CN104439724A - 一种在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，包括以下步骤：清洗，对待加工的陶瓷基板进行清洗，除去该陶瓷基板表面的杂质和污垢，该陶瓷基板选用在被激光辐照下会在与激光接触的表面形成金属导电层的陶瓷基板；激光打孔，在陶瓷基板上利用激光加工出若干导通孔，在该导通孔内壁形成有金属导电层，带金属导电层的导通孔即为导电通道；激光除溶渣，利用激光扫描陶瓷基板的表面，除去陶瓷基板表面产生的溶渣，陶瓷基板的表面在被激光扫描的过程中形成导电金属层，该导电金属层将各个导通孔连接导通。本发明通过激光打孔，并且在打孔的过程中在孔壁形成金属导电层，使得该孔直接形成导电通道，能大大缩减工艺周期和工艺成本。

Description

一种在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法
技术领域
  本发明涉及陶瓷通孔基板、金属化陶瓷通孔基板以印制线路板技术领域，特别是直接利用激光加工技术在陶瓷基板上实现导电通道的激光加工方法。
背景技术
作为各类半导体元器件和模块的封装载体，封装基板的互联度随着芯片的集成度的增大而不断增加。目前国内外同行多使用机械钻孔或激光打孔然后采用塞孔或电镀填孔工艺实现封装基板的导电通孔通道。对陶瓷封装基板而言，机械钻孔容易造成陶瓷基板的碎裂。激光打孔具有效率高、精度高、成本低等特点，是陶瓷基板加工导通孔的理想手段。因此，目前对陶瓷封装基板进行导通孔的加工大多采用激光加工方法。
激光通孔加工中较常见的问题是会在基板表面附着的较多溶渣，增加了后续清理工序，而且清洗不易，给后续加工带来麻烦。此外，在基板通孔的常规方法中，激光加工通孔后都需要采用后续工艺对孔进行金属填充作为导电通道，会加大工艺周期和成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，能够有效解决溶渣问题且不需要后续金属填孔工艺即可使导通孔具有良好的导电能力。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，包括以下步骤：
清洗，对待加工的陶瓷基板进行清洗，除去该陶瓷基板表面的杂质和污垢，该陶瓷基板选用在被激光辐照下会在与激光接触的表面形成金属导电层的陶瓷基板；
激光打孔，在陶瓷基板上利用激光加工出若干导通孔，在该导通孔内壁形成有金属导电层，带金属导电层的导通孔形成导电通道；
激光除溶渣，利用激光扫描陶瓷基板的表面，除去陶瓷基板表面产生的溶渣，陶瓷基板的表面在被激光扫描的过程中形成导电金属层，该导电金属层将各个导通孔连接导通。
所述陶瓷基板为氮化铝陶瓷基板。
所述陶瓷基板的厚度为200～700微米。
所述陶瓷基板表面的导电金属层的厚度为1～10微米。
所述导通孔的孔径为20～50微米.
所述相邻导通孔中心之间的距离是导通孔孔径的1.5～2倍。
所述陶瓷基板被激光扫描的表面为导通孔的孔口端所在表面。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、 由于氮化铝陶瓷基板通过激光打空加工后会在激光加热的部分形成良好的金属铝导电层，该导电层与陶瓷基板的结合力强。
2、传统的通孔中采用铜金属作为导电层，铜的弹性模量为150GPa。而铝的弹性模量为70GPa,可见陶瓷基板上敷铝层的耐冷热冲击性能要远远大于陶瓷上敷铜，因此，本发明中采取氮化铝陶瓷基板远远优于传统的铜加工方式。
3、 直接利用加工的若干个导通孔的金属层作为陶瓷基板垂直导电通道避免了传统通孔方法中需要利用磁控溅射或者化学镀、电镀加厚填充孔，能大大缩减工艺周期和工艺成本。
4、 针对传统激光通孔加工中较常见的溶渣问题，可以用激光直接扫除，激光在氮化铝陶瓷上直接扫除溶渣的过程还会在所扫过区域的氮化铝陶瓷表面上形成一层导电金属层，该导电金属层可以将各个导通孔连接起来成为一个更大的导电通道，增强垂直导电能力。
附图说明
附图1为本发明加工好的陶瓷基板的立体结构示意图；
附图2为本发明加工导通孔时产生溶渣的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发有作进一步的描述。
本发明揭示了一种在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，如附图1和2所示，该方法包括以下步骤：
