CN107378274A - 一种激光打孔方法 - Google Patents

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杨斌
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Abstract

本发明公开了一种激光打孔方法，用于对多个激光孔进行加工，包括步骤：首先，将第一激光头和第二激光头分别置于板材的两侧并定位；其次，分别设定第一激光头和第二激光头移动的第一轨迹和第二轨迹；最后，同时启动并使第一激光头和第二激光头分别沿第一轨迹和第二轨迹移动，并完成对各个激光孔的加工。上述步骤可知，第一激光头和第二激光头同时工作，且同一时间对不同的孔进行加工，最终得到双面加工的激光孔。因此，双面激光打孔在时间上与单面激光打孔相同，且避免了激光孔出现锥度，无需后续加工，提高了工作效率；且此方法制作出的激光孔，在应用于微电子板材填充时，能够避免填充不饱满和不平整的现象，保证了元器件的正常工作。

Description

一种激光打孔方法
技术领域
本发明涉及激光打孔领域，更具体地说，涉及一种激光打孔方法。
背景技术
激光打孔是激光最常见的板材加工方式，即将高能量的激光束聚焦在工件表面，使材料加热、熔化甚至汽化，形成激光孔。
就现有技术而言，激光打孔均为单面打孔，即在板材的一侧进行孔加工，但由于激光的能量分布不均匀，光斑中间的能量强、边缘弱，易导致激光孔的内周面两端的锥度较大，如图4所示，品质不理想，需要二次加工，降低了工作效率。并且，就应用于微电子封装领域的半导体板材而言，高质量的孔对后续的电沉积布线操作具有重要意义；而锥形孔很容易使后续的金属填充出现空洞和塌陷，最终造成填充不饱满、不平整等问题，如图5所示，影响整个元器件正常工作。
因此，如何改善激光打孔的质量，提高工作效率，保证元器件的正常工作，是现阶段该领域亟待解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光打孔方法，该方法能够改善激光打孔的质量，提高工作效率，保证元器件的正常工作，是现阶段该领域亟待解决的难题。
一种激光打孔方法，用于对多个激光孔进行加工，包括步骤：
步骤一，将第一激光头和第二激光头分别置于板材的两侧，并对所述第一激光头和所述第二激光头进行定位；
步骤二，分别设定所述第一激光头和所述第二激光头移动的第一轨迹和第二轨迹，并避免所述第一激光头和所述第二激光头同时位于同一位置；
步骤三，同时启动并使所述第一激光头和所述第二激光头分别沿所述第一轨迹和所述第二轨迹移动，并完成对各个所述激光孔的加工。
优选的，所述的激光打孔方法，所述第一激光头和所述第二激光头发出的光束来自同一光源系统。
优选的，所述的激光打孔方法，所述第一激光头和所述第二激光头发出的光束来自不同光源系统。
优选的，所述的激光打孔方法，所述板材为金属板、或为合金板、或为半导体板、或为陶瓷板、或为生物板。
优选的，所述的激光打孔方法，所述第一激光头的光束脉宽范围为5ms-30ms。
优选的，所述的激光打孔方法，所述第二激光头的光束脉宽范围为5ms-30ms。
优选的，所述的激光打孔方法，所述第一激光头的光束频率范围为10Hz-200Hz。
优选的，所述的激光打孔方法，所述第二激光头的光束频率范围为10Hz-200Hz。
优选的，所述的激光打孔方法，所述第一激光头的光束功率密度范围为105W/cm2-1010W/cm2。
优选的，所述的激光打孔方法，所述第二激光头的光束功率密度范围为105W/cm2-1010W/cm2。
本发明提出的激光打孔方法，用于对多个激光孔进行加工，包括步骤：首先，将第一激光头和第二激光头分别置于板材的两侧并定位；其次，分别设定第一激光头和第二激光头移动的第一轨迹和第二轨迹；最后，同时启动并使第一激光头和第二激光头分别沿第一轨迹和第二轨迹移动，并完成对各个激光孔的加工。上述步骤可知，第一激光头和第二激光头同时工作，且同一时间对不同的孔进行加工，最终得到双面加工的激光孔。因此，双面激光打孔在加工时间上与单面激光打孔相同，且避免了激光孔出现锥度，无需后续加工，既改善了孔的质量又提高了工作效率；且此方法制作出的激光孔，在应用于微电子板材填充时，能够避免填充不饱满和不平整的现象，保证了元器件的正常工作。因此，本发明提出的激光打孔方法，能够改善激光打孔的质量，提高工作效率，保证元器件的正常工作，解决了现阶段该领域的难题。
