[發明專利]一種封裝基板表面平底盲孔的激光加工方法

在審

• 申請號: 202110135813.1
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112917028A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 趙萬芹;梅雪松;楊子軒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K26/386
• 分類號: B23K26/386;B23K26/064;B23K26/082;B23K26/60
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種封裝基板表面平底盲孔的激光加工方法，先搭建激光加工系統，然后將封裝基板清洗，吹干后固定在移動加工平臺的加工工位上，調節移動加工平臺的高度，使激光聚焦于封裝基板上表面；然后通過計算機控制短脈沖激光器的通斷，并設置短脈沖激光器的激光加工參數；再通過計算機繪制激光加工路徑，并設置路徑軌跡參數；然后通過計算機控制短脈沖激光器輸出激光，利用掃描振鏡控制激光沿設定路徑在封裝基板上進行盲孔加工；盲孔加工完成后，取下封裝基板，超聲清洗得到封裝基板加工成品；本發明利用優化激光加工路徑，加工的盲孔底部平整光滑，底部邊緣輪廓清晰，清潔無裂紋，加工精度高，加工效率高。

技術領域

本發明屬于封裝基板激光加工技術領域，具體涉及一種封裝基板表面平底盲孔的激光加工方法。

背景技術

封裝基板是實現元器件功能化、組件化的一個平臺，是微電子封裝的重要環節，用于承載電子元器件及其連接線路，并具有良好的電絕緣性，封裝基板對芯片具有機械支撐和環境保護作用，對器件和電路的熱性能和可靠性起著重要作用。隨著航空航天、信息技術和軍事等領域的快速發展，電子器件也向著多功能、高集成、微小化、智能化的方向發展，對封裝基板技術性能方面的要求也越來越高。

封裝基板要求具有優良的導熱性、電阻率、低介電常數和與芯片匹配的熱膨脹系數，有足夠的剛度強度對芯片起到支撐保護作用，還要盡可能低成本以滿足大規模商業化應用的要求。封裝基板材料可分為有機基板、無機基板和復合基板，其中常用的材料包括氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷、環氧樹脂、聚酰亞胺、鋁合金、金剛石等。為了能保持芯片和器件的固有性能，不引起信號傳輸性能的惡化，需要認真選擇基板材料，精心設計布線圖形，以及完成高質量精密加工。其中，封裝基板的高密度互聯以及引腳固定等封裝要求需要通過基板上加工高質量盲孔來實現。

目前，許多工業應用中較為成熟的盲孔加工方式都不適用于封裝基板，比如傳統機械加工方式容易造成基板斷裂，且對刀具磨損嚴重；電火花和電化學的加工方式無法在絕緣材料上進行，超聲加工效率低下；電子束加工設備昂貴、使用條件苛刻。而激光加工作為一種非接觸式加工方式，具有高效可控、高加工精度，可加工高硬度、高脆性及高熔點材料的特點，且極易與機器人、計算機等技術融合，實現封裝基板的規模化加工。

利用激光在封裝基板上進行盲孔加工時，通常使用同心圓填充的方式在圓圖案內部預設激光掃描軌跡，此時，掃描振鏡通過伺服電機控制反射鏡片的偏轉，使激光按照預設圖案進行掃描，對盲孔區域內的材料進行逐層去除。然而，由于激光光斑能量呈高斯分布，且激光光束在經過孔內側壁斜面時產生反射，導致能量損失，引起激光在盲孔區域整體能量分布不均，導致盲孔底部出現中心過度燒蝕的現象，盲孔底部呈現中心低，邊緣高的子彈頭狀凹坑，易導致基體材料出現穿透，盲孔深度無法達到精度要求。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種封裝基板表面平底盲孔的激光加工方法，加工的盲孔底部平整光滑，底部邊緣輪廓清晰，清潔無裂紋，加工精度高，加工效率高。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種封裝基板表面平底盲孔的激光加工方法，包括以下步驟：

1)搭建激光加工系統，激光加工系統包括短脈沖激光器1，短脈沖激光器1輸出激光束經過擴束鏡2對其進行擴束，擴束光依次經過小孔光闌3、第一反射鏡4、第二反射鏡5進入掃描振鏡6和聚焦場鏡7，聚焦場鏡7將激光進行聚焦后垂直照射在移動加工平臺8的加工工位上，短脈沖激光器1、掃描振鏡6、移動加工平臺8和計算機9連接；

2)將封裝基板放置于超聲清洗機中進行清洗，將吹干后的封裝基板固定在移動加工平臺8的加工工位上，調節移動加工平臺8的高度，使激光聚焦于封裝基板上表面；

3)通過計算機9控制短脈沖激光器1的通斷，并設置短脈沖激光器1的激光加工參數；

4)通過計算機9繪制激光加工路徑，并設置路徑軌跡參數；