CN101687278A - 多重激光波长和脉冲宽度的处理钻孔 - Google Patents
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Abstract
本发明提供双射束激光输出，其较佳的是衍生自单一激光射束，其会改良在一包含纤维强化树脂的目标材料(例如一印刷电路板)中被钻出的信道的侧壁的品质。本发明的两个实施例会分别使用两个激光输出分量来从一工作件(12)的一目标材料位置处移除一部分(14)目标材料(18)并且以一材料移除速率来快速地清除被连结至该目标材料位置下方一金属层的该目标材料的残余材料。一第一实施例必须导引一处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的该目标材料的一部分之上，该处理激光输出具有以个别第一波长与第二波长(λ1、λ2)为特征的第一分量与第二分量。一第二实施例必须导引一处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的该目标材料的一部分之上，该处理激光输出具有以个别第一脉冲宽度与第二脉冲宽度为特征的第一分量与第二分量。
Description
技术领域
本发明揭示是关于提高激光处理的品质和效率，且更明确地说，是关于使用一具有多重波长中一或两个波长和不同脉冲宽度的激光射束来提高信道钻孔生产量或品质。
背景技术
激光处理可能会使用于实行各种处理的各种激光在许多不同的工作件上实施。最感兴趣的特定激光处理类型为对单一或多层工作部件进行激光处理，用以形成贯穿孔洞或盲孔信道。
Owen等人获颁的美国专利案第5,593,606号和第5,841,099号便说明操作一紫外光(UV)激光系统来产生激光输出脉冲的方法，其特征为脉冲参数会被设定用以在一多层器件之中于不同材料类型的二或多层之中形成贯穿孔洞或盲孔信道。该激光系统包含一非激激光，(大于200赫兹的脉冲重复率)其发射激光输出脉冲，其时间脉冲宽度小于100纳秒，光点区的直径小于100微米，且在该光点区上的平均强度或辐照度大于100毫瓦。其使用的典型非激紫外光激光包含二极管激发式固态(DPSS)激光。
Dunsky等人获颁的美国专利案第6,784,399号说明一种用以操作一脉冲式二氧化碳激光系统的方法，以产生激光输出脉冲，其会在一多层器件的一介电层之中形成盲孔信道。该激光系统会在大于200赫兹的脉冲重复率处发射激光输出脉冲，其时间脉冲宽度小于200纳秒，光点区的直径介于50微米与300微米之间。上面所述之Owen等人获颁和Dunsky等人获颁的专利案均已受让给本专利申请案的受让人。
一目标材料的激光烧蚀是依赖于将一脉冲注量或能量密度大于该目标材料之烧蚀临界值的激光输出导引至该目标材料，尤其是在使用紫外光DPSS激光时。紫外光激光会发射可被聚焦成在介于约10微米与约30微米之间具有直径1/e2之光点尺寸的激光输出。于特定的实例中，此光点尺寸会小于所希的信道直径，例如当所希的信道直径介于约50微米与300微米之间时。该光点尺寸的直径可被放大成具有和该信道的所希直径相同的直径；不过，此放大却会降低该激光输出的能量密度，而使其小于该目标材料的烧蚀临界值并且无法实行目标材料的移除。因此，便会使用10微米至30微米的聚焦光点尺寸并且通常会以螺旋、同心圆、或「环钻(trepan)」图案来移动该聚焦激光输出，用以形成一具有所希直径的信道。螺旋处理、环钻处理、以及同心圆处理都是所谓的非击穿信道成形处理(non-punchingvia formation process)类型。对于约50微米或更小的信道直径来说，直接击穿将会产生较高的信道成形生产量。
相反地，脉冲式二氧化碳(CO2)激光的输出通常会大于50微米并且能够维持足以在习知目标材料上形成具有50微米或更大直径之信道的能量密度。因此，当使用二氧化碳激光来实行信道成形时，通常都会运用击穿处理。不过，利用二氧化碳激光却难以达成一具有小于45微米之光点区直径的信道。
铜在二氧化碳波长处的高反射度会使得很难使用二氧化碳激光而在具有一厚度大于约5微米的铜质薄片中形成一贯穿孔洞信道。因此，二氧化碳激光通常会被使用仅在厚度介于约3微米与约5微米之间的铜质薄片中或是仅在表面已经过处置用以加强二氧化碳激光能量之吸收的铜质薄片中形成贯穿孔洞信道。
用来制造会于其中形成信道的印刷电路板(PCB)与电子封装器件的多层结构的最常见材料通常包含金属(举例来说，铜)以及介电材料(举例来说，聚合物聚醯亚胺、树脂、或是FR-4)。紫外光波长处的激光能量会与金属及介电材料呈现良好的耦合效率，所以，紫外光激光可在铜质薄片及介电材料上轻易地实行信道成形。另外，聚合物材料的紫外光激光处理亦普遍被视为是一种组合式的光-化学与光-热处理，其中，该紫外光激光输出会经由光子激发化学反应来分离聚合物材料的分子键而部分烧蚀该聚合物材料，从而产生优于光-热处理将该等介电材料曝露在较长激光波长中时所出现的加工品质。
介电材料与金属材料的二氧化碳激光处理和金属的紫外光激光处理主要为光-热处理，其中，该介电材料或金属材料会吸收该激光能量，从而导致该材料提高温度；分解、软化、或是变为熔融状态；并且最后会烧蚀、蒸发、或吹离(blow away)。对一给定类型的材料来说，烧蚀速率与信道成形生产量为激光能量密度(激光能量(J)除以光点尺寸(平方公分))、功率密度(激光能量(J)除以光点尺寸(平方公分)除以脉冲宽度(秒))、激光波长、以及脉冲重复率的函数。当要击穿微信道(通常小于150微米)时，为取得最佳品质，通常需要将一激光射束从高斯射束轮廓转换成「高帽(top-hat)」或平坦的射束轮廓。
因此，激光处理生产量(举例来说，PCB或其它电子封装器件上的信道成形，或是金属或其它材料上的孔洞钻凿)会受限于可用的激光功率密度和脉冲重复率，以及该射束定位器能够在信道位置之间以螺旋、同心圆、或环钻图案来移动该激光输出的速度。紫外光DPSS激光的其中一种范例为位于美国加州圣荷西市的JDSU(JDS Uniphase Corporation)所贩售的型号Q302(355nm)。此激光会被用在由位于美国奥勒岗州波特兰市的Electro-Scientific Industries，Inc.一系列制造的型号5330的激光系统或其它系统之中，该公司为本专利申请案的受让人。该激光能够在30kHz的脉冲重复率处传递8W的紫外光功率。此激光与系统在裸树脂上的典型信道成形总生产量为每秒约600个信道。脉冲式二氧化碳激光的其中一种范例为位于美国康乃迪克州布隆菲尔德市的Coherent-DEOS所贩售之型号Q3000(9.3微米)。此激光会被用在由Electro-Scientific Industries，Inc.一系列制造的型号5385的激光系统或其它系统之中。该激光能够在60kHz的脉冲重复率处传递18W的激光功率。此激光与系统在裸树脂上的典型信道成形总处理量为每秒约900个信道，而在FR-4上则为每秒200至300个信道。
藉由提高每个脉冲的激光能量和脉冲重复率便可达成高信道成形生产量。不过，对紫外光DPSS激光和脉冲式二氧化碳激光来说，每个脉冲的激光能量和脉冲重复率可提高的数量却会有实际的问题。再者，当每个脉冲的激光能量提高时，对该激光共振器内部与外部的光学组件造成破坏的风险便会提高。修理对该些光学组件所造成的破坏特别的耗时并且相当昂贵。除此之外，能够操作在每个脉冲高激光能量或是高脉冲重复率处的激光通常也会非常地昂贵。
