裝置、 CCD視覺對位系統(tǒng)、XYZ (可升降)精密位移工作平臺、真空負壓吸附片架。
3. 根據(jù)權利要求2所述的激光列陣微孔成型裝置，其特征在于，所述的光 束定位掃描裝置由光束定位掃描裝置由XY光束定位掃描器、遠心f-theta 掃描聚焦物鏡組成。
4. 根據(jù)權利要求2所述的激光列陣微孔成型裝置，其特征在于，所述的光 束定位掃描裝置由孔徑可調(diào)旋轉光束發(fā)生器、焦平面自動跟蹤聚焦物鏡組 成。
全文摘要
本發(fā)明公開了激光列陣微孔成型裝置與方法，步驟為設置微孔板孔徑、孔間距和孔型參數(shù)，制作加工文件；設定激光功率、脈沖寬度、脈沖重復頻率和脈沖數(shù)；光束定位掃描參數(shù)的設定；工件定位視覺系統(tǒng)定位，真空負壓吸附探針導向板；設置開啟輔助氣體壓力、流量，開始加工；加工完畢后進行孔徑、孔間距和孔型參數(shù)測定。裝置包括高重復頻率、超短脈沖紫外固體激光器、激光束發(fā)生器、準直擴束器、快門、光束定位掃描裝置、CCD視覺對位系統(tǒng)、XYZ位移工作平臺、真空負壓吸附片架。本發(fā)明的有益效果是克服現(xiàn)有機械沖孔方式效率低、“沖頭”易受損、孔徑尺寸變化等缺陷，將動感數(shù)碼全息圖直接壓鑄在貴金屬紀念幣材料表面，使紀念幣更具觀賞性。
文檔編號B23K26/00GK101168217SQ20071017152
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權日2007年11月30日
發(fā)明者姜兆華, 偉 張, 張宛平, 沈冠群, 涌 潘, 王又良 申請人:上海市激光技術研究所