CN106793572A - 多层线路板激光成盲孔的打孔方法 - Google Patents

多层线路板激光成盲孔的打孔方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多层线路板激光成盲孔的打孔方法，该多层线路板激光成盲孔的打孔方法包括如下步骤：对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理，以微蚀掉部分铜层，保留设定厚度的表层铜；对保留设定厚度的铜表层进行棕化处理并使表层铜氧化变黑，以形成过渡层；利用CO2激光在多层线路板的过渡层的指定位置进行激光钻孔处理，以形成盲孔。本发明的技术方案能够提高制作盲孔厚径比的能力，经测试在盲孔厚径比达到1.4:1时，不会出现盲孔空洞、裂纹问题，因而提高盲孔成孔效果。

Description

多层线路板激光成盲孔的打孔方法
技术领域
本发明涉及一种高密度互连印制电路板，尤其涉及一种多层线路板激光成盲孔的打孔方法。
背景技术
目前，多层线路板通常采用普通“盲孔开窗”的技术方案来制作盲孔，该盲孔开窗的一般流程为：前工序→盲孔图形制作→曝光、显影、蚀刻盲孔开窗→褪膜→激光烧蚀内层树脂制作盲孔→后工序。具体的，对于多层线路板来言，在先经过前工序处理的多层线路板制作需要打孔的盲孔图形，然后在多层线路板上对应盲孔图形的位置依次经过曝光、显影及蚀刻盲孔开窗，经过腿模处理后，利用CO2激光烧蚀内层树脂制作盲孔。
上述的方案中，至少存在如下缺点：
1)现有技术中的激光打孔流程步骤较多，持续的时间较长，物料消耗较多，浪费制作成本；
2)采用CO2激光钻孔技术在铜上直接成孔，由于铜箔对CO2吸收率很低，且铜箔厚度较大(12μm)，导致在铜上成孔难度较大，孔品质较难掌控；并且如果激光脉宽和能量控制不当，很容易出现电镀后盲孔孔型差等不良问题；
3)介质厚度与盲孔孔径的比例(厚径比)越大，即盲孔越“细长”，激光对盲孔的烧蚀越容易过度或者过宽，电镀时，药水越难进入盲孔的拐角部分，容易产生盲孔镀孔空洞、裂纹等问题，目前的介质厚度与盲孔厚当厚径比大于1:1时，导致盲孔成孔效果差。
有鉴于此，有必要对现有技术中的多层线路板采用盲孔开窗的方案进行进一步的改进。
发明内容
为解决上述至少一技术问题，本发明的主要目的是提供一种多层线路板激光成盲孔的打孔方法。
为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案为：提供一种多层线路板激光成盲孔的打孔方法，包括如下步骤：
对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理，以微蚀掉部分铜层，保留设定厚度的表层铜；
对保留设定厚度的铜表层进行棕化处理并使表层铜氧化变黑，以形成过渡层；
利用CO2激光在多层线路板的过渡层的指定位置进行激光钻孔处理，以形成盲孔。
优选地，所述利用CO2激光在多层线路板的过渡层的指定位置进行激光钻孔处理，以形成盲孔的步骤，具体包括：
利用CO2激光对多层线路板的过渡层进行第一次打孔处理，以烧蚀穿表层铜形成开孔，并露出基材；
利用CO2激光对开孔孔底的基材进行第二次打孔处理，以烧蚀并除去基材；
利用CO2激光对开孔的孔壁进行第三次打孔处理，以修整开孔的孔壁；
利用CO2激光对开孔的孔壁进行第四次打孔处理，以调整开孔的孔型；
利用CO2激光对开孔的孔壁进行第五次打孔处理，以清洗开孔孔底的基材残渣并露出底铜。
优选地，所述利用CO2激光对多层线路板的过渡层进行第一次打孔处理，以烧蚀穿表层铜形成开孔的步骤之后，还包括：
继续烧蚀部分厚度的基材的步骤。
优选地，所述继续烧蚀部分厚度的基材的步骤中，所述基材烧蚀厚度为基材厚度的三分之一。