光纤激光最近逐渐被用来提供处理激光输出，因为它们会配合有助于将能量聚焦在一目标材料上用以执行信道钻凿的整合式放大方法来提供高能量密度和射束品质。一基础的光纤激光可能包含例如一由一掺杂着一激光离子(例如钕、铒、铽、或镨)的激光材料所制成的单模纤核，用以提供一媒介物活性增益介质。该光纤激光可能进一步包含一集中包围式多模光纤纤芯与包层，用以定义该单模纤核的激升腔。(于替代例中，一分离光纤可能会绕行平行于该单模纤芯，用以提供该激升源。)前述三层(单模纤芯、多模纤芯、以及包层)的折射率会经过选择，俾使被传送至该光纤其中一端之中的激升辐射会在纤芯及包层之间的接口处被完全内反射并且沿着该光纤传播。
该激升辐射会多次通过该激光材料的核心，用以将该激升辐射有效地耦合至该激光增益介质媒介物。不过，该激升辐射在该单模纤芯及该多模纤芯之间的接口处的完全反射却会让该激光辐射陷落在该单模纤芯内并且沿着该单模纤芯传播，从而提供一高能量激升、高品质的激光射束。该光纤可能会被放置在反射体(例如面镜)之间，用以定义一共振腔，以便产生一具有一特殊共振波长的激光射束。如同本文所讨论的其它激光，光纤激光亦可能会合并光学列组件(optical train element)，用以将激光光的一基础波长处理成各种谐振波长，及/或用以调整其它参数(例如脉冲宽度和能量密度)。
发明内容
本发明的多重输出激光处理系统的实施例可被用来加速用于形成盲孔的影像射束钻凿或改良其生产量。明确地说，可能会使用不同波长的双射束激光输出。使用双射束激光输出还会改良在一包括纤维强化树脂的目标材料(例如一印刷电路板)中被钻出的信道侧壁的品质。
本发明的两个实施例为使用此系统的一激光输出从一工作件的一目标材料位置处移除一部分目标材料并且以一材料移除速率来快速地清除被连结至该目标材料位置下方的一金属层的该目标材料的残余材料的方法。
其中一种方法必须导引一处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的该目标材料的一部分之上，该处理激光输出具有以个别第一波长与第二波长为特征的第一分量与第二分量。该第一波长适合用来有效移除该部分目标材料并且从该下方金属层处清除该目标材料的残余材料。该第二波长会充分地透射该目标材料用以穿过其中，并且会在移除该部分的目标材料期间被该下方金属层充分地吸收用以将该金属层的温度提高至一温度位准处，以便可以高于在没有位于第二波长处之第二分量时利用位于第一波长处之第一分量可达成的材料移除速率的材料移除速率来为该金属层清除该等残余材料。
第二种方法必须沿着一射束轴来导引一第一处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的该目标材料的一部分之上。该第一处理激光输出的特征为具有一第一脉冲宽度以及一适合用来有效移除该部分目标材料的波长。该第二种方法也必须沿着该射束轴来导引一第二处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的该目标材料的该部分之上。该第二处理激光输出的特征为具有一短于该第一脉冲宽度的第二脉冲宽度，而且峰值功率非常高，使快过该第一处理激光输出可达成的速率足以提高该下方金属层的温度。其结果是会以高于在没有该第二处理激光输出时利用该第一处理激光输出可达成的材料移除速率的材料移除速率来从该金属层处清除该等残余材料。
本发明的第三实施例是移除一目标材料位置处的一第一金属层的一部分并且移除该目标材料位置处由纤维强化树脂所制成的一下方介电层，以便提高在该介电层中所创造的侧壁的处理品质。
此第三实施例必须沿着一射束轴来导引一第一处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的一第一金属层的一部分之上。该第一处理激光输出的特征为具有一适合用来移除该部分第一金属层的第一波长。该第三种方法还必须沿着该射束轴来导引一第二处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的一介电层的一部分之上。该第二处理激光输出的特征为具有一适合用来移除该纤维强化树脂的第二波长，其中，该纤维实质上吸收位于第二波长处的光是大于位于第一波长处的光。其结果是会减少该目标材料位置处的该介电层的该等侧壁中的残余纤维突出部，该等残余纤维突出部会出现在利用位于该第一波长处之第一处理激光输出来移除该部分的介电层时。
附图说明
图1所示的是一组合的关系图以及其上叠置着一被钻凿盲孔的金属底部的温度曲线的照片影像，其中，该关系图显示出根据烧蚀深度与脉冲数量N0和δN的被成像射束钻凿的过程，而该等照片影像则显示该金属的清洁程度。
图2所示的是一多层目标材料的示意图，于该多层目标材料上入射一由被用来处理该多层目标材料的两种波长所组成的单一、混合激光射束。
图3所示的是图2的更详细图解，其中，该混合激光射束中的其中一波长会移除散状(bulk)树脂介电材料，而另一波长则会穿透该介电材料并且加热一下方金属层。
图4所示的是藉由一具有和图1中激光射束之重复率相同重复率的激光射束来钻凿一盲孔信道的改良速度，因为用以清理该下方金属层所需要的脉冲数量δN较少。
图5所示的是在整个处理中用以移除散状树脂材料及清理一下方金属层的一混合激光射束在第一波长处的脉冲数量N，而且其会少于用以在该处理的至少一部分期间用来加热该下方金属层之该混合激光射束在第二波长处的脉冲数量N。
图6所示的是位于一特定波长处(举例来说，位于紫外光范围之中)的第一激光脉冲串行，其会沿着一射束路径传播，用以移除散状树脂材料，其后面为一沿着相同射束路径传播的第二脉冲串行，用以清理一下方金属，不过，第二脉冲串行具有短于第一串行中之激光脉冲的脉冲宽度以及高于第一串行中之激光脉冲的尖峰功率。
图7所示的是图6中所使用的方法的结果，其中，该下方金属层的温度会大幅地提高，用以减少其用来清理该金属所需要的第二串行中的脉冲的数量。
图8A与8B所示的是在一多层工作件的射束钻凿期间移除纤维强化树脂之后的典型结果，其会留下不必要的纤维突出部。
图9所示的是印刷电路板(PCB)材料的吸收频谱。
图10A与10B所示的分别是在入射一位于355纳米波长处的激光射束用以形成一盲孔之前和之后的纤维强化树脂的概略示意图。
图11A所示的是玻璃布的透射频谱，其代表的是图8A、8B、10A、以及10B的纤维突出部的透射率。
图11B所示的是亮铜(shiny copper)的反射频谱，其为在盲孔的金属触垫中所使用的典型材料。
图12A与12B所示的是使用一混合激光射束来钻凿一多层目标材料中的盲孔的结果，该混合激光射束分别具有一355纳米波长分量，用以凿穿一第一铜层，以及一266纳米的谐振波长分量，用以穿透该第一铜层中的开口并且在其后面凿穿该纤维强化树脂，而不会破坏一下方第二铜层。
图13所示的是使用图12A与12B的方法所凿出的盲孔的侧壁中的锐利削切纤维的平面图。
图14A、14B、14C、以及14D所示的是一用以从单一激光共振器中产生具有不同波长的两道输出射束的激光系统的各种施行方式。
图15所示的是一用以从一IR激光中产生位于不同波长处的两道激光射束的激光系统。
图16所示的是一用以让双波长激光射束(例如图14A至14D及15中所示之系统中所产生的激光射束)被组合成一共线、混合激光处理射束的光学系统，用以传送至一工作表面。
