[發明專利]使用超快激光器對電路板材料進行圖案化和去除電路板材料

在審

• 申請號: 201980043885.4
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN112369130A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 大衛·克拉克
• 申請（專利權）人: IPG光子公司
• 主分類號: H05K3/00
• 分類號: H05K3/00;B23K26/073
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王蓉

一種用于制造印刷電路的方法，包括：用一個或多個超快激光輻射脈沖來使導電材料的表面位置變暗；以及用激光輻射的一個或多個較長持續時間的脈沖來燒蝕表面位置處的導電材料，以在PCB的表面上產生跡線或微過孔圖案。通過用激光輻射的一個或多個較長持續時間的脈沖來燒蝕變暗的表面位置處的導電材料，并且通過用激光輻射的一個或多個較長持續時間的脈沖來清潔基板下方的第二導電材料，產生用于盲過孔的孔。

技術領域

本發明的實施例涉及印刷電路板的制造，并且更具體地，涉及創建精細跡線、RDL(重分布線)以及在印刷電路板或IC基板中鉆微小過孔的改進方法。

背景技術

可以使用許多不同的工藝來創建現代印刷電路板(PCB)。在PCB上創建導電線路和焊盤圖案的常見工藝是直接成像。在直接成像中，首先處理PCB的光敏層壓部(laminate)。當暴露于光時，光敏層壓部變得對顯影劑具有耐抗性。以預期的電路的形狀將光敏層壓部暴露于紫外線(UV)激光輻射，然后用顯影劑進行清洗。光敏層壓部保留在暴露于UV激光輻射的區域中。然后將具有層壓部的PCB暴露于對PCB的金屬層有腐蝕性的化學制劑(被稱為蝕刻劑)。層壓的區域對腐蝕劑具有耐抗性，并且層壓部下方的導電層不會被蝕刻劑腐蝕。在暴露于蝕刻劑之后，去除層壓部，留下干凈的導電金屬跡線。在一些直接成像方法中，使用UV燈通過透明圖像掩模以電路的形式將層壓部暴露于輻射。直接成像工藝使用光敏層壓部、顯影劑和蝕刻劑，它們可以是有毒化學制劑或腐蝕性化學制劑，并且跡線的大小取決于所選的光敏層壓部。

類似地，使用激光器在多層或多面PCB中的各層之間創建被稱為過孔的孔。過孔將一層電耦合到另一層。存在多種不同類型的過孔，例如，最簡單類型的過孔是從第一導電層完全延伸到第二導電層的孔的通孔。過孔的另一示例是盲過孔，盲過孔從第一導電層延伸到第二導電層，但是在穿過第二導電層之前停止。過孔的第三示例是掩埋過孔，掩埋過孔是電耦合被PCB的其他層覆蓋的PCB的兩層的孔。第四示例過孔是堆疊過孔，堆疊過孔是穿過PCB的多個層并將這些層電耦合在一起的孔。

為了創建這些過孔，對PCB的銅表面進行化學處理以產生黑色氧化物，從而降低在～10um的CO₂波長下的反射率。然后使用在9到10.6微米之間的近紅外波長的脈沖式二氧化碳(CO₂)激光器對用于過孔的期望區域進行激光照射。該第一激光脈沖去除了頂層的氧化物、銅和一些基板材料。來自CO₂激光器的第二激光脈沖去除基板材料直到下一銅層，并且最后脈沖清潔任何剩余的基板的過孔中的第二銅層并針對內部銅層進行去污以為后續鍍覆準備。在產生過孔之后，必須清除黑色或棕色氧化物層，并且必須以銅或其他導電材料對過孔進行鍍覆，以確保PCB的兩層電氣互連。在該工藝中產生的過孔的尺寸受到CO₂激光器的長紅外波長的限制，因此，在生產應有的速度下，通常只有大于50-70μm的結構是可能的。另一缺點是該工藝需要對頂部銅層進行化學處理以形成黑色氧化物層，隨后必須將該黑色氧化物層去除。

對智能設備中更高密度的互連的驅動，使得必須在電路板和IC基板上使用越來越小的細線和微小過孔直徑。CO₂激光鉆孔工藝固有的孔尺寸限制已促使用戶探索用較短波長的激光器(諸如，UV納秒脈沖式固態激光器)進行直接銅鉆孔。在制造微過孔的該第二方法中，用UV激光器直接鉆通薄的銅外層，以產生眾多小直徑的孔。然后可以用具有較大衍射極限光斑直徑(通常為50-70微米)的CO₂脈沖激光來輻照這些小孔徑。在CO₂激光波長下具有高反射性的銅層起共形掩模的作用，并且僅允許鉆通小孔徑。該兩個激光器或組合工藝技術使得能夠鉆制直徑小于使用標準CO₂“黑氧化物工藝”能夠實現的直徑的經去污的可鍍覆盲微過孔。然而，產量受到損害，并且UV激光器的高價格阻礙了采用。

因此，在本領域中需要一種無需化學處理或UV激光器即可快速產生PCB細跡線和較小微過孔的技術。

發明內容

附圖說明