优选地，所述第一次打孔处理至第五次打孔处理的CO2激光的脉宽及能量逐渐减少。
优选地，所述第一次打孔处理的CO2激光的脉宽为15，能量为27mj；所述第二次打孔处理的CO2激光的脉宽为15，能量为20mj；所述第三次打孔处理的CO2激光的脉宽为15，能量为20mj；所述第四次打孔处理的CO2激光的脉宽为6，能量为9mj；所述第五次打孔处理的CO2激光的脉宽为6，能量为9mj。
优选地，所述对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理，以微蚀掉部分铜层，保留设定厚度的表层铜的步骤中，所述表层铜微蚀厚度为12μm～15μm，所述表层铜保留的厚度为10μm～12μm。
优选地，所述盲孔的厚径比小于或等于1.4:1。
本发明的技术方案通过采用对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理的步骤，能够微蚀掉部分铜层，如此，一方面可以降低表层铜的厚度，保证表层铜的厚度在CO2激光可烧蚀穿的范围内，另一方面便于对保留表层铜的棕化处理，然后进行棕化处理，该棕化处理可使铜面氧化变黑，这样更有利于表层铜吸收CO2激光释放出来的能量，为激光直接成盲孔提供了一层必须的过渡层，最后采用CO2激光进行打孔处理，如此，一方面能够缩短现有技术中在线路板上开盲孔工艺流程，能够提高生产效率，降低生产成本；另一方面能够提高制作盲孔厚径比的能力，经测试在盲孔厚径比达到1.4:1时，不会出现盲孔空洞、裂纹问题，因而提高盲孔成孔效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例多层线路板激光成盲孔的打孔方法的流程示意图；
图2为图1中步骤S30的流程示意图；
图3为图2的打孔效果示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
目前，多层线路板通常采用普通“盲孔开窗”的技术方案来制作盲孔，对于多层线路板来言，在先经过前工序处理的多层线路板制作需要打孔的盲孔图形，然后在多层线路板上对应盲孔图形的位置依次经过曝光、显影及蚀刻盲孔开窗，经过腿模处理后，利用CO2激光烧蚀内层树脂制作盲孔。
上述的工艺至少存在如下缺点：1)现有技术中的激光打孔流程步骤较多，持续的时间较长，物料消耗较多，浪费制作成本；2)采用CO2激光钻孔技术在铜上直接成孔，由于铜箔对CO2吸收率很低，且铜箔厚度较大(12μm)，导致在铜上成孔难度较大，孔品质较难掌控；并且如果激光脉宽和能量控制不当，很容易出现电镀后盲孔孔型差等不良问题；3)介质厚度与盲孔孔径的比例(厚径比)越大，即盲孔越“细长”，激光对盲孔的烧蚀越容易过度或者过宽，电镀时，药水越难进入盲孔的拐角部分，容易产生盲孔镀孔空洞、裂纹等问题，目前的介质厚度与盲孔厚当厚径比大于1:1时，导致盲孔成孔效果差。
经过长期的生产实践，本发明提供了一种多层线路板激光成盲孔的打孔方法，具体请参照下述的实施例。
实施例一
请参照图1，在本发明实施例中，该多层线路板激光成盲孔的打孔方法，包括如下步骤：
步骤S10、对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理，以微蚀掉部分铜层，保留设定厚度的表层铜；
步骤S20、对保留设定厚度的铜表层进行棕化处理并使表层铜氧化变黑，以形成过渡层；
步骤S30、利用CO2激光在多层线路板的过渡层的指定位置进行激光钻孔处理，以形成盲孔。
本发明的实施例中，多层线路板中待加工的表层铜也需要经过和上述盲孔开窗工艺同样的前工序处理，以及在激光打孔之后还需要经过后工序处理。然后，中间的工艺步骤可以缩短为三步，分别为微蚀处理、棕化处理以及激光钻孔处理，如此，可以大大缩短盲孔加工周期，节省材料，降低生产成本。