图17所示的是一用以使用多重处理头来产生一组双波长激光射束的光学系统，从而对一目标材料上的多个位置提供激光处理。
图18所示的是一用以从一具有一基础波长的单激光源处来产生双波长激光射束的光学系统，其并未使用一电光器件。
具体实施方式
图1所示的是图2中所示的一多层目标材料12的被成像射束钻凿的典型烧蚀深度响应10，其中，目标材料12包含：一介电材料或树脂材料14，其会被数个激光脉冲N0移除；以及一位于介电材料或树脂材料14下方的金属层16，当金属层16被加热时，其会藉由另外数个脉冲δN来击穿而被清理。图2还显示出一包括两个不同波长(λ1、λ2)的混合激光射束18的分量，该等分量可被准直成单一激光射束，用以处理多层目标材料12。
图1的X轴对应的是脉冲的数量，而Y轴对应的是烧蚀深度。关系曲线20是追踪金属层16的一表面的温度，用以表示金属层16该表面的清理速率会随着其温度提高而提高。信道影像24显示出一在散状树脂材料14被移除之后的盲孔，而信道影像26则显示出该盲孔在已经清理金属层16(举例来说，从下方金属层16处移除散状树脂材料14的残余材料)之后的情形。所以，清理会需要加热金属层16，用以在散状树脂移除之后分解该剩余散状树脂材料14与金属层16之间的连结。
虚线28表示的是散状树脂材料14的烧蚀深度，其可能包括一粒子强化ABF树脂材料。防焊屏蔽烧蚀(solder mask ablation)通常会藉由使用必须利用一位于给定波长(一般来说为355纳米)处的成像固态紫外光激光射束来击穿目标材料12的处理来完成。于大部分的情况中，该紫外光激光脉冲宽度会长过15纳秒。
一般来说，当使用一经过整形的成像紫外光射束来激光钻凿一已填充或均质的树脂材料14时会采用单步骤击穿处理。完全激光钻凿一盲孔必须用到下面两项机制。第一项机制必须藉由利用一给定数量的脉冲N0来击穿以移除散状树脂材料14。此散状树脂材料14移除会露出一下方金属层16。第二项机制必须利用一给定数量的脉冲δN来清理该下方金属层16(或金属触垫)的表面，用以达到品质规格所需的清洁程度。用来清理该金属层16的脉冲数量δN可能代表用以完成该盲孔所需要之总脉冲数量的极大部分。用以钻凿该信道所需要之总脉冲数量可以N＝N0+δN来表示。因此，N0与δN两者均会影响每一个信道的钻凿时间，其是由N与激光脉冲重复率(或频率)的比值来定义，或称为「PRF」。散状树脂材料14可能是ABF或特定其它均质树脂(介电)材料。
因为钻凿一盲孔必须用到两项激光材料互动机制，所以，可影响或控制其中一项机制的参数便可能不会影响或控制另一项机制。举例来说，清理信道底部金属触垫16的效率会显著地相依于该底部金属触垫表面温度可提升的速度及可提升至多高的温度，以便克服散状树脂材料14与金属触垫16之间的接口连结强度。所以，选择单一组参数可能无法最佳化整个处理。
关于混合激光射束18中所使用的「混合(hybrid)」一词所指的是，当被用来钻凿目标材料12时，具有不同参数(例如λ1、λ2)的至少两道激光射束分量会以同轴的方式在单一激光射束中传播，或是会被当作一双射束输出而以共线的方式来传播。当钻凿一盲孔时，下方金属层16会包括一金属触垫。该金属层16通常是由铜所制成；不过，亦可能是由任何金属所制成。
用以产生该等两个波长λ1、λ2的激光射束分量可能是发源自单一激光射束(或激光共振器)，其会被分割而被处理成具有不同波长的双射束；或者亦可能是发源自具有不同波长的分离激光射束，该等分离激光射束会先以同轴的方式被组合，接着该经组合的射束便会抵达目标材料12的表面。举例来说，位于第一波长λ1处的第一射束分量可能是来自一紫外光或是一二氧化碳激光射束，其特别适合用来移除散状树脂材料14。举例来说，位于第二波长λ2处的第二射束分量则可能是来自红外光(IR)或是绿光激光射束，其通常对ABF和其它树脂材料14都会有很高的透射性。
光纤激光可产生位于个别第一波长λ1和第二波长λ2处的第一射束分量和第二射束分量中任一者或两者，它们的时间脉冲轮廓可被程序化成用以呈现一系列的脉冲形状。脉冲式光纤激光会受到尖峰功率限制，以防止非所希的非线性效应(例如受激布里恩散射(stimulated Brillouin scattering)效应和频谱增宽效应)的出现。有效的尖峰功率极限会随着光纤类型以及所运用的设计以及对各项参数(例如频谱宽度和空间模式品质)的灵敏性而以函数来改变。在出现非所希效应之前的有效尖峰功率通常是介于约500W与约5KW之间。
图3更详细地显示一信道光点，其中，一混合激光射束18包括以个别第一波长λ1和第二波长λ2为特征的第一射束分量和第二射束分量，用以更有效地钻凿一盲孔。位于第一波长λ1处的第一分量是被产生用来移除散状树脂材料14，而位于第二波长λ2处的第二分量则是被产生用以于该第一分量移除该散状树脂材料14时来穿透该散状树脂材料14并且加热下方金属层16。位于第一波长λ1处的第一分量的特征还包含其它参数，用以有效地钻出一具有所希直径的信道。该些参数包含射束光点尺寸、每个脉冲的能量、脉冲宽度、以及脉冲重复率，如前面的讨论，该等参数组合之后会适合用于对目标材料12进行激光处理。位于个别第一波长λ1和第二波长λ2处的第一射束分量和第二射束分量亦可能会在空间上彼此部分重叠，用以取代产生一真实、单一双波长激光射束；或者，亦可能是分离的射束，它们会从非共线的射束路径处被聚焦至相同的目标材料位置。
图4所示的是在使用图3的混合射束18时，钻凿一盲孔的改良速度，其可以用来清理下方金属层16所需要的脉冲数量δN较少(理想数量为零)来计量。因为红外光(IR)或是绿光激光射束的波长λ2会透射散状树脂材料14，所以，当波长λ1移除散状树脂材料14时，波长λ2会穿透该散状树脂材料14并且同时开始加热下方金属触垫16。不过，较佳的是，波长λ2不会大幅地加热其所穿透的散状树脂材料14。快速加热金属触垫16的能力会加速同样由波长λ1来执行的后续清理步骤，因而会减少用以钻凿该盲孔所需要的总脉冲数量N。此结果是因为金属触垫16的清洁度主要是取决于金属触垫16的表面被加热的速度。第二波长λ2的现场加热效应会大幅地减少用以创造该盲孔所需要的脉冲数量N。
举例来说，于其中一组实验中，使用仅有紫外光的处理会需要用到39个脉冲来钻凿一盲孔并且清理该盲孔底部金属触垫16。使用IR前置处理来帮助加热金属触垫16则会将所需要的脉冲数量N减少为21个，这是一大幅的减少。为达此实验的目的，会以30千赫兹的PRF从一1.18瓦的激光处传播该紫外光激光并且产生一58微米的被成像光点。用来前置处理该信道的IR射束则是以10千赫兹的PRF传播自一1瓦的激光并且产生一38微米的被聚焦光点尺寸。
包括位于波长λ1、λ2处之射束分量的混合激光射束18可能会通过要被成像及要被整形的IOR(影像光学器件轨(image optics rail))，并且接着会一起被传送至一工作表面的一目标位置，或者可能会在它们两者抵达该目标位置之前被分割成两道激光射束。
355纳米处的紫外光激光生成是藉由来自市售的Nd:YVO4或Nd:YAG激光的第三谐振生成(THG)来产生的。在该355纳米波长紫外光射束的生成中，该激光必须产生绿光及/或IR光，其一部分仍然不会被转换成该THG射束。该实行方式必须舍弃该等绿光或IR射束中未被转换的部分。当然，在绿光或IR射束的上面用法的前提下，为减少用来钻凿一孔洞或信道所需要的脉冲数量N，在双波长激光处理射束的施行中，绿光或IR射束的保留与使用会变得相当实用。
