CN113498263A - 通孔加工方法、通孔加工设备及多层板材 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种通孔加工方法、通孔加工设备及多层板材，其中，所述通孔加工方法包括：将多层板材设置于耐高温垫板上，所述多层板材包括依次层叠设置的第一铜层、芯层和第二铜层，所述第二铜层与所述耐高温垫板接触，且所述耐高温垫板的导热系数不高于阈值；利用激光钻机从所述第一铜层一侧分多次加工以形成贯穿所述多层板材的通孔，且所述通孔在所述第一铜层上的尺寸大于在所述第二铜层上的尺寸。通过上述方式，本申请能够在多层板材的一侧形成通孔，无需执行翻板动作。

Description

通孔加工方法、通孔加工设备及多层板材

技术领域

本申请涉及封装基板技术领域，特别是涉及一种通孔加工方法、通孔加工设备及多层板材。

背景技术

封装基板是一种用于芯片保护以及提供芯片与外部电路连通所用的电路板。封装基板的多层板材上一般设置有客户设计的起导通作用的多个通孔，对于尺寸小于100微米的通孔一般采用激光钻机双面对打形成。具体过程可以为：先在多层板材的一侧形成第一盲孔，然后将多层板材进行翻板动作；接着在多层板材的另一侧形成第二盲孔，第一盲孔与第二盲孔连通以形成通孔。

上述工艺加工过程成本较高，制程时间较长，双面对打需要执行翻板动作，翻板对于超薄的多层板材容易造成板损形成报废，进而降低产品良率。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种通孔加工方法、通孔加工设备及多层板材，能够在多层板材的一侧形成通孔，无需执行翻板动作。

为了解决上述问题，本申请第一方面提供了一种通孔加工方法，包括：将多层板材设置于耐高温垫板上，其中，所述多层板材包括依次层叠设置的第一铜层、芯层和第二铜层，所述第二铜层与所述耐高温垫板接触，且所述耐高温垫板的导热系数不高于阈值；利用激光钻机从所述第一铜层一侧分多次加工以形成贯穿所述多层板材的通孔，且所述通孔在所述第一铜层上的尺寸大于在所述第二铜层上的尺寸。

为了解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种多层板材，包括依次层叠设置的第一铜层、芯层和第二铜层，所述多层板材上设置有通孔，所述通孔采用上述任一实施例所述的通孔加工方法形成。

为了解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种通孔加工设备，包括：耐高温垫板，其导热系数不高于阈值，用于承载多层板材，其中，所述多层板材包括依次层叠设置的第一铜层、芯层和第二铜层，所述耐高温垫板用于与所述第二铜层接触；激光钻机，用于在所述多层板材的所述第一铜层一侧分多次加工以形成贯穿所述多层板材的通孔，且形成的所述通孔在所述第一铜层上的尺寸大于在所述第二铜层上的尺寸。

区别于现有技术情况，本申请所提供的通孔加工方法中先将多层板材设置于耐高温垫板上，然后利用激光钻机从多层板材的一侧分多次加工以形成贯穿多层板材的通孔。由于耐高温垫板的导热系数低于阈值，激光钻机的激光产生的热量扩散较少，因此可以使得激光钻机能够在多层板上形成通孔。本申请所提供的单面通孔的工艺相比双面对打工艺而言，简化工艺流程、降低成本；且加工通孔过程中无需翻板，有效降低了板损带来的报废，提高了产品良率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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。其中：

图1为本申请通孔加工方法一实施方式的流程示意图；

图2为图1中步骤S101对应的一实施方式的结构示意图；

图3为图1中步骤S102对应的一实施方式的流程示意图；

图4为图3中步骤S201对应的一实施方式的结构示意图；

图5为图3中步骤S202对应的一实施方式的结构示意图；

图6为图3中步骤S203对应的一实施方式的结构示意图；

图7为图2中耐高温垫板一实施方式的俯视示意图；

图8为本申请通孔加工设备一实施方式的结构示意图；

图9为本申请多层板材一实施方式的结构示意图；

图10为本申请多层板材另一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请通孔加工方法一实施方式的流程示意图，该加工方法包括：