该微蚀处理可以能够微蚀掉部分铜层，降低表层铜的厚度，以利于棕化及激光钻孔步骤；棕化处理，使表层铜氧化变黑，便于吸收激光的能量，提高打孔效率；激光打孔处理，能够提高制作盲孔厚径比的能力，经测试在盲孔厚径比达到1.4:1时，不会出现盲孔空洞、裂纹问题，因而提高盲孔成孔效果。
本发明的技术方案通过采用对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理的步骤，能够微蚀掉部分铜层，如此，一方面可以降低表层铜的厚度，保证表层铜的厚度在CO2激光可烧蚀穿的范围内，另一方面便于对保留表层铜的棕化处理，然后进行棕化处理，该棕化处理可使铜面氧化变黑，这样更有利于表层铜吸收CO2激光释放出来的能量，为激光直接成盲孔提供了一层必须的过渡层，最后采用CO2激光进行打孔处理，如此，一方面能够缩短现有技术中在线路板上开盲孔工艺流程，能够提高生产效率，降低生产成本；另一方面能够提高制作盲孔厚径比的能力，经测试在盲孔厚径比达到1.4:1时，不会出现盲孔空洞、裂纹问题，因而提高盲孔成孔效果。
实施例二
请参照图1及图2，本发明的实施例中，该多层线路板激光成盲孔的打孔方法，包括如下步骤：
步骤S10、对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理，以微蚀掉部分铜层，保留设定厚度的表层铜；
步骤S20、对保留设定厚度的铜表层进行棕化处理并使表层铜氧化变黑，以形成过渡层；
步骤S30、利用CO2激光在多层线路板的过渡层的指定位置进行激光钻孔处理，以形成盲孔，具体包括：
步骤S31、利用CO2激光对多层线路板的过渡层进行第一次打孔处理，以烧蚀穿表层铜形成开孔，并露出基材；
步骤S32、利用CO2激光对开孔孔底的基材进行第二次打孔处理，以烧蚀并除去基材；
步骤S33、利用CO2激光对开孔的孔壁进行第三次打孔处理，以修整开孔的孔壁；
步骤S34、利用CO2激光对开孔的孔壁进行第四次打孔处理，以调整开孔的孔型；
步骤S35、利用CO2激光对开孔的孔壁进行第五次打孔处理，以清洗开孔孔底的基材残渣并露出底铜。
本实施例中，该激光打孔步骤，可以采用五步激光成盲孔，需要利用激光钻孔机发射五枪激光进行激光处理，本实施例中，具体的激光为CO2激光，其他的激光类型不作限制。
具体的，利用第一枪发射的激光烧蚀并打穿表层铜，露出及基材(PP层)，当然，为保证表层铜打穿，需要时刻掉部分基材；
利用第二枪发射的激光烧蚀基材并除去基材；
利用第三枪及第四枪发射的激光调整开孔的孔壁及孔型；
利用第五枪法发射的激光吸力开孔底部残留基材，露出底铜，完成盲孔制作。
上述的工艺，能够保证开孔的孔口边缘无悬铜，孔型良好，开孔孔底无残渣的优点，提高盲孔成孔效果，可以制作盲孔厚径比达到1.4:1的能力，而不回出现盲孔空洞、裂纹问题。
实施例三
在一具体的实施例中，上述利用CO2激光在多层线路板的过渡层的指定位置进行激光钻孔处理，以形成盲孔，具体包括：
步骤S31、利用CO2激光对多层线路板的过渡层进行第一次打孔处理，以烧蚀穿表层铜形成开孔，并露出基材，以及继续烧蚀部分厚度的基材；
步骤S32、利用CO2激光对开孔孔底的基材进行第二次打孔处理，以烧蚀并除去基材；
步骤S33、利用CO2激光对开孔的孔壁进行第三次打孔处理，以修整开孔的孔壁；
步骤S34、利用CO2激光对开孔的孔壁进行第四次打孔处理，以调整开孔的孔型；
步骤S35、利用CO2激光对开孔的孔壁进行第五次打孔处理，以清洗开孔孔底的基材残渣并露出底铜。