其困难在于同轴对齐该等两种波长λ1、λ2，用以将它们指向相同的目标位置，其为信道钻凿中所希的作法。也就是，因为波长差异的关系，当波长λ1、λ2通过相同的双波长物镜时，它们将会被指向处理材料12上略微不同的位置(图2)。其中一种解决方式便是使用两对检流计(图中并未显示)，每一对均会独立地控制相同目标位置上的射束摆放。因此，在将该等两个波长λ1、λ2组合成一用来钻凿单一目标材料位置的混合射束之前，每一个波长λ1、λ2的射束方向均会被略微改变。
图5所示的是由混合激光射束18所产生的脉冲，其中，散状树脂(或介电质)层14在整个处理中会被位于波长λ1处的第一射束分量移除，而下方金属16则会在该处理的一部分期间被位于波长λ2处的第二射束分量加热。由N所表示的脉冲是用来钻凿一盲孔所需要的脉冲数量，其中，N0是用来移除散状树脂材料14所需要的脉冲数量，而δN则是用来清理下方金属层16(或触垫)所需要的脉冲数量。由30所表示的脉冲是代表用于加热金属触垫16以产生图4中所示之有利结果所需要之位于波长λ2处的第二射束分量的脉冲数量。所需要的脉冲数量30将会相依于该散状树脂材料14的组成以及该散状树脂材料14与该下方金属触垫16之间的连结强度而改变。
经由利用特定激光源与不同的散状树脂材料14和金属层16的实验，在影像钻凿期间，用以开始脉冲发射位于波长λ2处之第二射束分量的时间32以及脉冲发射该第二射束分量的时间周期34可能会经过决定以便达到最有利的结果。第二射束分量可能需要在用以利用特殊脉冲数量N0来移除散状树脂材料14的时间周期的一子集中被脉冲发射，并且可能会与用以利用δN个脉冲来清理金属触垫16的时间重叠。
就上面所述之技术的一替代例来说，所产生的混合激光射束18可能会包括具有波长和其它不同参数的多个分量。举例来说，一具有一第一波长λ1的激光射束可能会与另一激光射束共线组合，该另一激光射束具有一较短的脉冲宽度和够高的尖峰功率，用以清理该信道底部金属触垫16。
图6所示的是用于移除散状树脂材料14之位于一特定波长λ1处(举例来说，位于紫外光范围中)的一连串激光脉冲N0；其后面则是另外的一连串脉冲δN(Beam2)，它们会沿着相同的射束路径传播并且具有一较短的脉冲宽度和较高的尖峰功率，用以清理下方金属层16。Beam2的较高尖峰功率表示一较高强度的激光射束。较短的脉冲宽度和较高的尖峰功率会有效且会比较快速地提高下方金属层16的表面温度，因而会促成非常快速的信道钻凿时间。较快速的钻凿时间会转化成在一给定的时间中提高钻凿信道的生产量，举例来说，用于清理金属触垫16所需要的脉冲数量δN会缩减。同时，金属触垫16与该基板产生脱层的风险亦可大幅地下降。
和图5不同的是，图6中所示的相关联处理表示，该第二激光Beam2仅在该信道处理进行到一盲孔底部时才需要被击发，所以，举例来说，为达成较高的生产量，使用此激光的成本会低于使用一较高功率的传统紫外光激光的成本。就此来说，该等第一激光射束与第二激光射束可由分离的第一激光源与第二激光源来产生。除此之外，举例来说，该第二处理激光输出可能包括短于约1064纳米的波长以及短于约50纳秒的脉冲宽度。
图7所示的是图6中使用之方法的结果，其中，下方金属层16表面的温度20会快速地提升，用以在散状树脂材料14被移除之后减少用来清理金属层16所需要的脉冲数量δN。这是和图4中所示雷同的有利结果；不过，其是经由改变沿着相同射束路径传播用以清理下方金属层16的一后续脉冲式射束的脉冲宽度和尖峰功率等参数所获得的结果。如前面的讨论，可以使用一光纤激光来产生具有波长λ1的第一射束以及具有较短脉冲宽度和较高尖峰功率的第二射束中的任一者或两者。
图8A与8B所示的是在一多层式工作件的钻凿期间于移除纤维强化树脂80之后的典型结果，其会留下不必要的纤维突出部82。纤维强化树脂80的范例包含常使用在印刷绕线板(PWB)工业中的纤维强化树脂，例如在导体金属层(通常为铜)之间夹设一或多种有机聚合物树脂的玻璃布。此种材料配置的其中一个种类便是通称的「FR4」。混合激光系统可能会运用两个激光，其会提供预备用来处理FR4或其它铜层叠印刷电路板(PCB)之具有不同波长的激光射束。一紫外光射束可能会穿透一顶端铜(或金属)层84，接着则是一用以移除铜层84下方的纤维强化树脂80(或介电材料)的二氧化碳激光射束。在图8B中被隔离的纤维突出部86的长度显示出所形成的信道的品质明显衰降。
随着现今更高级电子器件市场对数字商品缩小尺寸的需求，微器件、引线、信道、以及穿透孔洞的处理维度会持续缩减。此趋势会影响PCB中的信道尺寸。二氧化碳激光是用来在PCB中钻凿直径超过60微米之信道的主要激光源。使用二氧化碳激光，直径小于60微米的信道便会开始显现严重的热副作用，其会造成不良的处理品质，例如该盲孔的形状。该不良的处理品质可能会在最终产品中造成不良的电镀效果，且最后可能会造成短路。PCB通常包括：一第一导体层84；一纤维强化树脂80，例如介电质；一第二、下方金属层88。该纤维对该二氧化碳激光具有大吸收性，这便是经常使用二氧化碳激光来处理PCB的原因。
不过，为符合较小信道的需求，通常会使用紫外光光源，因为相较于光信道处理，紫外光光源对介电层80所使用的材料的筛选性比较小。所以，来自市售的二极管激升固态激光的第三谐振生成(THG)已经成为业界标准。举例来说，355纳米处的紫外光激光生成便是藉由来自市售的Nd:YVO4或Nd:YAG激光的THG所产生的。不过，纤维对于355纳米THG的吸收性仍然非常低，而使得该信道的品质通常无法让人接受。图8A与8B所示的是利用一具有波长355纳米的激光射束所钻出的信道的剖面。相同激光的第四谐振生成(4HG)会产生266纳米的波长。
图9所示的是印刷电路板(PCB)材料的吸收频谱，该等材料包含散状树脂90、玻璃纤维92(PCB最常用的材料)、以及铜94。X轴所示的是光的波长，其单位为微米(μm)；而Y轴所示的则是吸收度，其具有任意单位(0至1)。图9显示出，相较于266纳米的处理波长，树脂90与玻璃纤维92之间在355纳米的处理波长处具有较大的吸收差异。玻璃纤维92对355纳米波长的光几乎为透明，而树脂90则会吸收大部分355纳米波长的光。不过，举例来说，当波长变成短于266纳米时，玻璃纤维92对266纳米的吸收性便会因而提高。倘若仅利用355纳米波长的光射束来钻凿该信道的话，便会产生非所希的纤维突出部82，例如图8A与8B中所示者。
图10A与10B所示的是利用一具有355纳米波长的激光移除纤维强化树脂80之后所留下的纤维突出部82的示意图。为补偿玻璃纤维82的低吸收性，会使用一高功率的355纳米波长射束，而其结果则是会对底部铜层88造成破坏100，如图所示。
一顶端导体层84(图12A与12B)通常包括一薄的铜层。因为二氧化碳激光射束的高反射是数的关是，所以会使用一特殊的表面处置，以便让该二氧化碳激光射束穿透该铜层用以形成该盲孔。相反地，一355纳米激光被铜吸收的效果则会远高于二氧化碳激光并且能够更有效地穿透铜层84，而不需要进行任何表面处置。
用以防止于单一波长处形成一信道时发生纤维突出部82的一替代方式便是使用具有不同波长的多重激光射束以交替或同时的方式来钻凿该盲孔，用以改良处理品质以及PCB处理的生产量。在材料移除的处理期间，该等激光射束会藉由一射束操控器件(例如本技术中已知且使用的线性级及/或检流计)来运动。或者，当利用355纳米和266纳米波长的激光射束交替脉冲发射时便可以使用一双波长混合激光射束。
