專利名稱：以短脈沖，固態(tài)紫外線激光做微加工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于激光微加工處理，并且特別是關(guān)于以短脈沖激光進(jìn)行的激 光孩史加工應(yīng)用。
背景技術(shù)：
Q-切換固態(tài)激光為眾知，并且對于許多激光微加工應(yīng)用而言既已展現(xiàn)出成 功結(jié)果。然而，Q-切換激光的微加工參數(shù)，包含其波長(從近紅外線到深紫外 線的范圍)、脈沖寬度、脈沖能量及脈沖重復(fù)率，即以產(chǎn)量與像是潔凈度、側(cè) 壁尖錐、圓滑度及可重復(fù)性的加工質(zhì)量而言，對于有些種類的疊層有機(jī)、無機(jī) 及金屬纟效電子材料建構(gòu)來說仍尚非完美。
此類型材料的其一而為印刷接線板(PWB)業(yè)界所常用者包含經(jīng)浸以一或 更多有機(jī)聚合物樹脂的玻璃布料，而經(jīng)夾置于通常為銅質(zhì)的導(dǎo)體金屬層間。此 材料組態(tài)稱為「FR4」或「BTJ。
另一種常用來作為高效能集成電路的封裝材料的類型是包含未經(jīng)火燒、 r生』陶瓷材料。這些陶瓷基材是通過對像是氧化鋁(Al203)或氮化鋁(AlN)的 常用陶瓷粉墨施加高壓所構(gòu)成。通過有機(jī)「接附劑」將微米或次微米粒子固連 合一，這些可對于像是鉆鑿的加工操作提供足夠的機(jī)械整體性。的后，再以高 溫?zé)釤撋牧弦詫⒔痈絼?qū)離，并且將微粒子熔灼或熱融成一極為堅(jiān)硬、耐 固性的高溫基材。
Owen等人的美國專利第5,593,606及5,841,099號(hào)的案文中描述為以運(yùn)用 Q切換UV激光系統(tǒng)，在有利參數(shù)內(nèi)產(chǎn)生激光輸出脈沖，以通過在包含F(xiàn)R4 在內(nèi)的多層裝置里的至少兩種類型疊層，構(gòu)成通透孔洞或盲通孔的技術(shù)及優(yōu) 點(diǎn)。這些專利討論用于對其進(jìn)行加工的裝置以及該激光與參數(shù)。這些參數(shù)通常 包含具有短于100奈秒(ns)的時(shí)間脈沖寬度的非激態(tài)輸出脈沖；具有小于100 微米Oim)的光點(diǎn)直徑的光點(diǎn)區(qū)域；以及在該光點(diǎn)區(qū)域上大于100毫瓦(mW)，而以高于200赫茲(Hz)的重復(fù)率的平均強(qiáng)度或輻射度。
Dunsky等人的美國專利第6,784,399號(hào)案文中揭示一種利用一 Q切換二氧 化碳激光以產(chǎn)生激光脈沖突波，并且可控制其尖頂與尾部以解決該整體通孔材 料的異離汽化溫度或熔點(diǎn)的方式。
Mourou等人的美國專利第5,656，186號(hào)案文中揭示一種通過高重復(fù)率的超 快速激光脈沖，此者通常短于10微微秒(ps),而按數(shù)種波長的激光引入潰解及 削除的一般方法，并且展示出較繞射限制光點(diǎn)大小為微小的經(jīng)加工特性大小的 建立作業(yè)。
Rieger等人的美國專利第5,742,634號(hào)案文中揭示一種具二極管激勵(lì)的同 時(shí)Q切換及才莫式鎖定的釹激光裝置。該激光發(fā)射一列的脈沖，而在一 100 ns 的周期時(shí)段里各者具有一 60至300 ps的周期長度。
Sun等人的美國專利第6,574,250號(hào)第一個(gè)揭示一種用以實(shí)時(shí)性地處理與 至少兩個(gè)激光脈沖的鏈接的方法。 一具體實(shí)施例運(yùn)用具有小于25微微秒(ps) 的脈沖寬度的脈沖。
Kafka等人的美國專利第6,734,387號(hào)案文中揭示一種利用自一模式鎖定、 似連續(xù)波(cw)激光系統(tǒng)所輸出的UV^敬微秒激光，以在聚合物薄膜內(nèi)切割或刻 鑄線路的方式。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的一目的在于提供一種為以提高微電子制造材料的激光微加 工產(chǎn)量的激光和/或方法。
部份的較佳具體實(shí)施例有關(guān)于利用一種微微秒脈沖寬度固態(tài)UV激光，以 進(jìn)行像是同構(gòu)型薄膜、粒子填充樹脂、聚酰亞胺物與纖維強(qiáng)化聚合物而具或并 無金屬包覆的電子材料的通孔鉆鑿和/或削除作業(yè)。
部份的較佳具體實(shí)施例有關(guān)于生陶瓷加工處理、焊接區(qū)清潔，或是光阻材 料移除。
在一些示范性具體實(shí)施例'里，用以清潔一底置焊接區(qū)的脈沖的數(shù)目可顯著 地減少，并且在多數(shù)的較佳情況下，可利用僅單一脈沖以進(jìn)行清潔。
在一些具體實(shí)施例里，該激光輸出是由一震蕩器模塊并同于一放大模塊共
8同運(yùn)作所產(chǎn)生。在一些較佳具體實(shí)施例里，該震蕩器模塊包含一二極管激勵(lì)、
固態(tài)(DPSS)主震蕩器。在一些較佳具體實(shí)施例里，該震蕩器模塊包含一脈沖半
導(dǎo)體激光發(fā)射微微秒脈沖。在一些具體實(shí)施例里，該震蕩器模塊包含一脈沖纖 維主震蕩器。在一些較佳具體實(shí)施例里，該脈沖纖維主震蕩器包含一二極管激 勵(lì)、稀土族摻入的玻璃纖維主震蕩器，此者運(yùn)用一半導(dǎo)體可飽和吸收映鏡
(SESAM)。在一些具體實(shí)施例里，該玻璃纖維主震蕩器包含一稀土族摻入、經(jīng) 熔燒硅質(zhì)纖維。該稀土族摻入物最好是包含Nd、 Yb、 Ho、 Er、 Dy、 Pr、 Tm 或Cr。
在一些較佳具體實(shí)施例里，該放大模塊包含一單通、多通或再生性DPSS 放大器。在一些具體實(shí)施例里，該放大模塊包含一Nd: GdV04、 Nd: YV04、 Nd: YLF、 Nd:玻璃或Nd: YAG增益媒體。在一些具體實(shí)施例里，該放大模 塊包含一稀土族摻入玻璃纖維功率放大器。在一些具體實(shí)施例里，該稀土族摻 入玻璃纖維功率放大器包含一稀土族摻入熔燒硅質(zhì)纖維功率^:大器。該稀土族 摻入物最好是自Nd、 Yb、 Ho、 Er、 Dy、 Pr、 Tm或Cr中所選定。
在一些示范性具體實(shí)施例里，可運(yùn)用具有一或更多小于1，000ps的脈沖的 成像UV激光輸出以執(zhí)行該焊接區(qū)清潔工藝。
在一些具體實(shí)施例里，該激光輸出含有多個(gè)經(jīng)獨(dú)立觸發(fā)的脈沖或脈沖突 波，這些從一由該放大模塊所發(fā)射的脈沖序串中選出。
可自后文中的本發(fā)明較佳具體實(shí)施例詳細(xì)說明，并參照圖式，而清楚地了 解本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點(diǎn)。


圖1為示范性通孔鉆鑿處理的削除深度相對于脈沖lt目的圖形表示。
圖2為參數(shù)L不同值的SN相對于的圖形表示。
圖3A及3B為光學(xué)攝影圖，顯示在一經(jīng)織合強(qiáng)化樹脂內(nèi)所鉆鑿的通孔的 截面區(qū)段，其中呈現(xiàn)出個(gè)別的小型及大型受熱影響區(qū)域。
圖4A及4B為光學(xué)攝影圖，其中顯示自焊接區(qū)移除焊接光罩的處理結(jié)果， 而該焊接區(qū)具有約與用以移除該焊接光罩的激光束近似相同的大小。
圖5為用以處理支撐于一基材上的低k介電材料的示范性激光系統(tǒng)簡化示意圖。
