[发明专利]层压板的激光钻孔方法和装置

说明书

从EP-A-O 164 564已知用一个激元激光器来在一种层次为金属-电介质-金属的层压板上产生盲孔的方法。该层压板的最上金属层被当作孔掩模用，其孔图用光技术传输并随即通过蚀刻制作。然后通过激元激光器的作用把这个掩模的孔区内露出的电介质去掉直至达到最下的金属层并结束该加工过程。这种方法特别适用于制作多层印制电路板所需的盲孔形式的通孔。

从德国杂志《精密仪器技术和测量技术》91(1983)2，56～58页已知一种制造多层印制电路板的类似方法，这种方法是用一个CO₂激光器来产生作为充分接触用的盲孔。在这里也是把最上层铜箔作为孔掩模用，在这种掩模时，凡是激光束要产生一个孔的地方，都把铜蚀刻去。

从DE-A-197 19 700也已知一些层压板激光钻孔装置。在这些装置中，金属层的钻孔使用波长约为266纳米至1064纳米范围的第一激光器，而电介质层的钻孔则使用波长约为1064纳米至10600纳米范围的第二激光器。

从US-A-5 593 606已知一种层压板的激光钻孔方法，该方法的金属层钻孔和电介质层钻孔都用唯一的紫外线激光器，其波长低于400纳米，而其脉冲宽度则低于100纳秒。在这种前提下，不用激元激光器，亦即金属和有机材料都用相同的紫外线激光器钻孔。

从DE-A-198 24 225中已知层压板的另一种激光钻孔方法，在该方法中，金属层的钻孔和电介质的钻孔例如都用一个波长为532纳米的SHG(二次谐波发生)-YAG(钇铝石榴石)激光器，或用一个波长为355纳米的THG(三次谐波发生)-YAG(钇铝石榴石)激光器。

原则上可这样论断：有机材料的激光钻孔用紫外线激光器，亦即用波长低于400纳米的激光器来使有机材料产生光化学的分解。亦即不产生烧蚀，并由于充其量只有极小的热负荷，所以层压板不产生脱层。而在用CO₂激光器进行有机材料的激光钻孔时，有机材料产生热分解，亦即产生烧蚀，并对层压板产生脱层的危险。但与紫外线激光器比较，用CO₂激光器进行激光钻孔可明显缩短加工时间。

根据本发明权利要求1和13，在具有至少一层金属层和用一种有机材料制成的至少一层电介质层的层压板进行激光钻孔时可实现盲孔或通过快速制作而不损伤层压板。

根据本发明，用一个波长为532纳米和脉冲宽度低于40纳秒的倍频钕-钒酸盐激光器可有效加工金属层和电介质层。其中，在金属层激光钻孔时选用脉冲频率≥30千赫，而在电介质层的激光钻孔时，则选用脉冲频率≥20千赫。在加工有机材料时，通过选用较高的脉冲频率可达到两种材料的特别有效的激光加工。在有机材料的激光加工时可产生光化学和热分解的组合作用，从而可达到比紫外线激光器短的加工时间并可避免CO₂激光器产生的过高的热负荷。

根据本发明选用的倍频钕-钒酸盐激光器进行层压板钻孔可达到很高的脉冲频率，在小于40纳秒的小脉冲宽度时，脉冲频率甚至超过100千赫。高的脉冲频率可实现层压板的快速和有效的加工，而由于低的脉冲宽度则保证了很低的热负荷。用具有类似的或相同的波长工作的其他激光器不可能实现这种高脉冲频率和低脉冲宽度的组合。例如DE-A-198 24 225提出的SHG-YAG激光器在较高的脉冲频率时充其量可达到70至80纳秒的脉冲宽度。

本发明方法的各种有利方案可从权利要求2至12中得知。

按权利要求2的方案，通过小于30纳秒的脉冲宽度可实现层压板在激光钻孔时的更小的热负荷。

按权利要求3，在用点直径为10微米和100微米之间的聚焦激光束的情况下，可获得金属和有机材料的有效的激光加工。按 4，在用20微米之间的点直径时，可获得这两种材料的更有效的激光加工。

根据权利要求5的方案，通过有机材料对激光束的较高的吸收，可实现加工速度的明显提高。其中添加剂比纯粹的有机材料对波长为532纳米的激光束具有明显高的吸收度。

根据权利要求6的方案，可实现有机材料的吸收度的特别简单和经济的提高。

根据权利要求7的方案，可通过选用红色添加剂实现吸收度的最佳化，因为波长532纳米的绿色光可被互补色红色特别好地吸收。

根据权利要求8的方案，在添加颜料作添加剂时可确定一个添加量的范围，这个范围可特别好地保证吸收度的提高而不损害别的性能。其中权利要求9给出的较窄的添加量范围被看成是最佳的。