S101：将多层板材10设置于耐高温垫板12上，其中，多层板材10包括依次层叠设置的第一铜层100、芯层102和第二铜层104，第二铜层104与耐高温垫板12接触，且耐高温垫板12的导热系数不高于阈值。

具体地，请参阅图2，图2为图1中步骤S101对应的一实施方式的结构示意图。上述多层板材10可以为双面板或多层板芯板，第一铜层100和第二铜层104的厚度可以小于等于2微米，芯层102的厚度可以小于等于60微米，芯层102的材质可以为有机物，例如，双马来酰亚胺改性三嗪BT树脂、玻璃纤维基环氧树脂FR4等。

耐高温垫板12与多层板材10接触的一侧平整，以保证多层板材10激光加工时与耐高温垫板12接触的一致性，使得形成的多个通孔形状大小均一，降低多个通孔之间的差异性。此外，在本实施例中，耐高温垫板12的导热系数不高于阈值，该阈值可以为0.175W/(m·℃)，此时耐高温垫板12的材质可为多晶莫来石纤维等。该设计方式可以使得后续激光钻机的激光产生的热量扩散较少，为激光钻机能在多层板材10一侧形成通孔提供技术支持。

S102：利用激光钻机(图未示)从第一铜层100一侧分多次加工以形成贯穿多层板材的通孔，且通孔在第一铜层100上的尺寸大于在第二铜层104上的尺寸。

在一个实施方式中，请参阅图3，图3为图1中步骤S102对应的一实施方式的流程示意图。上述步骤S102具体包括：

S201：利用激光钻机(图未示)在第一铜层100上形成第一开口。

具体地，请参阅图4，图4为图3中步骤S201对应的一实施方式的结构示意图。在本实施例中，激光钻机的类型可以为CO₂激光钻机。上述步骤S201中激光钻机发出的激光束的热量可以使第一铜层100的部分区域熔融，同时与第一铜层100接触的芯层102会受热迅速膨胀，爆开上铜窗，即在第一铜层100上形成第一开口1000，此时，第一开口1000下方的部分芯层102也一并被去除。

S202：利用激光钻机去除第一开口1000位置对应的至少部分芯层102以及与至少部分芯层102接触的部分第二铜层104，以在第二铜层104上形成第二开口1040。

具体地，请参阅图5，图5为图3中步骤S202对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤S202的目的是清除孔内芯层102，并在第二铜层104上熔出尺寸较小的第二开口1040。

S203：利用激光钻机将第二开口1040的尺寸扩大，扩大后的第二开口1040的尺寸(即通孔在第二铜层104上的尺寸)小于第一开口1000的尺寸(即通孔在第一铜层100上的尺寸)。

具体地，请参阅图6，图6为图3中步骤S203对应的一实施方式的结构示意图。为了降低上述步骤S203的工艺时间，耐高温垫板12面向第二铜层104的表面为黑色，上述步骤S203的具体实现过程包括：激光钻机发出的激光束作用于第二开口1040的边缘以及与边缘邻近的耐高温垫板12上，以将第二开口1040的尺寸扩大。由于耐高温垫板12面向第二铜层104的表面为黑色，激光束的热量可以在第二铜层104的第二开口1040周围迅速聚集，熔融第二开口1040边缘的铜，将第二开口1040的尺寸进一步扩大，进而完成单面通孔。当然，在其他实施例中，耐高温垫板12也可全部为黑色，本申请对此不作限定。