圖6為圖5激光系統(tǒng)的簡化部份圖像與部份示意圖，其中顯示一示范性光 束定位系統(tǒng)的一些組件。
圖7為可用于示范性激光系統(tǒng)內(nèi)的選擇性成像光學(xué)模塊的簡化圖像。主要組件符號(hào)說明
10激光系統(tǒng)
12震蕩器模塊
14激光子系統(tǒng)
16放大模塊
18光學(xué)調(diào)節(jié)器
20光學(xué)路徑
20a激光輸出
22系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)
24子系統(tǒng)4妄口電子組件
26調(diào)節(jié)器控制供應(yīng)器
28激光功率供應(yīng)器
30光束定4立系統(tǒng)
32激光系統(tǒng)輸出脈沖
34激光目標(biāo)位置
36行進(jìn)階臺(tái)
38行進(jìn)階臺(tái)
42校準(zhǔn)光學(xué)組件
44定位鏡
46導(dǎo)軌
48導(dǎo)軌
50光束定位光學(xué)組件
52工件
54光束偵測裝置
56非線性轉(zhuǎn)換光學(xué)組件
1058 校正光學(xué)組件
60 激光功率控制器
62 成像光學(xué)模塊
64 光學(xué)構(gòu)件
66 透鏡
68 孔徑光罩
70 激光功率控制模塊
具體實(shí)施例方式
較佳具體實(shí)施例說明使用固態(tài)UV激光以執(zhí)行像是同構(gòu)型薄膜、粒子填充 樹脂、聚酰亞胺物與纖維強(qiáng)化聚合物，而具或并無金屬包覆，的電路材料的通 孑L鉆鑿和/或削除作業(yè)。 一由日本Kawasaki市的Ajinomoto Fine-Techno Co. Inc. 所制造的Ajinomoto建構(gòu)薄膜(ABF⑧)電路板介電材料是一種典型的目標(biāo)材料， 而可在此的上進(jìn)行通孔鉆鑿作業(yè)。 一些示范性工件包含ABF⑧SH-9K、 ABF GX-3、 ABF GX-13，或是由其它公司所制造的類似產(chǎn)品，然其它通孔鉆鑿目 標(biāo)材料(包含，然不限于此，多層、疊層基材，像是如在高密度印刷接線板中 以及集成電路芯片封裝所使用者，也為根據(jù)本揭的示范性具體實(shí)施例而適于處 理)。
用于通孔鉆鑿處理的工件通常含有導(dǎo)體包覆層，這些可經(jīng)設(shè)置于該工件的 頂部或底部表面處。這些覆層可例如含有像是鋁、銅、金、鉬、鎳、釔、鉑、 銀、鈦、鴒、氮化金屬的標(biāo)準(zhǔn)金屬，或其等的組合。傳統(tǒng)的金屬層在厚度上會(huì) 有變化，通常是在5與36 ,之間(其中7.8 x l(T3kg的金屬等于約9 |im的厚 度)，然可為較薄，或厚如72jim者。這些頂部及底部導(dǎo)體層通常是由相同材 料所制成。
一放置在這些導(dǎo)體層之間的介電矩陣或薄層可含有一標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)介電材料， 像是苯環(huán)丁烯(BCB)、雙馬來酰亞胺三。秦(BT)、卡紙板、氰酸酯、環(huán)氧樹脂、 酚醛、聚酰亞胺、聚四氟乙烯(PTFE)、各種聚合物合金或其組合。傳統(tǒng)的有機(jī) 介電層在厚度上顯著相異，然通常是會(huì)遠(yuǎn)厚于這些導(dǎo)體層。這些有機(jī)介電層的 示范性厚度范圍約為30至400 pm。
ii該介電層也可含有一標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化成分，這可例如為聚芳酰胺纖維、陶瓷或玻 璃的纖維織結(jié)或散置粒子，而經(jīng)織合或散置在整個(gè)有機(jī)介電層上，并且可含有
其大部份的厚度。傳統(tǒng)的強(qiáng)化成分通常是具約1到10 |_im的個(gè)別細(xì)絲或粒子， 和/或10 (im至數(shù)百微米的織合集束。熟悉本項(xiàng)技藝的人士將能了解可以粉末 方式將這些強(qiáng)化組件引入這些有機(jī)介電物內(nèi)，并且可為非鄰接且非均勻。此等 復(fù)合或強(qiáng)化介電層通常會(huì)相較于削除未經(jīng)強(qiáng)化薄層所需者而要求按較高通度 進(jìn)行激光處理，然有些粒子填充樹脂可按一類似于未經(jīng)強(qiáng)化薄層的通度進(jìn)行處 理。
一些示范性具體實(shí)施例是有關(guān)于盲通孔鉆鑿，并且特別是關(guān)于在同構(gòu)型或 填充樹脂內(nèi)進(jìn)行盲通孔鉆鑿。此等盲通孔鉆鑿處理通常是通過一鉆孔工藝所完 成，其中循序激光脈沖導(dǎo)引于一工件上的某單一目標(biāo)位置處，直到獲得所欲深 度而使得底部銅質(zhì)層曝出為止。
在盲通孔鉆鑿處理以及模擬的激光加工工藝?yán)铮?一所用以構(gòu)成一合格通孔 的脈沖總數(shù)目N是包含一用于整體材料移除作業(yè)的整體移除脈沖的整體數(shù)目 N0，以及一用以清潔該通孔的底部(金屬)表面或焊接區(qū)的清潔脈沖的底部表面 清潔數(shù)目5N。而若該激光脈沖寬度長達(dá)數(shù)十奈秒，則用以清潔一底部金屬焊 接區(qū)的脈沖數(shù)目可占有為以鉆鑿該盲通孔所必要的脈沖總數(shù)的顯著部份。該整 體材料移除作業(yè)及該底部清潔處理牽涉到不同的激光/材料互動(dòng)機(jī)制。因此， 一種能夠有效率地縮短該鉆鑿時(shí)間的方式即為通過調(diào)整激光參數(shù)而同時(shí)又不 致于負(fù)面地影響到該整體材料移除工藝，以減少用于底部金屬焊接區(qū)清潔處理 的底部表面清潔的脈沖數(shù)目SN。
圖1為一利用一成像UV光束，而使得脈沖總數(shù)N被劃分為整體移除脈 沖的整體數(shù)目No以及清潔脈沖的底部表面清潔數(shù)目SN的示范性通孔鉆鑿鉆 孔工藝的削除深度相對于脈沖數(shù)目的圖形表示。圖l顯示，依據(jù)應(yīng)用項(xiàng)目及所 使用的固態(tài)UV激光源而定，用于底部焊接區(qū)清潔處理的脈沖的清潔數(shù)目5N 可顯著地相異而如SN,、 5N2、 SN3等等。對于一些應(yīng)用項(xiàng)目來說，SN對No的 比值可超過l，這意味著，比起整體材料移除而言，較多時(shí)間是耗費(fèi)在底部焊 接區(qū)清潔。因此會(huì)希望是減少SN以縮短每個(gè)通孔的總鉆鑿時(shí)間。也希望減少 5N，借此減少傾倒進(jìn)入一焊接區(qū)內(nèi)的能量，以避免不必?zé)嵝該p害。傳統(tǒng)上控制 一通孔鉆鑿工藝的方法是控制對于該給定工藝的脈沖能量。用 于進(jìn)行一給定工藝的脈沖能量Ep是由對該工藝所要的通量所決定。此通量以
J/cn^表示，按下式所計(jì)算
<formula>formula see original document page 13</formula> (1)
其中Ep以J表示的脈沖能量，而D為以cm表示的束點(diǎn)直徑。本案申請 人既已發(fā)現(xiàn)以具有不同脈沖寬度的激光按相同通量位準(zhǔn)來鉆鑿相同材料會(huì)獲 致不同的目標(biāo)物項(xiàng)底部銅質(zhì)包覆層質(zhì)量。本案申請人決定一用于預(yù)測該盲通孔 的底部銅質(zhì)包覆質(zhì)量的更適當(dāng)參數(shù)為
F