步骤1，清洗，对待加工的氮化铝陶瓷基板10进行清洗，除去该氮化铝陶瓷基板表面的杂质和污垢，该氮化铝陶瓷基板在被激光辐照下会在与激光接触的表面形成金属导电层的陶瓷基板。氮化铝陶瓷具有高导热系数。
需要说明的是，本实施例中采用氮化铝陶瓷基板并非是限定本发明的技术方案只能够选用氮化铝陶瓷基板，氮化铝陶瓷基板是本发明的优选方案。其他在激光辐照下能够产生金属导电层的陶瓷基板都能适用于本发明中，在此并无限定。
步骤2，激光打孔，在氮化铝陶瓷基板10上利用激光加工出若干导通孔20，在激光加工的同时在该导通孔内壁形成有金属导电层200，带金属导电层200的导通孔20形成垂直的导电通道。各个导通孔形成导通孔阵列。
步骤3，激光除溶渣，利用激光扫描氮化铝陶瓷基板10的表面，除去氮化铝陶瓷基板10表面产生的溶渣30，氮化铝陶瓷基板的表面在被激光扫描的过程中形成导电金属层，该导电金属层将各个导通孔连接导通，从而形成一个更大的导电通道，有效增强垂直导电能力。在步骤2的加工导通孔的过程中会产生溶渣，该溶渣残留在氮化铝陶瓷基板的表面，此时直接采用激光扫描即可轻松的去除，并且在去除的过程中会在氮化铝陶瓷基板被激光扫描过的区域生成导电金属层。
通过以上步骤，直接在氮化铝陶瓷基板上形成良好的导通孔阵列垂直导电通道。
在对氮化铝陶瓷基板10的表面进行激光扫描时，通常对导通孔20的孔口端所在的氮化铝陶瓷基板10的上表面和下表面进行扫描，如附图1所示，在氮化铝陶瓷基板的上表面形成上平行导电金属层201，在氮化铝陶瓷基板10的下表面则形成下平行导电金属层202。导通孔20的内壁在激光加工的过程中形成有金属导电层200，各个导通孔20即为垂直导电通道，而在氮化铝陶瓷基板10的上平行导电金属层和下平行导电金属层则将各个导通孔连通在一起形成一个更大的导电通道，有效增强导电能力。
此外，陶瓷基板的厚度一般为200～700微米，太厚会导致激光打孔的最小孔径过大，太薄则会导致陶瓷基板的抗压强度不够，具体可以为200微米、300微米，500微米，600微米，或者700微米。陶瓷基板表面的导电金属层的厚度为1～10微米。
激光打孔的单孔孔径越小越好，主要由陶瓷基板的厚度和激光设备决定，典型的微孔孔径在20～50微米。导通孔阵列的孔数原则上单位面积孔数越多越好，具体数量基板厚度、由激光打孔加工能力以及导通孔导电需求决定。导通孔阵列中单个导通孔与相邻导通孔中心之间的距离约为导通孔直径的1.5～2倍。
需要说明的是，以上所述并非是对本发明技术方案的限定，在不脱离本发明的创造构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，包括以下步骤：
清洗，对待加工的陶瓷基板进行清洗，除去该陶瓷基板表面的杂质和污垢，该陶瓷基板选用在被激光辐照下会在与激光接触的表面形成金属导电层的陶瓷基板；
激光打孔，在陶瓷基板上利用激光加工出若干导通孔，在该导通孔内壁形成有金属导电层，带金属导电层的导通孔形成导电通道；
激光除溶渣，利用激光扫描陶瓷基板的表面，除去陶瓷基板表面产生的溶渣，陶瓷基板的表面在被激光扫描的过程中形成导电金属层，该导电金属层将各个导通孔连接导通。
2.根据权利要求1所述的在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，其特征在于，所述陶瓷基板为氮化铝陶瓷基板。
3.根据权利要求2所述的在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，其特征在于，所述陶瓷基板的厚度为200～700微米。
4.根据权利要求3所述的在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，其特征在于，所述陶瓷基板表面的导电金属层的厚度为1～10微米。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，其特征在于，所述导通孔的孔径为20～50微米.
根据权利要求5所述的在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，其特征在于，所述相邻导通孔中心之间的距离是导通孔孔径的1.5～2倍。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的在陶瓷基板上利用激光加工导电通道的方法，其特征在于，所述陶瓷基板被激光扫描的表面为导通孔的孔口端所在表面。
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