图11A所示的是玻璃布的透射频谱110，其代表的是图8A、8B、10A、10B、12A、以及12B的纤维82的透射率。水平轴包含以纳米(nm)为单位的波长，而垂直轴显示的则是玻璃布在激光光频谱中的光透射百分率。如前面所提，玻璃布(或玻璃纤维82)对355纳米波长的光具有极大的透射性(90％)。不过，玻璃布对266纳米的光却仅能透射约70％，因而会吸收其约30％，和355纳米波长的光的10％吸收有明显的差异。
图11B所示的是亮铜(shiny copper)的反射频谱112，其通常是使用在信道的金属触垫86中。反射频谱112显示器示激光输出，在355纳米和266纳米的激光光波长之间仅有些微的反射差异。因为利用266纳米来处理玻璃所需要的功率会少于利用355纳米来处理玻璃所需要的功率，所以，藉由使用266纳米波长便可以减少对底部铜层86的破坏，其亦可更有利地移除玻璃纤维82。
图12A与12B所示的是利用一混合激光射束120在一多层目标材料18(例如一PCB)中钻凿一信道的结果。混合射束120可能包含：一355纳米波长，用以凿穿第一铜层84；以及一266纳米波长，用以凿穿纤维强化树脂80/82，而不会破坏下方第二金属层88。所以，第一步骤可能是利用一商用较高功率的THG(355纳米)波长激光射束来凿穿第一铜层84。接着，可能是在第二步骤中利用266纳米的第四谐振激光射束(4HG)来移除该纤维强化树脂80/82，或是介电层，其对第二金属层88仅会造成最小的铜破坏。该第四谐振波长目前已商业生产，或者其亦可经由配合已商业生产的固态激光来运用的各种光学处理组件来产生。下文将详细讨论此激光生成的实施例。
图13所示的是使用图12A与12B的方法所凿出的信道中的锐利削切纤维。该等信道壁的陡峭度及该些壁部中之突出纤维的最小化相当明显。
图14A、14B、14C、以及14D所示的是用以从一基础波长的单一激光中产生具有不同波长的两道激光输出射束的激光系统的各种施行方式。虽然该些图式中所敎示的明确细节可能是用来产生355纳米和266纳米两种紫外光；不过，本领域技术人员便会明白，可以配合一不同的基础波长使用不同的谐振来产生不同的双波长激光射束组。
图14A是用于产生第三谐振(THG)波长和第四谐振(4HG)波长两者的激光系统200的一实施例。系统200会被配置成用以施行内腔光射束多任务作用，其会选择性地(交替或同时)提供由经过偏振状态调变的复数个发光脉冲所组成的两道输出射束。激光系统200包含一激光共振器202，其中，一增益或激光激发媒介物204会被定位在一介于一声光Q-开关(AOQS)208与一可变光学延迟器210之间的射束路径206中。可变光学延迟器210的功能是充当一快速操控面镜，其会调整一通过其中的激光射束的偏振方向。一与激光激发媒介物204光学相关联的激升源212会提供激升光，用以刺激激光激发媒介物204的激光增益。
激光激发媒介物204可能包含习知的固态激光激射物，例如Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:YVO4、或是Yb:YAG，它们的所有激光波长以及它们的谐振均可利用。于特定的实施例中，激光激发媒介物204会从侧边被一或多个二极管或二极管数组(图中并未显示)激升。本领域技术人员还会明白，可以运用一或多个放大器、激光、或是其它激升器件来提供该激升光，而且激光激发媒介物204亦可运用一不同类型的激光激发媒介物，例如气体、二氧化碳、准分子、或是铜气相激光激发媒介物。
一光偏振分束器226会被定位在可变光学延迟器210的输出228处。该激光共振器会有效地建立两个激光腔，该等激光腔中的第一激光腔是由一后方面镜230及一第一输出耦合器234的内腔分色面镜232所定义，从该第一输出耦合器234处会传播一第一输出射束；而该等激光腔中的第二激光腔则是由后方面镜230及一第二输出耦合器238的内腔分色面镜表面236所定义，从该第二输出耦合器238处会传播一第二输出射束。分色面镜表面232与236会接收传播自光偏振分束器226之个别输出240与242的入射光。
AOQS 208会响应于一外加的Q开关驱动信号244，藉由选择性地产生该激光共振器的高Q状态与低Q状态来改变该激光共振器的Q数值。高Q状态会导致产生多个时间位移光脉冲，而低Q状态则会导致不产生任何或产生非常低强度的残余光脉冲。
激光系统200会被配置成即使从一激光腔中抽出一输出射束时亦会维持激光共振器202中的振荡。倘若激光激发媒介物204为等向性(isotropic)类型的话(例如Nd:YAG)，即使可变光学延迟器210造成90度的偏振状态改变亦会维持激光共振器202中的振荡。倘若激光激发媒介物204为异向性(anisotropic)类型的话(例如YLF和YVO4(钒酸盐))，那么该等两个正交偏振状态的增益便会不同并且因而恐怕无法保持稳定的振荡。为配合异向性激光激发媒介物来操作，会在相对于激光激发媒介物204的正交配向中，于该激光共振器内引入一相同类型的第二激光激发媒介物(图中并未显示)，俾使该等两个正交偏振状态不会影响腔增益。
可变光学延迟器210的操作会决定传播自输出耦合器234与238的第一输出射束与第二输出射束的产生。当一被施加至可变光学延迟器210的驱动信号246导致其赋予入射光四分之一波延迟时，一圆形偏振光便会传播自输出228，其会被偏振分束器226导向至分色面镜表面232与236，并且会当作该基础波长的分离射束分量从输出耦合器234与238处同时离开。当被施加至可变光学延迟器210的驱动信号246导致其交替地赋予入射光零与二分之一波延迟(或是二分之一波延迟的等同倍数)时，一线性偏振光射束便会传播自输出228，其会被偏振分束器226导向至分色面镜表面232与236，并且会从输出耦合器234与238处交替地离开。上面所述之驱动信号246的各种状态可套用至激光共振器202，而不论其究竟是含有等向性或异向性类型的激光激发媒介物204。驱动信号246代表从属于一处理系统(图中并未显示)的工具路径中所推知的信息并且会由一脉冲产生器(图中并未显示)以脉冲式波形的形式传送至可变光学延迟器210。
为分别从偏振分束器226的输出240与242产生双波长，可能会在该等个别激光射束离开激光共振器202之前于个别的射束路径250与252之中运用各种内腔波长转换器248。波长转换器248可能包含一用于激光波长转换的非线性晶体，例如KTP(磷酸钛氧钾，KTiOPO4)、BBO(贝它硼酸钡晶体，β-BaB2O4)、以及LB(三硼酸锂，LiB3O5)。典型的基础激光波长包含，但是并不限于1064纳米，其具有下面的谐振波长：532纳米(倍频)、355纳米(三倍频)、266纳米(四倍频)、以及213纳米(五倍频)。当波长转换器248被定位在内腔中时，便可产生高强度的激光射束。
明确地说，激光射束输出240可能会通过一第二谐振生成(SHG)转换器256，用以产生一第二谐振波长(532纳米)。接着，该第二谐振射束可能会通过一第三谐振生成(THG)转换器260，用以产生一第三谐振波长(355纳米)激光射束，其会离开输出耦合器234。再者，激光射束输出242可能会通过一SHG转换器264，用以产生一第二谐振波长(532纳米)并且会进一步通过一第四谐振生成转换器(4HG)268，用以在经由输出耦合器238离开之前产生一第四谐振波长(266纳米)的激光射束。