其中F為以j/cn^表示的脈沖通量，而t為以奈秒表示的激光脈沖寬度。 有鑒于前文說明，本案申請人既已開發(fā)出一種模型，可借以依據(jù)一參數(shù)L 將用于該焊接區(qū)清潔處理的脈沖的數(shù)目進(jìn)行量化，該參數(shù)一該激光脈沖重復(fù)率 f以及該激光脈沖寬度t的函數(shù)。5N、 F/W及L之間的關(guān)可表示如下
<formula>formula see original document page 13</formula> (2)
<formula>formula see original document page 13</formula> (3)
其中Q及C2為與金屬(焊接區(qū))性質(zhì)(像是光學(xué)、熱性和/或機(jī)械性質(zhì)沐關(guān) 的數(shù)，而其中Tm及To為該金屬焊接區(qū)的熔解溫度及初始溫度。
圖2—對于利用成像UV光束的示范性通孔鉆鑿鉆孔工藝，就以不同參數(shù)L值的SN相對于F/V7的圖形表示。圖2顯示當(dāng)該F/V^項(xiàng)為足夠地大時(shí)，可 將5N最小化至1。
基于前述揭示，可對于不同的激光參數(shù)來預(yù)測SN。例如， 一 固態(tài)UV激 光，此者按50仟赫(kHz)在該工作表面處具有1.35瓦特的可用激光功率以鉆鑿 一具有一 58 pm光束直徑的通孔，可在該工作表面處4是供一 1.02 J/cm2的通量。 以一奈秒脈沖寬度，像是f75 ns, F/V =0.12 J/cm2并且L=0.030647,因此 5N=20。然而，以一微微秒脈沖寬度，像是t=10ps, F/V7=10.22 J/cm2并且 L=0.000354,則在此條件下，可幾乎確認(rèn)5N-1。
這些范例說明在通孔鉆鑿工藝?yán)铮赏ㄟ^利用一微微秒脈沖寬度固態(tài)UV 激光獲得的經(jīng)改善效率。 一具有在微微秒脈沖寬度范圍內(nèi)(從1 ps至l，OOO ps) 的激光輸出的固態(tài)UV激光可通過在該整體材料與該通孔的目標(biāo)焊接區(qū)材料 的接口處建立出更陡峭的溫度梯度，以提供此一示范性5N-1工藝，而導(dǎo)致更 有效率地清潔該目標(biāo)焊接區(qū)上的最后剩余材料。減少經(jīng)注入該目標(biāo)焊接區(qū)內(nèi)的 能量將可降低對微小隔離目標(biāo)焊接區(qū)造成熱性損害的機(jī)會(huì)，其中這些目標(biāo)焊接 區(qū)并非直接地接附于一電路跡線，且因而無法透過電路跡線以散除掉過度的能 量。有些較佳具體實(shí)施例雖運(yùn)用具有一短于l，OOOps的脈沖寬度的UV激光脈 沖，然一些具體實(shí)施例是運(yùn)用具有一短于500 ps的脈沖寬度的激光脈沖，并 且一些具體實(shí)施例則是運(yùn)用具有一短于lOOps的脈沖寬度的激光脈沖。也可運(yùn) 用具有短于lps的脈沖寬度，且尤其是在飛秒(Femtosecond)范圍的內(nèi)者。
除前述的整體材料移除及焊接區(qū)清潔具體實(shí)施例以外，另一所特別關(guān)注的 工藝為FR4及BT樹脂內(nèi)的通孔鉆鑿處理，即盲通孔或通透孔洞。FR4會(huì)由于 多項(xiàng)原因而難以進(jìn)行激光加工。首先，該材料為高度異質(zhì)性，尤其是就以系統(tǒng) 馭激光削除特征的性質(zhì)而言，像是熔化及汽化溫度。特別地，該織合玻璃強(qiáng)化 及該聚合物樹脂矩陣的汽化溫度差異甚大。純硅質(zhì)二極管分別地具有1，970 K (凱式溫度)及2,503 K的熔化及汽化溫度，而典型的有機(jī)樹脂，像是環(huán)氧樹脂， 則是在500至700 K數(shù)階的遠(yuǎn)低溫度處汽化。這種相異性會(huì)使得激光削除玻璃 成份，而同時(shí)又要避免削除過多環(huán)繞于個(gè)別玻璃纖維或是直接地鄰近于纖維集 束處的樹脂非常困難。
多數(shù)的FR4玻璃布料也由個(gè)別玻璃細(xì)絲的集束或「紗線」所織合而成。細(xì)絲的直徑通常為4至7|im，并且紗線直徑的范圍則約為50jim至數(shù)百微米。 紗線一般說來是按開放織合樣式所織合，產(chǎn)生出其中紗線為彼此交跨的高玻璃 密度的區(qū)域，以及低或零玻璃密度的區(qū)域。由于無法針對于織合集束而先驗(yàn)地 選擇通孔的位置，因此所欲通孔位置將隨著玻璃密度而變化。從而，所欲者為 在該基材的高及低玻璃密度兩者范圍內(nèi)等同地良好運(yùn)作的激光加工工藝參數(shù)。 具有足夠「侵略性J以明確地汽化高密度范圍內(nèi)的所有玻璃，并且同時(shí)又具有 足夠r溫和性J以避免在低密度范圍內(nèi)過度蝕刻或移除過多的樹脂或是造成過 度焊接區(qū)損害的工藝條件在多數(shù)的傳統(tǒng)激光工藝?yán)锎_為難以達(dá)到。
對于在織合強(qiáng)化樹脂內(nèi)的通孔鉆鑿處理，該微微秒脈沖寬度固態(tài)UV激光 可處理該材料而具有較小的受熱影響地帶，并且獲致具有較佳側(cè)壁質(zhì)量的通 孑L圖3A及3B顯示在織合強(qiáng)化樹脂的內(nèi)所鉆鑿出通透孔洞通孔的截面區(qū)段， 其中展現(xiàn)出個(gè)別較小及較大的受熱影響地帶。按微4鼓秒脈沖寬度參數(shù)所鉆鑿出 的通孔可展現(xiàn)類似于圖3A所示的較小受熱影響地帶，并且在該通孔的側(cè)壁上 具有較少的纖維突出。當(dāng)在微^f效秒脈沖寬度范疇里，于此材料中鉆鑿出盲通孔 及通透孔洞兩者時(shí)，即期望具備此一質(zhì)量。而圖3B里所展現(xiàn)的較高纖維突出 則為像是因運(yùn)用數(shù)十奈秒脈沖寬度范疇參數(shù)所產(chǎn)生的較大受熱影響地帶的結(jié) 果。
對于織合強(qiáng)化樹脂盲通孔及通透孔洞通孔鉆鑿處理，該微微秒脈沖寬度固 態(tài)UV激光工藝可減少進(jìn)入該通孔側(cè)壁內(nèi)的熱散發(fā)，并且獲得改善的通孔側(cè)壁 質(zhì)量。同樣地，對于穿過具有一頂部金屬層的材料的通孔鉆鑿處理，該微微秒 脈沖寬度固態(tài)UV激光可減少進(jìn)入該金屬層的熱擴(kuò)散，并且獲得較佳質(zhì)量的切 割以及對于該金屬層，尤其是對于薄型金屬層而言，較低的熱性損害可能性。
有些具體實(shí)施例及范例雖針對于通孔鉆鑿處理，然本技術(shù)也可適用于其它 的材料移除應(yīng)用項(xiàng)目，像是生陶瓷加工、焊接區(qū)清潔或光阻材料移除。
對生陶瓷進(jìn)行激光加工會(huì)因有機(jī)接附劑及陶瓷微粒子的熱性質(zhì)差異的故 而出現(xiàn)類似于用以處理FR4者的問題。該接附劑的汽化溫度(再度地，具有500 K的數(shù)階)與該陶瓷的汽化溫度(對于八1203為3,800 K)間的差別在激光鉆鑿過 程中會(huì)影響到移除材料的方式。由于陶瓷具有較高的汽化溫度，因此要經(jīng)由直 接熔解(對于八1203為2,340 K)或汽化這些微粒子以移除生陶瓷會(huì)相當(dāng)?shù)乩щy。該較佳激光微加工工藝則另為仰賴于將這些微粒子固連合一的接附劑材 料的爆發(fā)性汽化。當(dāng)受曝于激光脈沖，該接附劑相較于該陶瓷會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地易于汽 化，并且該有機(jī)蒸汽被按極為高度的加熱速率而驅(qū)動(dòng)至一高溫，而在各微粒子 之間的空間里產(chǎn)生局部性的高壓氣體范圍。然后，該高壓氣體快速地膨脹而將 該生陶瓷材料分解。如此，可通過各次激光脈沖，按遠(yuǎn)高于經(jīng)其直接汽化所能 獲得的移除速率，將該生陶瓷材料當(dāng)在其固態(tài)情況下予以移除。