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获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式中多个激光孔打孔示意图；
图2为本发明具体实施方式中单个激光打孔示意图；
图3为本发明具体实施方式中激光打孔方法制得的激光孔填充后示意图；
图4为本发明背景技术中单向激光打孔制得的激光孔的示意图；
图5为本发明背景技术中单向激光打孔制得的激光孔填充后的示意图。
图1-图5中：
第一激光头—1、第二激光头—2、激光孔—3。
具体实施方式
本具体实施方式的核心在于提供一种激光打孔方法，该方法能够改善激光打孔的质量，提高工作效率，保证元器件的正常工作，解决了现阶段该领域的难题。
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
本具体实施方式提供的激光打孔方法，主要用于对多个激光孔3进行加工，可以包括步骤：首先，将第一激光头1和第二激光头2分别置于板材的两侧，并对第一激光头1和第二激光头2进行定位；再分别设定第一激光头1和第二激光头2移动的第一轨迹和第二轨迹，并避免第一激光头1和第二激光头2同时位于同一位置，即第一激光头1和第二激光头2不会同时对同一孔进行加工，以免造成激光冲击；最后，同时启动第一激光头1和第二激光头2，并使第一激光头1和第二激光头2分别沿第一轨迹和第二轨迹移动，并完成对各个激光孔3的加工。
需要说明的是，如图1所示，实心箭头指的是第一激光头1的运动轨迹，即第一轨迹；空心箭头指的是第二激光头2的运动轨迹，即第二轨迹；且第一激光头1和第二激光头2分别位于板材的两侧；另第一激光头1和第二激光头2时时不重合，即不在同一时间对同一激光孔进行加工。具体请详见图1。
由上述激光打孔方法可知，第一激光头1和第二激光头2同时工作，且同一时间对不同的孔进行加工，最终得到双面加工的激光孔3。因此，双面激光打孔在加工时间上与单面激光打孔相同，且避免了激光孔出现锥度，无需后续加工，既改善了孔的质量又提高了工作效率；且此方法制作出的激光孔，在应用于微电子板材填充时，能够避免填充不饱满和不平整的现象，保证了元器件的正常工作。因此，本发明提出的激光打孔方法，能够改善激光打孔的质量，提高工作效率，保证元器件的正常工作，解决了现阶段该领域的难题。具体请详见图1-图3。
本具体实施方式提供的激光打孔方法，第一激光头1和第二激光头2发出的光束可以来自同一光源系统，亦可以来自不同的光源系统，具体可以根据实际选择的激光器和加工需求而定。就波的连续性而言，激光器可以分为连续波激光器和脉冲激光器；就组成激光器的工作物质划分，可以分为气体激光器、液体激光器、固定激光器、半导体激光器、化学激光器等；具体而言，可以分为光纤激光器、氪/疝灯泵浦YAG激光器、He-Ne激光器、CO2激光器、氩离子激光器、KrF激光器等。
本具体实施方式提供的激光打孔方法，就现有技术而言，激光的适用范围比较广，可以针对较多的板材进行加工，如金属板、合金板、半导体板、陶瓷板、生物板等；金属板的材质可以为Al、Cu、Fe等。半导体板的材质可以为Si、SiC、GaN等。在实际加工时，可以根据不同的板材选取相适应的激光器，并设定不同的光束脉宽、光束频率以及光束功率密度。
本具体实施方式提供的激光打孔方法，第一激光头1和第二激光头2的光束脉宽范围可以选在5ms-30ms之间，光束频率范围可以选在10Hz-200Hz之间，光束功率密度可以选在105W/cm2-1010W/cm2之间。
实施例一：
板材为硅片，
激光束的类型为脉冲激光束，
激光束的功率密度为109W/cm2，
激光束脉宽为50ms，
