[发明专利]一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法。具体是采用不同的光圈来改变激光脉冲光斑的尺寸，分别对铜层和介质层进行烧蚀，减小孔口悬铜，及改善盲孔孔形。

背景技术

在高密度互连印制电路板和半导体封装载板制作过程中，为了实现层与层之间的互连，往往采用二氧化碳激光钻盲孔，并采用电镀导电层的方法来实现。

二氧化碳激光钻盲孔的方法有开铜窗、直接钻孔两种。由于未经处理的铜箔对具有固定波长的二氧化碳激光能量的吸收率非常低，因此需要开铜窗的方法来进行激光钻孔。

开铜窗是用化学蚀刻的办法蚀刻掉表层的铜层后再利用激光对介质层进行烧蚀，形成盲孔。采用该工艺，在激光钻孔之前要进行图形转移和蚀刻，既有层间对位的问题，限制了布线密度的提高；同时该工艺制程复杂，也增加了加工时间和成本。

基于上述工艺缺陷的改进，印制板业界提出了激光直接钻孔工艺。参见图1，激光直接钻孔是先将铜层表面进行特殊处理，比如采用棕化或黑化或微蚀等工艺来增加铜层表面的粗糙度，增加对二氧化碳激光能量的吸收，然后再进行激光钻孔，直接烧蚀铜层1以及铜层1、3之间的介质层2，形成盲孔5。该工艺流程虽然具有缩短工艺流程和降低生产成本的优点，但是也有一个不容易克服的缺点，即在采用二氧化碳激光直接钻孔方法时很容易产生孔口悬铜4缺陷，这会对后续的电镀质量造成影响。

激光钻盲孔后，常采用电镀的方法使得层间互连，目前有普通电镀和填孔电镀两种。普通电镀是在孔壁和孔底电镀上一层铜；填孔电镀是将铜6镀满整个盲孔5，参见图2。相对于普通电镀，填孔电镀除了导电，传热性能更好外，还可以实现叠孔结构，提高线路板的布线密度，正日益成为高密度互连印制电路板和半导体封装载板电镀工艺的主流方法。如果在激光直接钻孔中存在孔口悬铜的缺陷，在电镀中尤其是在填孔电镀中，由于孔口悬铜4影响了电镀药水的充分交换，特别是阻挡了药水达到盲孔底部，很容易形成电镀空洞7等缺陷。

在二氧化碳激光直接钻孔工艺中，目前的做法是仅选用某一个激光光圈设定激光脉冲光斑的大小对铜层和介质层进行烧蚀以形成激光盲孔(对于二氧化碳激光钻孔，一个激光光圈固定对应一个激光脉冲光斑尺寸)，即单光圈钻孔模式，参见图3a和3b。由于单光圈激光钻孔模式加工铜层1(使用光圈8)和介质层2(使用光圈9)所用到的光圈一样大，即，光圈8)对应的激光脉冲光斑尺寸D1＝光圈9对应的激光脉冲光斑尺寸D2，但铜层1和介质层2(一般由树脂和玻璃纤维布组成)对激光的吸收率不同，铜层1对激光的吸收率小于介质层2对激光的吸收率，即激光对铜层1的加工难于对介质层2的加工，故容易形成孔口悬铜4。

对在该模式下形成的孔口悬铜4，目前常见的解决方法有：改变激光能量减小悬铜，或采用钻孔后微蚀去除悬铜。

改变激光能量是通过调整激光脉冲能量以减小孔口悬铜的产生，常用的方法是逐次减小激光脉冲能量。实践证明，该方法对激光直接钻孔产生的孔口悬铜的改善效果有限。

激光直接钻孔后微蚀是指钻孔后利用化学药水对印制板铜层进行微蚀处理，这能够蚀掉部分孔口悬铜，但该方法成本较高，同时制程难以控制，容易对孔底的铜层造成微蚀而应用不多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法，改善激光孔形并减少孔口悬铜，以利于后续电镀塞孔，改善高密度互连印制电路板和半导体封装载板的质量。

本发明的技术方案是，本发明直接从改善激光钻孔工艺出发，提出采用多光圈进行激光直接钻孔的方法。

具体地，一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法，采用两个或两个以上的不同光圈进行激光直接钻孔，即双光圈或多光圈模式，包括如下步骤是：

1)根据要加工孔的孔径大小，选定一个光圈，控制激光脉冲斑点的尺寸，用一个脉冲烧蚀加工板板面上的铜层，使铜层形成一开口；

2)再选定另一个光圈，改变激光脉冲斑点的尺寸，使得该尺寸小于步骤1)中激光脉冲斑点的尺寸，采用一个或多个脉冲烧蚀加工板板面上已经开口的铜层下的介质层，使得第二层铜面之上的介质层完全烧蚀干净，加工板上形成一盲孔。

如果介质层较厚，激光钻孔时为了减少孔口悬铜和提高孔形锥度，可以采用更多的光圈(例如三个及以上光圈)，其中，第一个光圈尺寸最大，后面的光圈尺寸逐渐减小。

例如，第一个光圈，用一个脉冲烧蚀加工板板面上的铜层，使铜层形成一开口；后面的光圈，用一个或多个脉冲烧蚀加工板板面上已经开口的铜层下的介质层，使得第二层铜面之上的介质层完全烧蚀干净，加工板上形成一盲孔。