在生陶瓷激光微加工處理里通過接附劑的爆發(fā)性汽化的材料移除可為有 利也可為不利。若該有機(jī)蒸汽壓力過高或是擴(kuò)展跨于過廣面積，則會(huì)發(fā)生像是 切片或是微碎裂的不欲效應(yīng)。若該高壓范圍過于局部化或是不夠熱，則會(huì)造成 不良的材料移除率。該微微秒脈沖寬度固態(tài)UV激光工藝可減少進(jìn)入該通孔的 側(cè)壁的熱擴(kuò)散，并且在生陶資里獲得改善的通孔側(cè)壁質(zhì)量。
參考有關(guān)盲通孔鉆鑿及保護(hù)聚合物覆蓋削除兩者的具體實(shí)施例，另一重要
的關(guān)切項(xiàng)目在于，若該焊接區(qū)吸收過多激光能量，則或會(huì)提高這些經(jīng)隔離焊接 區(qū)，這會(huì)令該工藝及如此所構(gòu)成的通孔不合格。傳統(tǒng)的工藝會(huì)特別地容易受到 此焊接區(qū)提高效應(yīng)的影響，因?yàn)樘匦缘某叽鐣?huì)相對于進(jìn)行削除作業(yè)的光束的大 小而減少。對于這些較小特性，像是具有小于所鉆鑿?fù)字睆絻杀兜闹睆讲⑶?br> 通常具有不到約18 pm的厚度的焊接區(qū)，會(huì)特別地希望在移除整體材料的后能 夠減少焊接區(qū)清潔脈沖的數(shù)目5N，藉以將倒入該焊接區(qū)內(nèi)的能量降至最低。 而隨著特性尺寸在未來繼續(xù)縮小，預(yù)期此焊接區(qū)提高效會(huì)成為一項(xiàng)甚至更引人 關(guān)注的問題。
圖4A及4B為光學(xué)攝影圖，其中顯示為以自焊接區(qū)移除焊接光罩的處理 結(jié)果，而該焊接區(qū)具有約與用以移除該焊接光罩的激光束近似相同的大小。焊 接光罩移除通常是經(jīng)由耗時(shí)的微影蝕刻工藝進(jìn)行，而可能會(huì)受到對齊限項(xiàng)的影 響，或者是透過化學(xué)蝕刻工藝進(jìn)行，然以典型的固態(tài)激光技術(shù)確為不易處理。
有兩種類型的焊接光罩材料液態(tài)可光成像焊接光罩(LPISM)及干性薄膜 焊接光罩(DFSM)。典型的可用液態(tài)可光成像焊接光罩(LPISM)包含，然不限于 此，如下項(xiàng)目CoatesImageCureXV501T&XV501TSM、 Coates ImageFlex (彈 性焊接光罩)SV 601T、 Enthone DSR 3241及DSR 3241 GM、 Rogers Rflex 8080 LP1及Rflex 8080 LP3 (彈性)、Taiyo PSR 4000 BN及4000 AUS5、 Taiyo PSR
169000 (彈性)，或是VanticoProbimer77LPI焊接光罩。典型的可用干性薄膜焊 接光罩(DFSM)包含，然不限于此，如下項(xiàng)目DupontVACREL8100、 Dupont 彈性可光成像覆罩(PIC) 1000及2000、 Shipley (Dynachem) DynaMASK 5000, 或是Shipley ConforMASK 2500。
圖4A內(nèi)所示的工件的焊接區(qū)在處理過程中接受了過多能量，并因而自該 面板產(chǎn)生疊層去離。而圖4B內(nèi)所示的工件的焊"l矣區(qū)則并未自該工藝收到過多 能量，所以不會(huì)發(fā)生疊層去離并且結(jié)果為可接受。通過在該焊接區(qū)處具有一較 陡峭溫度梯度，以一微微秒脈沖寬度固態(tài)UV激光及一SN-1的工藝，可減少 于處理工藝過程中經(jīng)注入該焊接區(qū)的內(nèi)的能量，并且可降低發(fā)生焊接區(qū)疊層去 離的機(jī)會(huì)。
除移除焊接光罩材料外，也可運(yùn)用該UV微;微秒激光加工技術(shù)以移除任何 具有或并無光敏劑的阻遮材料。傳統(tǒng)的光阻材料通常含有可受曝于光線而溶解 的正光阻物，以及受曝于光線時(shí)為聚合化(不可溶解)的負(fù)光阻物。光阻材料包 含，然不限于此，Novolak(M曱酚-曱醛樹脂)，或是一蝕刻阻遮聚合鍍層，像 是聚異戊二烯或聚曱基異丙基曱酮。
圖5為一用于通孔構(gòu)成或焊接區(qū)清潔處理的示范性激光系統(tǒng)10簡化示意 圖。參照于圖5,該激光系統(tǒng)10最好是運(yùn)用一高平均功率脈沖微微秒激光子 系統(tǒng)14，此者含有一動(dòng)態(tài)激光脈沖產(chǎn)生器或震蕩器模塊12,以及一放大模塊 16,像是一DPSS功率放大器。
該動(dòng)態(tài)激光脈沖產(chǎn)生器或震蕩器模塊12最好是運(yùn)用一二極管激勵(lì)的主震 蕩器，以發(fā)射具有一小于約1，000ps，最好是小于約500 ps,且以小于100ps 尤佳，的脈沖寬度，而按一短于約400奈米(nm)的波長，像是266nm、 351 nm 或355 nm或其它傳統(tǒng)可獲用的固態(tài)或纖維激光UV諧波波長，的震蕩器輸出 脈沖。該震蕩器輸出脈沖被導(dǎo)引進(jìn)入該放大模塊16內(nèi)。該放大模塊16可為一 單通、多通或再生性DPSS放大器?；蛄碚?，該放大模塊16可為一二極管激 勵(lì)、稀土族摻入的硅質(zhì)纖維功率放大器。又在另一具體實(shí)施例里，該放大;f莫塊 16可為一二極管激勵(lì)、稀土族摻入硅質(zhì)光晶體纖維功率放大器。
該震蕩器模塊12及該放大模塊16最好是運(yùn)用Nd摻入激光物以作為增益 材料。 一種較佳的Nd摻入激光物為Nd: GdV04,然替代性的Nd摻入激光物可包含，然不限于此，Nd: YV04、 Nd: YLF、 Nd:玻璃及Nd: YAG。該震 蕩器模塊12及該放大模塊16可包含具有相同或不同摻入濃度的相同或不同的 激光物。該震蕩器模塊12及該放大模塊16也最好是運(yùn)用頻率選擇構(gòu)件、棱鏡、 過濾器、基準(zhǔn)器和/或其它熟悉本項(xiàng)技藝的人士所眾知的構(gòu)件，借以在所欲波 長處偏好地產(chǎn)生增益。
在一示范性具體實(shí)施例里， 一外部光學(xué)調(diào)節(jié)器18,像是一音響光學(xué)調(diào)節(jié) 器(AOM)或一電子光學(xué)調(diào)節(jié)器(EOM),可被觸發(fā)以提供激光輸出20a，其中可 含有一單一脈沖、多個(gè)經(jīng)獨(dú)立觸發(fā)的脈沖，或是在一由該微微秒激光子系統(tǒng) 14的放大模塊16所發(fā)射的脈沖序串中所選出的脈沖突波。該激光輸出20a的 激光脈沖具有高平均功率?？捎梢幌到y(tǒng)控制計(jì)算機(jī)22、子系統(tǒng)接口電子組件 24和/或一調(diào)節(jié)器控制供應(yīng)器26直接地或間接地觸發(fā)該光學(xué)調(diào)節(jié)器18，即如 熟悉本項(xiàng)技藝的人士所眾知者。若有需要，可直接地或間接地由該系統(tǒng)控制計(jì) 算機(jī)22和/或該子系統(tǒng)接口電子組件24，通過一激光功率供應(yīng)器28的控制來 協(xié)調(diào)該觸發(fā)時(shí)間。熟悉本項(xiàng)技藝的人士將能了解可用AOM調(diào)節(jié)技術(shù)如Johnson 的美國專利第7,019,891號(hào)案文所揭示，并可運(yùn)用在多項(xiàng)具體實(shí)施例里。，在此 將美國專利第7,019,891號(hào)以引用方式并入。