为保证CO2激光打穿表层铜，本实施例中，需要继续烧蚀部分厚度的基材，如此，可以保证表层铜烧蚀穿形成开孔，另一方面能够方便下一步去除基材。需要指出的，前一次的CO2激光的能量较高，而下一次的CO2激光的需要降低能量，以提高盲孔成孔质量。
实施例四
在一具体的实施例中，所述继续烧蚀部分厚度的基材的步骤中，所述基材烧蚀厚度为基材厚度的三分之一。
在一并列的实施例中，所述继续烧蚀部分厚度的基材的步骤中，所述基材烧蚀厚度为基材厚度的二分之一。
在一具体的实施例中，所述继续烧蚀部分厚度的基材的步骤中，所述基材烧蚀厚度为基材厚度的四分之一。
本实施例中，第一次打孔处理时利用CO2激光剩余能量烧蚀的基材厚度的三分之一，应该指出，该烧蚀厚度并非对本实施例的限制，其他方案也是可行的。
实施例五
在一具体的实施例中，所述第一次打孔处理至第五次打孔处理的CO2激光的脉宽及能量逐渐减少。
在一并列的实施例中，所述第一次打孔处理至第五次打孔处理的CO2激光的能量逐渐减少。
本实施例中，考虑到烧蚀表层铜、基材及部分基材的问题，可以将CO2激光的脉宽及能量逐渐减少，以满足材料加工的要求，同时也符合先粗后细的加工精度要求。
实施例六
在一具体的实施例中，所述第一次打孔处理的CO2激光的脉宽为15，能量为27mj；所述第二次打孔处理的CO2激光的脉宽为15，能量为20mj；所述第三次打孔处理的CO2激光的脉宽为15，能量为20mj；所述第四次打孔处理的CO2激光的脉宽为6，能量为9mj；所述第五次打孔处理的CO2激光的脉宽为6，能量为9mj。
请参照表1，表1给出了第一次打孔处理至第五次打孔处理的CO2激光的脉宽及能量值。
表1
从上述表1可以看出，第一次打孔处理至第五次打孔处理的CO2激光的脉宽及能量大致满足逐渐减少加工要求。在生产实践的过程中，针对发现的孔粗超差、拐角铜簿、拐角开路、拐角裂缝、折镀等不良均与“玻璃纤维突出”有关的问题，本方案通过调整CO2激光钻孔机的加工能力，优化激光钻孔参数，调整减少盲孔孔壁的玻璃纤维的突出，能够进一步提高盲孔成孔效果。
在一并列的实施例中，所述第一次打孔处理的CO2激光的脉宽为14，能量为25mj；所述第二次打孔处理的CO2激光的脉宽为14，能量为18mj；所述第三次打孔处理的CO2激光的脉宽为14，能量为18mj；所述第四次打孔处理的CO2激光的脉宽为5，能量为7mj；所述第五次打孔处理的CO2激光的脉宽为5，能量为7mj。
请参照表2，表2给出了第一次打孔处理至第五次打孔处理的CO2激光的脉宽及能量值。
表2
从上述表2可以看出，第一次打孔处理至第五次打孔处理的CO2激光的脉宽及能量大致满足逐渐减少加工要求。在生产实践的过程中，针对发现的孔粗超差、拐角铜簿、拐角开路、拐角裂缝、折镀等不良均与“玻璃纤维突出”有关的问题，本方案通过调整CO2激光钻孔机的加工能力，优化激光钻孔参数，调整减少盲孔孔壁的玻璃纤维的突出，能够进一步提高盲孔成孔效果。
实施例七
在一具体的实施例中，所述对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理，以微蚀掉部分铜层，保留设定厚度的表层铜的步骤S20中，所述表层铜微蚀厚度为12μm～15μm，所述表层铜保留的厚度为10μm～12μm。
在一并列的实施例中，所述对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理，以微蚀掉部分铜层，保留设定厚度的表层铜的步骤S20中，所述表层铜微蚀厚度为12μm～14μm，所述表层铜保留的厚度为10μm～11μm。
在一并列的实施例中，所述对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理，以微蚀掉部分铜层，保留设定厚度的表层铜的步骤S20中，所述表层铜微蚀厚度为13μm～15μm，所述表层铜保留的厚度为11μm～14μm。