在另一个实施方式中，上述实施例中所提及的耐高温垫板12也可设置于一操作基台表面，该基台表面的材质可以为铜等，且该基台上可以设置有多个过孔。为了使耐高温垫板12与基台表面位置相对固定，请再次参阅图2或图4或图5或图6，耐高温垫板12背向多层板材10一侧设置有导气槽120，在上述步骤S101之前，本申请所提供的加工方法还包括：将耐高温垫板12放置于设置有多个过孔的基台上，且耐高温垫板12的导气槽120面向基台，导气槽120与过孔连通；真空吸附装置作用于过孔和导气槽120以将耐高温垫板12与基台固定。上述通过真空吸附作用使耐高温垫板12与基台相互固定的方式较为简单，且易于实现。真空吸附装置可以为现有技术中任一一种，在此不再详述，例如，真空吸附装置包括真空泵、真空管路等，真空管路可以与过孔和导气槽120连通。

进一步，请参阅图7，图7为图2中耐高温垫板一实施方式的俯视示意图。为了使真空压力沿导气槽120均匀传递，基台上的多个过孔可以呈矩阵排布，导气槽120包括互相连通的多个导气单元1200，一个导气单元1200与基台上的一个过孔对应，且相邻两行或相邻两列上的导气单元1200相互对称。该设计方式可以将耐高温垫板12与基台之间的单点吸附平摊扩大到面吸附，增强吸附效果，同时避免基台过孔造成耐高温垫板12下方单点镂空，保证了耐高温垫板12与多层板材10接触的一侧平整，以保证多层板材10激光加工时与耐高温垫板12接触的一致性，使得形成的多个通孔形状大小均一，降低多个通孔之间的差异性。

在一个应用场景中，请再次参阅图7，每个导气单元1200包括盲孔12000、第一环形槽12002、第二环形槽12004、多个第一直线槽12006和多个第二直线槽12008。其中，第二环形槽12004围绕在第一环形槽12002的外围，第一环形槽12002和第二环形槽12004可以为圆形槽、椭圆形槽、方形槽等，第一环形槽12002和第二环形槽12004的中心重合，且盲孔12000位于中心，盲孔12000与基台上的气孔位置对应，盲孔12000与第一环形槽12002之间通过多个第一直线槽12006连通，第一环形槽12002与第二环形槽12004之间通过多个第二直线槽12008连通；相邻导气单元1200之间的第二环形槽12004相切连通。上述导气单元1200的结构设计较为简单，且可以使得真空压力更为均匀的分布。

此外，在本实施例中，多个第一直线槽12006可以均匀排布，相邻两个第一直线槽12006的延长线所成的夹角可以相等。同样地，多个第二直线槽12008可以均匀排布，相邻两个第二直线槽12008的延长线所成的夹角可以相等。此外，多个第一直线槽12006和多个第二直线槽12008可以相互错开排布，且相邻的第一直线槽12006和第二直线槽12008的延长线所成的夹角可以相等。

进一步，为了使相邻导气单元1200之间真空压力分布更为均匀，每个导气单元1200还包括第三直线槽12001，第三直线槽12001的一端与第二环形槽12004连通，第三直线槽12001的另一端与相邻的导气单元1200的第三直线槽12001连通。优选地，第三直线槽12001可以与其中一个第二直线槽12008连通。

当然，在其他实施例中，上述所提及的直线槽也可为曲线槽，本申请对此不作限定。

请参阅图8，图8为本申请通孔加工设备一实施方式的结构示意图。该通孔加工设备包括耐高温垫板20和激光钻机22。其中，耐高温垫板20的导热系数不高于阈值，用于承载多层板材(图8中未示意)，多层板材可以包括依次层叠设置的第一铜层、芯层和第二铜层，耐高温垫板用于与第二铜层接触。激光钻机22用于在多层板材的第一铜层一侧分多次加工以形成贯穿多层板材的通孔，且形成的通孔在第一铜层上的尺寸大于在第二铜层上的尺寸。

在其他实施例中，本申请所提供的通孔加工设备还可以包括基台，用于承载高温垫板20。当基台上设置有多个过孔时，通孔加工设备还可以包括真空吸附装置，此时耐高温垫板20的具体结构可参见上述实施例，在此不再赘述。