在另一示范性具體實(shí)施例里，該震蕩器模塊12可包含一脈沖半導(dǎo)體激光 發(fā)射微微秒脈沖。在另一示范性具體實(shí)施例里，該震蕩器模塊12可包含一脈 沖纖維主震蕩器。 一示范性脈沖纖維主震蕩器可為一運(yùn)用一 SESAM的二極管 激勵(lì)、Nd摻入或Yb摻入硅質(zhì)纖維主震蕩器。熟悉本項(xiàng)技藝的人士將了解可 另行運(yùn)用其它的稀土族摻入纖維，并且可另行運(yùn)用其它的才莫式鎖定構(gòu)件。
在另一示范性具體實(shí)施例里，該放大模塊16可為一二極管激勵(lì)、Yb摻入 硅質(zhì)纖維主放大器。又在另一示范性具體實(shí)施例里，該放大才莫塊16可為一二 極管激勵(lì)、Nd摻入硅質(zhì)纖維功率放大器。熟悉本項(xiàng)技藝的人士將了解可對于 該放大模塊16而另行運(yùn)用其它的稀土族摻入纖維。熟悉本項(xiàng)技藝的人士將了 解可使用運(yùn)用步階指數(shù)基型、并有偏光維持構(gòu)件的步階指數(shù)基型或是空氣間隔 基型的纖維。
參照圖6，該激光輸出20a選擇性地穿過各種眾知的延展和/或校準(zhǔn)光學(xué)組 件42，沿著一光學(xué)路徑20而傳播，并且由一光束定位系統(tǒng)30所導(dǎo)向，借以目標(biāo)位置34處沖撞到該激光系統(tǒng)輸出 脈沖32。 一示范性光束定位系統(tǒng)30可包含一移位階臺(tái)定位器，其可運(yùn)用至少 兩個(gè)行進(jìn)階臺(tái)36及38,而這些支撐例如X、 Y和/或Z定位鏡44，并可供于 相同或不同工件52上的多個(gè)目標(biāo)位置34之間快速地移動(dòng)。
在一示范性具體實(shí)施例里，該移位階臺(tái)定位器一分軸系統(tǒng)，其中一 Y階 臺(tái)36通常是由線性馬達(dá)沿一導(dǎo)軌46所移動(dòng)，此者可支撐并移動(dòng)該工件52, 以及一 X階臺(tái)38通常是由線性馬達(dá)沿一導(dǎo)軌48所移動(dòng)，此者可支撐并移動(dòng) 光束定位光學(xué)組件，像是一快速定位器50，以及相關(guān)的(多個(gè))聚焦透鏡和/或 其它光學(xué)組件。也可調(diào)整該X階臺(tái)38與該Y階臺(tái)36之間的Z維度。這些定 位映鏡44可經(jīng)由于該激光子系統(tǒng)14與該快速定位器50之間的任意回轉(zhuǎn)以對 齊該光學(xué)路徑20，其沿該光學(xué)路徑20所設(shè)置。該快速定位器50可例如運(yùn)用 高分辨率線性馬達(dá)、 一或更多的電流計(jì)映鏡、快速導(dǎo)控映鏡和/或音響光學(xué)導(dǎo) 控技術(shù)，而能夠依據(jù)所提供的測試或設(shè)計(jì)資料進(jìn)行單一或重復(fù)性的處理操作。 可相應(yīng)于儀板化或非儀板化數(shù)據(jù)，獨(dú)立地或是按協(xié)調(diào)合一方式控制與移動(dòng)這些 X及Y階臺(tái)36及38和該快速定位器50。
該快速定位器50也可含有或相關(guān)于一^l/f象系統(tǒng)，可經(jīng)對齊于該工件52 的表面上的一或更多準(zhǔn)星。該光束定位系統(tǒng)30可運(yùn)用傳統(tǒng)的視像或光束對工 件對齊系統(tǒng)，此者透過一共享物鏡，或按離軸方式，與一個(gè)別相機(jī)共同運(yùn)作， 并為熟悉本項(xiàng)技藝的人士所眾知者。在一具體實(shí)施例里，是運(yùn)用一由美國奧瑞 岡州Portland市的Electro Scientific Industries, Inc所銷售的光束定位系統(tǒng)30 內(nèi)采用Freedom Library軟件的HRVX視像盒以執(zhí)行于該激光子系統(tǒng)14與該工 件52上的目標(biāo)位置34間的對齊作業(yè)。也可商購獲用其它的適當(dāng)對齊系統(tǒng)。一 示范性對齊系統(tǒng)可運(yùn)用亮域、軸上照明作業(yè)，尤其是對于像是經(jīng)凈拭或拋光晶 圓的高度反射性工件，然也可運(yùn)用暗域照明，或是暗域照明及亮域照明的組合。 此外，該光束定位系統(tǒng)30也可運(yùn)用一 Abbe誤差校正系統(tǒng)，像是Cuter的美國 專利第6，430，465號(hào)案文中所述者，在此將該案的相關(guān)部份以引用方式并入。
該光束定位系統(tǒng)30的許多變化方式對于熟悉本項(xiàng)技藝的人士確屬眾知， 并且該光束定位系統(tǒng)30的一些具體實(shí)施例在Cutler等人的美國專利第 5，751，585號(hào)案文中即已詳細(xì)描述?？少徸悦绹鴬W瑞岡州Portland市的Electro
19Scientific Industries, Inc的ESI型號(hào)2700或5320微加工系統(tǒng)為該光束定位系統(tǒng) 30的示范性實(shí)作。也可運(yùn)用其它的示范性定位系統(tǒng)，像是由美國奧瑞岡州 Portland市的Electro Scientific Industries, Inc所制造的型號(hào)列編號(hào)27xx、 43xx、 44xx或53xx、 55xx、 56xx。熟悉本項(xiàng)技藝的人士將可了解該定位系統(tǒng)30可經(jīng) 程序設(shè)計(jì)以運(yùn)用工具路徑檔案，這可按高速度以動(dòng)態(tài)方式定位該激光系統(tǒng)輸出
悉本項(xiàng)技藝的人士也將了解在美國專利第7,019,891號(hào)內(nèi)所揭示的AOM光束 導(dǎo)控技術(shù)可與該快速定位器50和/或該光束定位系統(tǒng)30組合并用或?yàn)槿〈?用。
該激光輸出20a也可經(jīng)由額外的傳統(tǒng)系統(tǒng)光學(xué)構(gòu)件所導(dǎo)引，這些可包含， 然不限于此，非線性轉(zhuǎn)換光學(xué)組件56、選擇性校正光學(xué)組件58，和/或選擇性 成像光學(xué)模塊62,這些可用來控制在該目標(biāo)或工件表面處所接受到的激光脈 沖的光束基型的輸出功率及形狀。運(yùn)用傳統(tǒng)非限性轉(zhuǎn)換模塊56將一共同基本 波長轉(zhuǎn)換為一第二、第三、第四或第五諧波波長的諧波轉(zhuǎn)換技術(shù)為熟悉本項(xiàng)技 藝的人士所眾知者。
參照圖7,該選擇性成像光學(xué)模塊62可包含一光學(xué)構(gòu)件64、 一透鏡66 及一孔徑光罩68，這些經(jīng)放置在由該光學(xué)構(gòu)件64所產(chǎn)生的光束中腰處或附近， 藉以阻擋該光束的任何不欲側(cè)波瓣及至外圍局部，因而能夠?qū)⒁唤?jīng)精確塑形的 光點(diǎn)基型后續(xù)地成像于該工作表面上。在一示范性具體實(shí)施例里，該光學(xué)構(gòu)件 64—繞射裝置或透鏡，并且該透鏡66—校準(zhǔn)透鏡，藉以增加該激光系統(tǒng)組態(tài) 的彈性。
