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HDI PCB制造中采用TEA C02激光的铜直接钻孔
蔡积庆编译
(江苏南京 210018)
摘要研究了采用二氧化碳(co:)激光在高密度互连(HDI)印制板(PCB)的铜导体层上有效的微导通孔形成的铜直接钻孔的方法。在铜导体箔的表面上镀覆金属锡层,以便增进铜导体箔上的C02激光能量吸收。镀层表面采用各种脉冲能量的CO2激光进行钻孔。采用一种激光脉冲可以在9um厚度的抛光铜导体层上有效地形成优质的微导通孔。
关键词 C02激光钻孔;高密度互连印制板制造;激光电子束能量密度;能量吸收系数
中图分类号:TN41,U463文献标识码:A文章编号:1009—0096(2008)08-0041-04
微导通孔形成是HDI PCB制造中的一种关键技术,尤其是日益发展的轻量化、便携化和高集成化等高端电子机器的需求,许多先进的PCB往往制造成含有层间互连用的金属化孔的多层导体。传统的机械钻孔技术一般局限于100um以上的孔径尺寸,由于钻头的经常损坏和机器停机时间,这种钻孔技术对于￠200gm以下的导通孔钻孔代价是高昂的。机械钻孔方法还难以生产盲导通孔,因而难以提供多层板所需要的垂直互连。由于激光钻孔具有许多优良特性,因而近年来激光钻孔正在取代机械钻孔工艺。在PCB工业中,CO2、YAG/UV、~,因为树脂在这种红外波长领域中(具有高吸收比,而铜在这种红外波长领域中)的吸收比很低(1%),因此CO2激光非常适用于在树脂基材上加工盲孔。工作在355um的Q一转换(Q—Switched)Nd:YAG激光一般用于在铜导体层上的孔加工,然而它以螺旋线切削而不是以单激光脉冲的粉末状进行孔加工,这种螺旋线操作工艺限制了生产效率。激发物激光已经用于某些用途中的金属层切削,然而与CO2激光相比,它具有较低的切削速度和较高的维护成本。虽然有这么多的导通孔形成方法,但是在高密度PCB工业中还是缺少适用的铜钻孔加工技术,以便高效率的进行微导通孔加工。在目前的PCB工业中,铜导体层上的孔一般采用光刻法和蚀刻法形成,类似微电子工艺的方法,然而这种方法需要花费很多时间和繁杂的工艺,而且还会排出光刻和蚀刻时产生的大量污染物。
如果能增进铜表面的CO,激光的吸收率,那么CO2激光直接钻孔(CDD,CO2Laser Direct Drilling)就可以克服铜导体层的导通孔形成限制。如果CDD方法获得成功,那么就可以存PCB制造线上一次性的同时制造铜导通孔和摹材导通孔,结果将会大大的改善生产效率,节省工时,降低成本。与光刻和蚀刻法相比,它将排出较少的污染物,有利于环境友好性的生产环境。为了使用CO2激光直接在铜箔上钻孔,铜箔表面必须进行旨在增进激光电子束能量吸收性的表面处理。Ni、Fe和Sn等金属具有较高的CO,激光吸收性。曾经使用Ni和Fe的金属涂层进行CDD的尝试,因为钻孔以后的Ni和Fe涂层不能采用碱性蚀刻容易地除去且不会损伤铜箔,因此Ni和Fe涂层难以实现工业用途的目的。此外,Cu-Co-Ni涂层具有较好的钻孔加工性和涂层除去性,但是多元素图层的控制稍微复杂些。
由于Sn具有CO2激光的高吸收系数,与PCB制造工艺相适应,凶此采用锡作为铜箔表面的金属涂层,可以容易地镀覆存铜箔表面上