激光束频率为50Hz，
首先，将第一激光头1和第二激光头2置于板材的两侧；再控制第一激光头1和第二激光头2工作，使其在板材的同一位置进行双向打孔。若需要对多个孔进行加工，首先需要对第一激光头1和第二激光头2进行基准定位，可以为一点定位、三点定位、六点定位等方法；并预设第一激光头1和第二激光头2的移动轨迹，且使其沿预设轨迹移动、并完成开孔。需要说明的是，不能使第一激光头1和第二激光头2同时对同一激光孔3进行加工。
实施例二：
板材为陶瓷板，
激光束的类型为光纤激光束，
激光束的功率密度为108W/cm2，
激光束脉宽为60ms，
激光束频率为50Hz，
首先，将第一激光头1和第二激光头2置于板材的两侧；再控制第一激光头1和第二激光头2工作，使其在板材的同一位置进行双向打孔。若需要对多个孔进行加工，首先需要对第一激光头1和第二激光头2进行基准定位，可以为一点定位、三点定位、六点定位等方法；并预设第一激光头1和第二激光头2的移动轨迹，且使其沿预设轨迹移动、并完成开孔。
实施例三：
板材为铝合金板，
激光束的类型为YAG脉冲激光束，
激光束的功率密度为105W/cm2，
激光束脉宽为30ms，
激光束频率为50Hz，
首先，将第一激光头1和第二激光头2置于板材的两侧；再控制第一激光头1和第二激光头2工作，使其在板材的同一位置进行双向打孔。若需要对多个孔进行加工，首先需要对第一激光头1和第二激光头2进行基准定位，可以为一点定位、三点定位、六点定位等方法；并预设第一激光头1和第二激光头2的移动轨迹，且使其沿预设轨迹移动、并完成开孔。
需要说明的是，通过上述的激光打孔方法，能够避免激光孔3的锥形现象，并形成类似于哑铃的孔；且通过此方法亦能够制作出内孔圆滑的竖直通孔、斜孔、异孔等。此类激光孔3均为一次成型，节约了激光打孔的时间成本，提高了孔的品质和工作效率。尤其就微电子封装领域用的半导体板材而言，高质量的孔对后续的电沉积布线操作具有重要意义，能够避免孔填充不饱满、不平整等现象，提高元器件的使用性能，保证其正常工作。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种激光打孔方法，用于对多个激光孔(3)进行加工，其特征在于，包括步骤：
步骤一，将第一激光头(1)和第二激光头(2)分别置于板材的两侧，并对所述第一激光头(1)和所述第二激光头(2)进行定位；
步骤二，分别设定所述第一激光头(1)和所述第二激光头(2)移动的第一轨迹和第二轨迹，并避免所述第一激光头(1)和所述第二激光头(2)同时位于同一位置；
步骤三，同时启动并使所述第一激光头(1)和所述第二激光头(2)分别沿所述第一轨迹和所述第二轨迹移动，并完成对各个所述激光孔(3)的加工。
2.根据权利要求1所述的激光打孔方法，其特征在于，所述第一激光头(1)和所述第二激光头(2)发出的光束来自同一光源系统。
3.根据权利要求1所述的激光打孔方法，其特征在于，所述第一激光头(1)和所述第二激光头(2)发出的光束来自不同光源系统。
4.根据权利要求1所述的激光打孔方法，其特征在于，所述板材为金属板、或为合金板、或为半导体板、或为陶瓷板、或为生物板。
5.根据权利要求1所述的激光打孔方法，其特征在于，所述第一激光头(1)的光束脉宽范围为5ms-30ms。
6.根据权利要求1所述的激光打孔方法，其特征在于，所述第二激光头(2)的光束脉宽范围为5ms-30ms。
7.根据权利要求1所述的激光打孔方法，其特征在于，所述第一激光头(1)的光束频率范围为10Hz-200Hz。
8.根据权利要求1所述的激光打孔方法，其特征在于，所述第二激光头(2)的光束频率范围为10Hz-200Hz。
9.根据权利要求1所述的激光打孔方法，其特征在于，所述第一激光头(1)的光束功率密度范围为105W/cm2-1010W/cm2。
10.根据权利要求1所述的激光打孔方法，其特征在于，所述第二激光头(2)的光束功率密度范围为105W/cm2-1010W/cm2。
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