改變該孔徑的大小以匹配于該光學(xué)構(gòu)件64的性質(zhì)可控制該光點(diǎn)基型的邊 緣銳利度，藉以產(chǎn)生一具有經(jīng)尺寸標(biāo)定、較銳利邊緣的強(qiáng)度基型，如此應(yīng)能強(qiáng) 化該對齊精確度。此外，借此排置，該孔徑的形狀可精確地為圓形，或可改變 為長方形、橢圓形或其它非圓形形狀，而能夠平行對齊或垂直于一切割方向。 該孔徑光罩68可選擇性地在其光線離出側(cè)處朝外展開。對于UV激光應(yīng)用項(xiàng) 目，在該成像光學(xué)模塊62內(nèi)的孔徑光罩68最好是包含藍(lán)寶石。熟悉本項(xiàng)技藝 的人士將能了解可使用該孔徑光罩68而無需該光學(xué)構(gòu)件64及該透鏡66。
在一替代性具體實(shí)施例里，該光學(xué)構(gòu)件64包含一或更多光束塑形組件，這些可將具有原始高斯照射基型的激光脈沖轉(zhuǎn)換成在鄰近該光學(xué)構(gòu)件64下游 的孔徑光罩68處，具有一近似均勻「頂帽」基型，或者尤其是一超高斯照射 基型，的經(jīng)塑形(且經(jīng)聚焦)脈沖。此等射束塑形組件可包含非球面光學(xué)組件或 是繞射光學(xué)組件。在一具體實(shí)施例里，該透鏡66包含用于控制光束大小及發(fā) 散性的成像光學(xué)組件。熟悉本項(xiàng)技藝的人士將能了解可運(yùn)用一單一成^^透鏡組 件或多個(gè)透鏡組件。熟悉本項(xiàng)技藝的人士也將能了解，并且為較佳者，可運(yùn)用 經(jīng)塑形激光輸出而無須利用該孔徑光罩68。
在一具體實(shí)施例里，這些光束塑形組件包含一繞射光學(xué)構(gòu)件(DOE),此者 可高效率地且精確地執(zhí)行的復(fù)雜光束塑形處理。這些光束塑形組件不僅可將該 高斯照射基型轉(zhuǎn)換為一近似均勻照射基型，而是這些也可將該經(jīng)塑形輸出聚焦 成一可決定或經(jīng)標(biāo)定的光點(diǎn)大小。 一單一構(gòu)件DOE雖為較佳，然熟悉本項(xiàng)技 藝的人士將能了解該DOE可包含多個(gè)個(gè)別構(gòu)件，像是相位板，并且將如Dickey 等人的美國專利第5,864,430號(hào)案文所揭示的構(gòu)件加以轉(zhuǎn)換，而該案也揭示用 以為光束塑形的目的而設(shè)計(jì)DOE的技術(shù)。前述的塑形及成像技術(shù)于美國專利 第6,433,301號(hào)案文所詳細(xì)描述，在此將其相關(guān)部份以引用方式并入。
可通過利用調(diào)節(jié)方法，運(yùn)用一激光功率控制模塊70以激光脈沖功率控制， 這些方法包含，然不限于此，二極管崩浦調(diào)節(jié)或外部調(diào)節(jié)(像是通過一外部激 光功率控制器60，而這些包含(不限于此)AOM或EOM或是經(jīng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而沿 該光學(xué)路徑20設(shè)置的偏光旋轉(zhuǎn)光學(xué)組件)，或是其一組合。此外，可將一或更 多的光束偵測裝置54，像是光二極管，設(shè)置在該激光控制器60的下游處，而 像是對齊于一定位映4免44，此映鏡經(jīng)調(diào)適以對于該激光輸出20a的波長具有
率控制模塊70，且/或可直接地或間接地相通于該系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)22和/或這 些子系統(tǒng)接口電子組件24，和/或可用來對經(jīng)調(diào)節(jié)的激光輸出20a進(jìn)行取樣， 同時(shí)可產(chǎn)生對于這些調(diào)節(jié)器和/或其它系統(tǒng)光學(xué)構(gòu)件的校正信號(hào)，借此產(chǎn)生具 備用以處理該工件52的參數(shù)的穩(wěn)定調(diào)節(jié)輸出。傳統(tǒng)的功率控制技術(shù)為熟悉本 項(xiàng)技藝的人士所眾知者。 一些示范性AOM功率控制技術(shù)可如美國專利第 7,019,891號(hào)案文中所揭示。
所運(yùn)用的較佳脈沖重復(fù)頻率的范圍為50kHz到10百萬赫茲(MHz)。在許多情況下，低于1 MHz的脈沖重復(fù)頻率為較佳。然而， 一些應(yīng)用項(xiàng)目是運(yùn)用 范圍在10MHz到100MHz內(nèi)的脈沖重復(fù)頻率。所運(yùn)用的典型聚焦光點(diǎn)大小范 圍是10pm到100pm。然而， 一些應(yīng)用項(xiàng)目是運(yùn)用范圍在1.5pm到IO,的 光點(diǎn)大小。
熟悉本項(xiàng)技藝的人士將能了解這些用于焊接區(qū)清潔的激光參數(shù)也可運(yùn)用 在整體處理?；蛄碚?，這些用于焊接區(qū)清潔的激光參數(shù)可與用于整體清潔處理 者有所不同。在一些具體實(shí)施例里，用于整體移除作業(yè)的通量被保持在大約用 于焊接區(qū)清潔的數(shù)值，然用于焊接區(qū)清潔的脈沖寬度會(huì)改變(顯著地縮小)，借 此減少脈沖數(shù)目并且縮短用于焊接區(qū)清潔處理的時(shí)間量。也可在該整體處理與 該焊接區(qū)清潔步驟之間改變其它的激光參數(shù)。這些參數(shù)可包含，然不限于此， 波長、每脈沖的能量、重復(fù)率或光點(diǎn)大小。
此外，熟悉本項(xiàng)技藝的人士可記得Owen等人的美國專利第5,841,099號(hào) 以及Dunsky等人的美國專利第6,407,363號(hào)，在此以引用方式并入，在這些 案文中揭示通過運(yùn)用一第一組激光參數(shù)以處理一疊覆金屬層和一第二組激光 參數(shù)以處理該整體材料的兩步驟、單通處理盲及穿透孔洞通孔的技術(shù)。尤其， Owen等人的美國專利第5,841,099號(hào)案文中揭示在處理該疊覆金屬層后，改 變該重復(fù)率和/或改變(增加)該光點(diǎn)大小，因此該整體材料相較于該疊覆金屬層 可在每個(gè)脈沖有效地接受到較少能量。
類似地，Dunsky等人的美國專利第6,407,363號(hào)揭示改變焦點(diǎn)及光點(diǎn)大小 大小的技術(shù)，此者可用以控制運(yùn)用于構(gòu)成該通孔的照射，借此強(qiáng)化通孔質(zhì)量， 并且提供一種用于處理該金屬層然后處理該整體材料的單通、兩步驟方法。可 通過運(yùn)用一可變形映鏡以完成此等技術(shù)，然而也可運(yùn)用一AOM以完成。
熟悉本項(xiàng)技藝的人士將能了解在此所揭示的技術(shù)可運(yùn)用以實(shí)作三步驟通 孔鉆鑿處理，使得能夠運(yùn)用不同的激光參數(shù)以處理該疊覆金屬層、移除該整體 材料并且清潔該焊接區(qū)。例如，可按一第一組參數(shù)來處理該金屬層，而在移除 該金屬層的后改變重復(fù)率和/或光點(diǎn)大小以提供一第二組參數(shù)，然后可縮小該 脈沖寬度俾提供一第三組參數(shù)以供清潔該焊接區(qū)材料。此外，可對于任何步驟 運(yùn)用不同的波長?？稍谝粏我患す?，或通過兩個(gè)以上激光，內(nèi)實(shí)作這些變化。
熟悉本項(xiàng)技藝的人士將能了解這些焊接區(qū)清潔參數(shù)并不需受限于典型的通量門坎值限制，原因在于移除微量的底置金屬層可接受，并且或會(huì)希望如此， 藉以確保該焊接區(qū)表面完全潔凈。
熟悉本項(xiàng)技藝的人士也將能了解，每當(dāng)該通孔大小或焊接區(qū)大小較該光點(diǎn) 大小為大時(shí)，該整體材料移除及該焊接區(qū)清潔工藝可運(yùn)用朝外或朝內(nèi)螺轉(zhuǎn)或同