所以，激光系统200可产生355纳米和266纳米两种波长的激光处理输出，以便如所希地达成上面已钻凿信道的高品质。虽然激光系统200会产生本文所讨论的两种所希波长λ1、λ2；但是，该等激光射束却不会当作一混合激光射束离开该激光腔。图16所示的是一种经由在该激光腔后面所运用的额外光学组件来同轴组合该等两道激光射束的方式。
图14B、14C、以及14D所示的分别是图14A的激光系统200的变化例300、400、以及500，图中显示出各个波长转换器248已被移到外腔位置处。对一较短脉冲宽度的激光处理射束来说，可能会希望将该等非线性晶体移到激光共振器202外面，不过，所生成的激光射束通常也会具有较小的强度。举例来说，图14B显示出4HG转换器268位于输出耦合器238的外面。此优点是会产生较短脉冲宽度的紫外光或绿光处理激光射束。此外，在图14C中，SHG转换器256和THG转换器260同样是位于该腔室的外面。此种施行方式的优点是会进一步提供较低强度的紫外光激光处理射束，其可被用来烧蚀比较容易碎裂的介电材料。图14D进一步显示图14C的施行方式；不过，全部的波长转换器248均位在该激光腔的外面。因此，图14D显示的是一种可以藉由新增外腔波长转换器248来将一具有一电光调变器210之基础波长的基本激光转换成一双波长射束产生器的方式，该双波长射束产生器在该等两个激光射束输出中包括所希的谐振，从而降低成本。
图15所示的是一用以从一具有Nd:YAG或Nd:YVO4激光激射物的IR激光602中产生双波长的激光系统600。一SHG转换器606会将来自激光602的基础波长(1064纳米)转换成532纳米的第二谐振波长。一THG转换器610会将532纳米谐振转换成355纳米的第三谐振。一分色面镜614会选择性地反射该355纳米波长的光并且透射未被转换(或残余)的532纳米波长的光。一4HG转换器620会将532纳米波长的光转换成266纳米的第四谐振，其会在和355纳米激光射束相同的方向中被反射偏离一面镜624。依此方式，便会形成355纳米波长和266纳米波长两者，它们接着可被组合成一由具有不同波长的两道同轴传播激光射束所组成的混合射束。虽然本文提及特定波长，不过，一不同基础波长的激光602亦可产生不同谐振波长的激光处理输出。
图16所示的是一用以让双波长激光射束(例如激光系统200、300、400、500、以及600所产生的激光射束)被组合成一共线、混合激光处理射束的光学系统700，用以传送至一工作表面702。光学系统700可能会让该等两道激光射束同时或交替地被发射。举例来说，一355纳米波长激光射束可能会被一分色面镜706透射，而一266纳米波长激光射束则会在与该355纳米波长激光射束共线的方向中被该分色面镜706反射偏离。当然，355纳米或266纳米波长中每一者反射偏离或透射穿过该面镜706的方向可能会相依于一给定分色面镜706的光学特性而改变。分色面镜706可能还包含一射束组合器，用以帮助产生由该等两道激光射束所组成的单一射束。接着，该等共线传播的激光射束便会通过一具有一对受控面镜(图中并未显示)的检流计扫描仪710、通过一双射束FΘ透镜714、并且抵达具有一用于处理之目标材料的工作表面702。检流计扫描仪710可能会受到电子控制，用以感测并且导引该等两道不同波长的射束至该目标材料上的一共同目标位置。
图17所示的是一用以使用多重处理头(或是复数组光学处理组件，例如系统700)来产生一组双波长激光射束的光学系统800，从而对工作表面702上的两个位置提供激光处理。举例来说，第一与第二分色面镜706a和706b可能会各自选择性地反射一第一波长和透射一第二波长。该等第一波长激光射束和第二波长激光射束可能是由单一激光来提供，该单一激光的射束会先被分割成两道激光射束并且会被处理成包含不同的波长；或者可能是由会产生不同波长之射束的两个不同激光来供应。
和图16中相同，第一对激光射束与第二对激光射束中每一对均会通过个别的检流计扫描仪710a与710b，并且接着会通过个别的双射束FΘ透镜714a与714b，从而将两组不同波长的激光射束组合成一对混合激光处理输出。其结果是会在相同的时间周期中进行两次处理，其成效已因如本文所敎示之用以钻凿信道或穿透孔洞需要较少的数量脉冲而提高，且其中，紫外光、IR、及/或绿光激光处理射束可同时被脉冲发射在多重目标材料位置处。
除此之外，举例来说，光学系统800还可被施行为用以将一355纳米波长的激光射束传播至工作表面702的第一位置，接着将一266纳米波长的激光射束传播至第二位置。相同地，光学系统800可能包含一对检流计(图中并未显示)，用以在脉冲发射该等两个波长之间移动工作表面702上的一目标材料，从而施行图11至13中所教示的方法。本领域技术人员便会明白，图17的光学系统800可在一单波长射束通过第二组光学处理组件时经由一组光学处理组件来组合一双波长射束。
图18所示的是一用以从一具有一基础波长的单激光源处来产生双波长激光射束的激光系统900，但是其并未使用一电光器件。激光系统900包含一激光共振器902，其中，一增益或激光激发媒介物904会被定位在一介于一分色面镜910与一具有一分色面镜表面916的输出耦合器914之间的射束路径906中。于该激光共振器902中会建立振荡作用，于该激光共振器902中可能会在该激光射束离开该输出耦合器914之前将一或多个波长转换器920放置在该射束路径906之中。
举例来说，一SHG转换器924可能会被定位成用以接收一由激光媒介物904所产生之具有基础波长的激光射束并且将该激光射束转换成一第二谐振。一THG转换器928可能会进一步被定位成用以接收由该SHG转换器924所产生的第二谐振激光射束并且用以产生一第三谐振激光射束，例如355纳米波长的激光射束。输出耦合器914的分色面镜916会让该第三谐振激光射束从共振器902的其中一端离开。未被转换的基础波长光和第二谐振波长光则会反射偏离分色面镜表面916并且会被送回共振器902，入射在分色面镜910之上。分色面镜910会透射第二谐振波长光，其会从输出936处的共振器902离开，并且反射该基础波长光。一4HG转换器938可能会被定位在共振器902的输出936处，用以将该被透射的第二谐振波长光转换成一第四谐振(举例来说，266纳米)输出处理射束。
从分色面镜910处被反射的基础激光射束会由Q开关940来处理并且会被后方面镜944反射回到射束路径906之中，从而在激光共振器902中产生所希的Q状态，用以产生离开Q开关940的基础波长的发射光脉冲。还要注意的是，如同参考图14A至14D的讨论，其亦可能包含一激升源(图中并未显示)以及一Q开关940驱动信号(图中并未显示)。
本领域技术人员便会明白，可以对上面所述之本发明的实施例的细节进行许多变更，而并不脱离本发明的基本原理。所以，本发明的范畴应该仅取决于上面的权利要求。
Claims (44)
1.一种使用一激光输出的方法，其使用一激光输出以从一工作件的一目标材料位置处移除一部分目标材料并且快速地清除被连结至该目标材料位置下方的一金属层的该目标材料的残余材料，该金属层会具有一温度且该激光输出会以一材料移除速率而从该金属层处来清除该目标材料的残余材料，该方法包括：