本实施例中，所述表层铜微蚀厚度优选为12μm～15μm，其中，表层铜微蚀厚度在12μm、13μm、15μm均为较佳的方案，保留的表层铜保留的厚度优选为10μm～12μm，其中，10μm、11μm、12μm均为较佳的方案，如此，可以方便后续的棕化处理及激光打孔处理。
实施例八
在一具体的实施例中，所述盲孔的厚径比小于或等于1.4：1。
在一并列的实施例中，所述盲孔的厚径比为1.3：1。
在一并列的实施例中，所述盲孔的厚径比为1.2：1。
相比现有技术中在盲孔的厚径比为1：1时，盲孔的效果不好的问题，本方案的盲孔厚径比在超过1：1达到1.4：1，不会出现盲孔空洞、裂纹的问题，并且，盲孔厚径比为1.2：1及1.3：1，为较优选的方案。由于本方案具有在盲孔的厚径比为大于1：1的方案，可以降低工艺要求，同时能够满足利用本方案制作的盲孔具有较佳的成孔效果，进而能够提升整体电路板的性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种多层线路板激光成盲孔的打孔方法，其特征在于，所述多层线路板激光成盲孔的打孔方法包括如下步骤：
对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理，以微蚀掉部分铜层，保留设定厚度的表层铜；
对保留设定厚度的铜表层进行棕化处理并使表层铜氧化变黑，以形成过渡层；
利用CO2激光在多层线路板的过渡层的指定位置进行激光钻孔处理，以形成盲孔。
2.如权利要求1所述的多层线路板激光成盲孔的打孔方法，其特征在于，所述利用CO2激光在多层线路板的过渡层的指定位置进行激光钻孔处理，以形成盲孔的步骤，具体包括：
利用CO2激光对多层线路板的过渡层进行第一次打孔处理，以烧蚀穿表层铜形成开孔，并露出基材；
利用CO2激光对开孔孔底的基材进行第二次打孔处理，以烧蚀并除去基材；
利用CO2激光对开孔的孔壁进行第三次打孔处理，以修整开孔的孔壁；
利用CO2激光对开孔的孔壁进行第四次打孔处理，以调整开孔的孔型；
利用CO2激光对开孔的孔壁进行第五次打孔处理，以清洗开孔孔底的基材残渣并露出底铜。
3.如权利要求2所述的多层线路板激光成盲孔的打孔方法，其特征在于，所述利用CO2激光对多层线路板的过渡层进行第一次打孔处理，以烧蚀穿表层铜形成开孔的步骤之后，还包括：
继续烧蚀部分厚度的基材的步骤。
4.如权利要求3所述的多层线路板激光成盲孔的打孔方法，其特征在于，所述继续烧蚀部分厚度的基材的步骤中，所述基材烧蚀厚度为基材厚度的三分之一。
5.如权利要求2至4任一项所述的多层线路板激光成盲孔的打孔方法，其特征在于，所述第一次打孔处理至第五次打孔处理的CO2激光的脉宽及能量逐渐减少。
6.如权利要求5所述的多层线路板激光成盲孔的打孔方法，其特征在于，所述第一次打孔处理的CO2激光的脉宽为15，能量为27mj；所述第二次打孔处理的CO2激光的脉宽为15，能量为20mj；所述第三次打孔处理的CO2激光的脉宽为15，能量为20mj；所述第四次打孔处理的CO2激光的脉宽为6，能量为9mj；所述第五次打孔处理的CO2激光的脉宽为6，能量为9mj。
7.如权利要求1所述的多层线路板激光成盲孔的打孔方法，其特征在于，所述对多层线路板中待加工的表层铜进行微蚀处理，以微蚀掉部分铜层，保留设定厚度的表层铜的步骤中，所述表层铜微蚀厚度为12μm～15μm，所述表层铜保留的厚度为10μm～12μm。
8.如权利要求1所述的多层线路板激光成盲孔的打孔方法，其特征在于，所述盲孔的厚径比小于或等于1.4:1。
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