心圓處理技術(shù)，或是任何循環(huán)基型處理技術(shù)的變化方式，像是Dunsky等人的 美國專利第6,407,363號(hào)所揭示者。類似地，可運(yùn)用環(huán)鑿技術(shù)以產(chǎn)生通透孔洞。 對于這些應(yīng)用項(xiàng)目，典型的咬嚿大小范圍可為從約1 nm到約15 pm。典型的 掃描速度范圍可為每秒從約10到約1,000毫米。
即如在各式具體實(shí)施例及范例中所呈現(xiàn)者，利用運(yùn)用具有在微微秒范域內(nèi) 的脈沖寬度的脈沖的UV影像塑形激光輸出，對于各種激光微加工應(yīng)用項(xiàng)目確 實(shí)存在有產(chǎn)量與質(zhì)量兩方面的益處。尤其是， 一凝:微秒脈沖寬度固態(tài)UV激光 可產(chǎn)較陡峭的熱性梯度，而要求較少能量以清潔在該目標(biāo)焊接區(qū)上最后殘余的 材料層、焊接光罩或阻抗材料。將較少能量注入目標(biāo)焊接區(qū)的內(nèi)將可較有效率 地進(jìn)行處理，并且較不易對微小的隔離目標(biāo)焊接區(qū)造成熱性損害。對于鉆入或 穿透織合強(qiáng)化樹脂的通孔鉆鑿，這些激光輸出參數(shù)可減少進(jìn)入該通孔的側(cè)壁的 熱擴(kuò)散，因此可改善側(cè)壁質(zhì)量。對于穿過具有頂部金屬層材料的通孔鉆鑿，該 微微秒脈沖寬度范域可降低進(jìn)入該金屬層內(nèi)的熱擴(kuò)散，并且獲得較佳質(zhì)量的切 割結(jié)果，并且較不易對該金屬層，尤其是對于薄型金屬層造成熱性損害。
熟悉本項(xiàng)技藝的人士將了解，于不背離基本原理前提下，可對前述的本發(fā) 明具體實(shí)施例的細(xì)節(jié)進(jìn)行許多變化。從而，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由申請專利范圍
所界定。
2權(quán)利要求
1. 一種提高激光通孔鉆鑿產(chǎn)量的方法，是通過將用以鉆鑿具有所要操作特征的通孔的脈沖總數(shù)目最小化，其中該脈沖總數(shù)目N包含一通過一激光移除整體材料互動(dòng)以移除整體材料，構(gòu)成該通孔的整體移除脈沖的整體數(shù)目N0，以及一通過一激光清潔材料互動(dòng)以清潔該通孔底部表面的底部表面清潔脈沖的底部表面清潔數(shù)目δN，該方法包含產(chǎn)生激光輸出，此者具有一通量F，以及至少一激光脈沖，此者具有一脈沖寬度τ，以清潔該通孔的底部表面，其中該δN具有一與F/τ1/2的關(guān)，使得δN/N0小于或等于1；以及在一目標(biāo)位置處導(dǎo)引該激光輸出，以清潔一通孔的底部表面。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中于該SN與該FAc^間的關(guān)滿足等式 Z.(抓—^丄.(Z^ — C丄其中^^(i/yv)'/2—(i/yv —I)',2,而f為重復(fù)率。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該5N具有一與L的關(guān)，其中"歸2—(l//r-l)1/2，而f為重復(fù)率。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該激光輸出具有一短于400奈米的波長。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該激光輸出含有一約355奈米或351 奈米的波長。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該激光脈沖具有一短于1,000微微秒的 脈沖寬度。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該激光脈沖具有一短于500微微秒的 脈沖寬度。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含運(yùn)用影像塑形光學(xué)組件以塑 形該激光輸出。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中是在一印刷接線板內(nèi)鉆鑿該通孔。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該整體材料包含一同構(gòu)型薄膜， 一粒 子填充樹脂， 一聚酰亞胺物或一纖維強(qiáng)化聚合物。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中該整體材料包含一金屬包覆。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中該金屬包覆厚度小于約18微米。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該底部表面材料包含一金屬。
14. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該激光輸出是由一固態(tài)激光或一纖維 激光所產(chǎn)生。
15. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該激光輸出是運(yùn)用于一激光鉆孔工藝中。
16. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該整體材料包含一纖維強(qiáng)化聚合物， 并且該通孔具有展現(xiàn)最小纖維突出的側(cè)壁。
17. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該激光輸出具有一小于或等于10百 萬赫茲的重復(fù)率。
18. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該激光輸出具有一小于或等于1百萬 赫茲的重復(fù)率。
19. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中是以約相同通量，不同的脈沖寬度， 來執(zhí)行該整體材料移除及底部表面清潔處理。
20. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該底部表面清潔處理移除小于2微米 厚度的材料。
21. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中是通過一鉆孔工藝完成該通孔鉆鑿處理。
22. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中是通過一環(huán)鑿、螺轉(zhuǎn)或循環(huán)工藝完成 該通孔鉆鑿處理。
23. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中一位在一目標(biāo)位置處的工件包含一疊覆金屬層， 一位于該疊覆金屬層下方的整體材料，以及一底置金屬層或位于該 整體材料下方的焊接區(qū)，并且其中該頂部金屬層是通過一第一組激光參數(shù)所移除，該整體材料是通過一第二組激光參數(shù)所移除，而該底置金屬層是通過一第 三組激光參數(shù)所清潔，其中這些第一、第二及第三組參數(shù)為相異。