导引一处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的该目标材料的一部分之上，该处理激光输出具有以个别第一波长与第二波长为特征的第一分量与第二分量；
该第一波长适合用来有效移除该部分目标材料并且从该下方金属层处清除该目标材料的残余材料；以及
该第二波长会充分地透射该目标材料用以穿过其中，并且会在移除该部分的目标材料期间被该下方金属层充分地吸收用以将该金属层的温度提高至一温度位准处，以便可以高于在没有位于第二波长处的第二分量时利用位于第一波长处的第一分量可达成的材料移除速率的材料移除速率而来为该金属层清除残余材料。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该目标材料包含一颗粒填充树脂。
3.如权利要求1所述的方法，其中，位于该第一波长处的该第一分量是由一处理激光所产生，该处理激光包括下面至少其中一者：紫外光(UV)激光、二氧化碳激光、固态激光、以及光纤激光。
4.如权利要求3所述的方法，其中，位于该第二波长处的该第二分量是由一处理激光所产生，该处理激光包括下面至少其中一者：红外光(IR)激光、绿光激光、固态激光、以及光纤激光。
5.如权利要求1所述的方法，其中，该处理激光输出会被脉冲发射。
6.如权利要求5所述的方法，其中，移除该部分的目标材料会在该工作件的该目标材料位置处形成一盲孔，而且该金属层包括该盲孔的一金属触垫。
7.如权利要求6所述的方法，其中，利用位于该第一波长处的该第一分量来从该金属触垫处清除该等残余材料所需要的脉冲数量δN会因为提高该金属触垫的温度的关系而减少，从而会缩短用以形成该盲孔所需要的时间。
8.如权利要求6所述的方法，其中，位于该第二波长处的该第二分量会在位于该第一波长处的该第一分量开始被脉冲发射之后的一时间处被脉冲发射。
9.如权利要求8所述的方法，其中，预设数量的第二分量脉冲会被脉冲发射，用以在该等第一分量脉冲开始从该金属触垫处清除该等残余材料之前先充分地加热该金属触垫。
10.如权利要求1所述的方法，其中，位于该第二波长处的该第二分量是在该第二分量通过该目标材料时维持该目标材料之温度的一项重要特征。
11.如权利要求1所述的方法，其中，该等第一分量与第二分量会被共线组合，用以产生一双波长处理激光输出。
12.如权利要求1所述的方法，其中，该等第一分量与第二分量在空间上会部分重叠，用以产生该处理激光输出。
13.如权利要求1所述的方法，其中，该处理激光输出的该等第一分量与第二分量会从非共线的射束路径处被聚焦在该目标材料位置处。
14.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：
从单一激光射束处产生位于个别第一波长与第二波长处的该等第一分量与第二分量；以及
将该等第一分量与第二分量组合至一共线射束路径之中，用以形成一双波长激光处理输出。
15.一种使用一激光输出的方法，其激光输出从一工作件的一目标材料位置处移除一部分目标材料并且快速地清除被连结至该目标材料位置下方的一金属层的该目标材料之残余材料，该金属层会具有一温度且该激光输出会以一材料移除速率从该金属层处来清除该目标材料的残余材料，该方法包括：
沿着一射束轴来导引一第一处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的该目标材料的一部分之上，该第一处理激光输出的特征为具有一适合用来有效移除该部分目标材料的波长以及具有一第一脉冲宽度；以及
沿着该射束轴来导引一第二处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的该目标材料的该部分之上，该第二处理激光输出的特征为具有一短于该第一脉冲宽度的第二脉冲宽度，而且具有一高尖峰功率，其足以以快过该第一处理激光输出可达成的速率来提高该下方金属层的温度，从而以高于在没有该第二处理激光输出时利用该第一处理激光输出可达成的材料移除速率的材料移除速率来从该金属层处清除残余材料。
16.如权利要求15所述的方法，其中，该目标材料包括一颗粒强化树脂。
17.如权利要求15所述的方法，其中，该波长是由一处理激光所产生，该处理激光包括下面至少其中一者：红外光(IR)激光、绿光激光、紫外光(UV)激光、二氧化碳激光、固态激光、以及光纤激光。
18.如权利要求17所述的方法，其中，该波长为355纳米。
19.如权利要求15所述的方法，其中，该第二处理激光输出的特征为波长短于1064纳米。
20.如权利要求15所述的方法，其中，在该工作件处的该处理激光输出会被脉冲发射，且其中，该材料移除速率是由用以从该金属层处清除该等残余材料所需要的脉冲数量δN来显示。
21.如权利要求20所述的方法，其中，该方法必须在该目标材料位置处于该工作件中形成一盲孔，而且该方法包括该盲孔的一金属触垫。
22.如权利要求21所述的方法，其中，该第二处理激光输出的特征为脉冲宽度短于50纳秒，配合该高尖峰功率，该短脉冲宽度会减少用以从该金属处清除残余材料所需要的脉冲数量δN，从而缩短该盲孔的处理时间。
23.如权利要求21所述的方法，其中，该第一处理激光输出会被脉冲发射成预设数量的脉冲N0，而该第二处理激光输出会被脉冲发射成预设数量的脉冲δN。
24.如权利要求15所述的方法，其进一步包括：
共线组合该等第一处理激光输出与第二处理激光输出，用以产生一双波长激光射束。
25.一种使用一激光射束来移除一目标材料位置处的一第一金属层的一部分并且移除一部份该目标材料位置处由纤维强化树脂所制成的一下方介电层，以便提高在该介电层中所创造的侧壁的处理品质，该方法包括：
沿着一射束轴来导引一第一处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的一第一金属层的一部分之上，该第一处理激光输出的特征为具有一适合用来移除该部分第一金属层的第一波长；以及
沿着该射束轴来导引一第二处理激光输出，用以入射在该目标材料位置处的一介电层的一部分之上，该第二处理激光输出的特征为具有一适合用来移除该纤维强化树脂的第二波长，其中，该纤维吸收位于第二波长处的光实质上会大于位于第一波长处的光，而用以减少该目标材料位置处的该介电层的该等侧壁中的残余纤维突出部，该等残余纤维突出部会出现在利用位于该第一波长处之第一处理激光输出来移除该部分的介电层时。
26.如权利要求25所述的方法，其中，一要被处理的目标材料包括一印刷电路板(PCB)，用以强化该树脂的纤维，其包括玻璃，而该第一金属层包括铜。
27.如权利要求25所述的方法，其中，位于该第二波长处的该第二处理激光输出所需要的功率小于位于该第一波长处的该第一处理激光输出，从而在移除该部分的介电层时会减少对该目标材料位置处位于该纤维强化树脂下方的一第二金属层所造成的破坏。
28.如权利要求25所述的方法，其进一步包括：
共线组合该等第一处理激光输出与第二处理激光输出，用以形成一双波长激光射束。
29.如权利要求25所述的方法，其进一步包括：
让该等第一处理激光输出与第二处理激光输出于入射在一目标材料的该目标材料位置之上之前，沿着个别的第一射束轴与第二射束轴来传播。
30.如权利要求25所述的方法，其中，该第一波长是由一二极管激升固态激光的第三谐振生成(THG)所产生的。
31.如权利要求25所述的方法，其中，该第二波长是由一二极管激升固态激光的第四谐振生成(4HG)所产生的。
32.如权利要求25所述的方法，其中，该等第一波长与第二波长是由单一固态激光藉由使用一组光学处理组件所产生，该组光学处理组件会将一处理激光输出分割成位于该第一波长处的该第一处理激光输出以及位于该第二波长处的该第二处理激光输出。
33.如权利要求32所述的方法，其中，该等第一处理激光输出与第二处理激光输出会经由使用第二组光学处理组件被共线组合，用以形成一双波长激光射束。
34.一种被配置成用以从单一激光源处形成具有不同波长的两道脉冲式输出射束的系统，用以提高盲孔处理的生产量并且用以改良在多层目标材料中被处理的盲孔的侧壁品质，该系统包括：
一激升源，其会与一属于以一Q数值为特征的激光共振器的激光激发媒介物光学地相关联，该激升源会提供激升光，用以在一基础波长处刺激激光激发媒介物的激光激发增益；
一Q开关，其是被定位在该激光共振器内并且会运作用以响应于一会选择性地产生该激光共振器的高Q状态与低Q状态的Q开关驱动信号来改变该激光共振器的Q数值，该等高Q状态与低Q状态会产生一由多个时间位移发光脉冲所组成之以一光偏振为特征的射束；
一可变光学延迟器，其是被定位在该激光共振器内并且会响应于一光学延迟器驱动信号来赋予选定数额的光学延迟给该发光脉冲射束，由该可变光学延迟器所赋予的选定数额的光学延迟会选择性地改变该发光脉冲射束的光偏振状态，用以产生经过偏振状态调变的发光脉冲；以及
一偏振敏感分束器和第一波长转换器与第二波长转换器，它们会共同运作用以接收该等经过偏振状态调变的发光脉冲并且根据该可变光学延迟器赋予给发光脉冲的选定数额的延迟来导引它们通过个别的第一输出耦合器与第二输出耦合器，并且用以分别产生位于个别第一波长处和第二波长处的第一输出射束和第二输出射束，第一波长和第二波长是由第一波长转换器和第二波长转换器所转换并且和基础波长具有谐振关系。
35.如权利要求34所述的系统，其中，该等第一输出耦合器与第二输出耦合器进一步分别包括第一内腔分色面镜表面和第二内腔分色面镜表面，它们会反射位于个别第一波长处和第二波长处的该等第一输出射束和第二输出射束中其中一者并且透射另一者。
36.如权利要求34所述的系统，其中，该驱动信号会让该可变光学延迟器赋予选定数额的光学延迟二分之一波长的差异。
37.如权利要求36所述的系统，其中，选定数额的光学延迟中的其中一者是代表四分之一波长的倍数，而且经过偏振状态调变的发光脉冲会同时传播通过第一输出耦合器与第二输出耦合器。
38.如权利要求36所述的系统，其中，选定数额的光学延迟中的其中一者是代表二分之一波长的倍数，而且经过偏振状态调变的发光脉冲会在一给定时间处传播通过第一输出耦合器与第二输出耦合器中的其中一者或另一者。
39.如权利要求34所述的系统，其中，该第一波长转换器是位于沿着一第一射束路径之中并且包括：
一第一第二谐振生成器(SHG)；以及
一第三谐振生成器(THG)，用以接收来自该SHG的输出，以便在该第一输出射束中产生一第三谐振波长。
40.如权利要求39所述的系统，其中，该第二波长转换器是位于延着一第二射束路径之中并且包括：
一第二SHG；以及
一第四谐振生成器(4HG)，用以接收来自该SHG的输出，以便在该第二输出射束中产生一第四谐振波长。
41.如权利要求40所述的系统，其中：
该4HG是被定位在沿着该激光共振器外面的该第二射束路径之中，用以接收一来自该第二输出耦合器的输出并且用以将该输出转换成位于第四谐振波长处的该第二输出射束；
该第二SHG是被定位在沿着该激光共振器外面的该第二射束路径之中，用以接收来自该第二输出耦合器的该输出，并且用以将该输出透射穿过该4HG；以及
该第一SHG和该THG是被串连定位在延着该激光共振器外面的该第一射束路径之中，该第一SHG是被定位在该第一输出耦合器和该THG之间。
42.如权利要求34所述的系统，其进一步包括一组光学处理组件，用以将以彼此正交方式前进之位于个别第一波长处和第二波长处的第一输出射束和第二输出射束组合成一双波长激光射束，该组光学处理组件包括：
一分色面镜，其会透射位于个别第一波长处和第二波长处的第一输出射束和第二输出射束中的其中一者并且反射位于个别第一波长处和第二波长处的第一输出射束和第二输出射束中的另一者，用以将第一输出射束和第二输出射束导引至一共线路径之中，从而形成一双波长激光射束；
一射束扫描仪，用以将该双波长激光射束导引至该目标材料的一指定位置之上，用以进行信道处理；以及
一Fθ透镜，该双波长激光射束在接触该目标材料位置之前会先通过该Fθ透镜。
43.一种被配置成用以从单一激光源处形成具有不同波长的两道脉冲式输出射束的系统，用以提高盲孔处理的生产量并且用以改良在多层目标材料中被处理的盲孔的侧壁品质，该系统包括：
一激升源，其会与一属于以一Q数值为特征的激光共振器的激光激发媒介物光学地相关联，该激升源会提供激升光，用以在一基础波长处刺激激光激发媒介物的激光激发增益；
一Q开关，其是被定位在该激光共振器内并且会运作用以响应于一会选择性地产生该激光共振器的高Q状态与低Q状态的Q开关驱动信号来改变该激光共振器的Q数值，该等高Q状态与低Q状态会产生一由多个时间位移发光脉冲所组成之反射自一后方面镜的射束；
一分色面镜，其是被定位在该共振器内并且会在该后方面镜与一输出耦合器之间反射该等发光脉冲，该输出耦合器具有一会选择性地透射第三谐振发光脉冲的第二分色面镜表面，且其中，该分色面镜会选择性地透射离开该激光共振器的第二谐振发光脉冲；
一第二谐振生成(SHG)转换器，其是被定位在该分色面镜与该输出耦合器之间，用以产生第二谐振发光脉冲；
一第三谐振生成(THG)转换器，其是被定位在该SHG转换器的输出处，用以产生会通过该输出耦合器的第三谐振发光脉冲，其中，未被转换的第二谐振发光脉冲会反射偏离该第二分色面镜表面并且通过该分色面镜；以及
一第四谐振生成(4HG)转换器，其是被定位在该激光共振器的输出处，用以接收即将离开的第二谐振发光脉冲并且将它们转换成第四谐振发光脉冲，其中，即将离开的第三谐振发光脉冲包括一位于第一波长处的第一输出射束，而即将离开的第四谐振发光脉冲包括一位于第二波长处的第二输出射束。
44.如权利要求43所述的系统，其进一步包括一组光学处理组件，用以将以彼此正交方式前进之位于个别第一波长处和第二波长处的第一输出射束和第二输出射束组合成一双波长激光射束，该组光学处理组件包括：
一分色面镜，其会透射位于个别第一波长处和第二波长处的第一输出射束和第二输出射束中的其中一者并且反射位于个别第一波长处和第二波长处的第一输出射束和第二输出射束中的另一者，用以将第一输出射束和第二输出射束导引至一共线路径之中，从而形成一双波长激光射束；
一射束扫描仪，用以将该双波长激光射束导引至该目标材料的一指定位置之上，用以进行信道处理；以及
一Fθ透镜，该双波长激光射束在接触该目标材料位置之前会先通过该Fθ透镜。
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| PB01 | Publication | ||
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Effective date of abandoning: 20100331 |
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