24. —種用于激光通孔鉆鑿的方法，其中包含運(yùn)用一固態(tài)激光以產(chǎn)生激光輸出，其中含有至少一具有一短于400奈米的 波長并且具有一小于500微微秒的脈沖寬度的激光脈沖；運(yùn)用影像塑形光學(xué)組件以塑形該激光輸出；以及 在一目標(biāo)位置處導(dǎo)引該激光輸出，借以在一目標(biāo)材料內(nèi)構(gòu)成并清潔一通孔。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中該整體材料包含一同構(gòu)型薄膜，一 粒子填充樹脂， 一聚酰亞胺物或一纖維強(qiáng)化聚合物。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中該整體材料包含一金屬包覆。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中該金屬包覆厚度小于約18微米。
28. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中該底部表面材料包含一金屬。
29. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中該整體材料包含一阻抗材料。
30. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中該激光輸出具有一小于或等于10百 萬赫茲的重復(fù)率。
31. —種用以清潔一經(jīng)覆蓋有一光罩材料的焊接區(qū)的表面的方法，其中包含產(chǎn)生激光輸出，含有至少一激光脈沖，此者具有一短于400奈米的脈沖寬 度并且具有一小于1,000微微秒的脈沖寬度；以及在覆蓋該焊接區(qū)的光罩材料處導(dǎo)引該激光輸出，借以令該焊接區(qū)對于一工 藝為操作性地潔凈。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中該焊接光罩材料包含樹脂。
33. 如權(quán)利要求31項(xiàng)所述的方法，其中該焊接光罩材料包含液態(tài)光可成 像化焊接光罩。
34. 如權(quán)利要求33項(xiàng)所述的方法，其中該焊接光罩材料包含Coates ImageCure XV501T和XV501TSM、 Coates ImageFlex (彈性焊接光罩)SV 601T、Enthone DSR 3241及DSR 3241 GM、Rogers Rilex 8080 LP1及Rflex 8080 LP3(彈性)、Taiyo PSR 4000 BN及4000 AUS5、 Taiyo PSR 9000 (彈性)，或是 Vantico Probimer 77 LPI焊接光罩。
35. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中該焊接光罩材料包含干性薄膜焊接 光罩。
36. 如權(quán)利要求35所述的方法，其中該焊接光罩材料包含Dupont VACREL 8100、 Dupont彈性可光成像覆罩(PIC) 1000及2000、 Shipley(Dynachem) DynaMASK 5000,或是Shipley ConforMASK 2500。
37. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中該激光脈沖具有一短于500微微秒 的脈沖寬度。
38. 如權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包含運(yùn)用影像塑形光學(xué)組件以 塑形該激光輸出。
39. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中是通過一固態(tài)激光或一纖維激光以 產(chǎn)生該激光輸出。
40. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中該激光輸出是運(yùn)用在一激光鉆孔工 藝內(nèi)。
41. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中該激光輸出是運(yùn)用在一激光環(huán)鑿、 螺轉(zhuǎn)或循環(huán)工藝內(nèi)。
42. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中該焊接區(qū)經(jīng)可運(yùn)作地清潔，而并無 焊接區(qū)提高及/或疊層去離問題。
43. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中將用以移除該焊接光罩材料的脈沖 總數(shù)目最小化，而其中該脈沖總數(shù)目N包含一通過一激光移除整體材料互動(dòng) 以移除整體材料俾構(gòu)成該通孔的整體移除脈沖的整體數(shù)目No，以及一通過一 激光清潔材料互動(dòng)以清潔該通孔底部表面的底部表面清潔脈沖的底部表面清 潔數(shù)目5N，其中該激光輸出具有一通量F，以及具有一脈沖寬度t的至少一 激光脈沖，借以清潔該焊接區(qū)的表面，其中該SN具有一與F/ c的關(guān)，使得 5N/N。小于或等于1。
44. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中該5N具有一與L的關(guān)，其中 "(1/Af - (1//卜ir。
45. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中該激光輸出具有一小于或等于10百 萬赫茲的重復(fù)率。
46. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中該激光輸出含有一約355奈米或351 奈米的波長。
47. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中該焊接區(qū)包含一經(jīng)隔離焊接區(qū)。
48. —種用以清潔一焊接區(qū)的表面的激光系統(tǒng)，其中包含 一震蕩器模塊，其用以產(chǎn)生震蕩器輸出，而該輸出含有至少一具有一小于;1 ，000微微秒的脈沖寬度的震蕩器輸出脈沖；一放大模塊，其用以將該震蕩器輸出轉(zhuǎn)換為含有至少一激光脈沖的激光輸 出，而該脈沖具有短于400奈米的波長并具有一小于1,000微微秒的脈沖寬度； 以及一光束定位系統(tǒng)，其用以在疊覆一焊接區(qū)的焊接光罩材料的一目標(biāo)局部處 導(dǎo)引該激光輸出，使得能夠移除該焊接光罩材料的目標(biāo)局部。
全文摘要
在一些具體實(shí)施例里，含有至少一具有短于400微米的波長并且具有一小于1,000微微秒(picosecond)的脈沖寬度的激光脈沖(32)的激光輸出可提供數(shù)個(gè)(δN)脈沖，以清潔一通孔的底部表面或一焊接區(qū)的表面，借此提高工藝產(chǎn)量。可利用一與一放大模塊(16)共同運(yùn)作的震蕩器模塊(12)以產(chǎn)生該激光輸出。
文檔編號(hào)B23K26/36GK101448603SQ200780017817
公開日2009年6月3日 申請日期2007年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者松本久志, 蓋倫·席門森, 類維生, 約翰·大衛(wèi)納 申請人:伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司