请参阅图9，图9为本申请多层板材一实施方式的结构示意图。该多层板材可以是封装基板中的双面板或芯板等。该多层板材30包括依次层叠设置的第一铜层300、芯层302和第二铜层304。多层板材30上设置有通孔(未标示)，通孔可以采用上述任一通孔加工方法形成。该通孔在第一铜层300表面的第一开口3000的尺寸大于该通孔在第二铜层304表面的第二开口3040的尺寸。

另外，在激光钻机单面开孔过程中，与第一铜层300和第二铜层304分别接触的芯层302的尺寸也不同。请参阅图10，图10为本申请多层板材另一实施方式的结构示意图。芯层302a与第一开口3000a相接触的表面的孔径d2大于第一开口3000a的孔径d1，且两者之间具有第一差值ΔD1；芯层302a与第二开口3040a相接触的表面的孔径d4大于第二开口3040a的孔径d3，且两者之间具有第二差值ΔD2，第二差值ΔD2大于第一差值ΔD1。例如，ΔD1/2＜ΔD2/2＜15微米。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种通孔加工方法，其特征在于，包括：

将多层板材设置于耐高温垫板上，其中，所述多层板材包括依次层叠设置的第一铜层、芯层和第二铜层，所述第二铜层与所述耐高温垫板接触，且所述耐高温垫板的导热系数不高于阈值；

利用激光钻机从所述第一铜层一侧分多次加工以形成贯穿所述多层板材的通孔，且所述通孔在所述第一铜层上的尺寸大于在所述第二铜层上的尺寸。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述利用激光钻机从所述第一铜层一侧分多次加工以形成贯穿所述多层板材的通孔，包括：

利用所述激光钻机在所述第一铜层上形成第一开口；

利用所述激光钻机去除所述第一开口位置对应的至少部分所述芯层以及与所述至少部分芯层接触的部分所述第二铜层，以在所述第二铜层上形成第二开口；

利用所述激光钻机将所述第二开口的尺寸扩大，扩大后的所述第二开口的尺寸小于所述第一开口的尺寸。

3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，所述耐高温垫板面向所述第二铜层的表面为黑色，所述利用所述激光钻机将所述第二铜层的第二开口的尺寸扩大，包括：

所述激光钻机发出的激光束作用于所述第二开口的边缘以及与所述边缘邻近的所述耐高温垫板上，以将所述第二开口的尺寸扩大。

4.根据权利要求2-3任一项所述的加工方法，其特征在于，

所述芯层与所述第一开口相接触的表面的孔径大于所述第一开口的孔径，且两者之间具有第一差值；所述芯层与所述第二开口相接触的表面的孔径大于所述第二开口的孔径，且两者之间具有第二差值，所述第二差值大于所述第一差值。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述耐高温垫板背向所述多层板材一侧设置有导气槽，所述将多层板材设置于耐高温垫板之前，还包括：

将所述耐高温垫板放置于设置有多个过孔的基台上，且所述耐高温垫板的所述导气槽面向所述基台，所述导气槽与所述过孔连通；

真空吸附装置作用于所述过孔和所述导气槽以将所述耐高温垫板与所述基台固定。

6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，

所述多个过孔呈矩阵排布，所述导气槽包括互相连通的多个导气单元，一个所述导气单元与一个所述过孔对应，且相邻两行或相邻两列上的所述导气单元相互对称。

7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，

每个所述导气单元包括盲孔、第一环形槽、第二环形槽、多个第一直线槽和多个第二直线槽；

其中，所述盲孔与所述过孔位置对应，所述第二环形槽围绕在所述第一环形槽的外围，所述第一环形槽和所述第二环形槽的中心重合，且所述盲孔位于所述中心，所述盲孔与所述第一环形槽之间通过所述多个第一直线槽连通，所述第一环形槽与所述第二环形槽之间通过所述多个第二直线槽连通；相邻所述导气单元之间的所述第二环形槽相切连通。

8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，

每个所述导气单元还包括第三直线槽，所述第三直线槽的一端与所述第二环形槽连通，所述第三直线槽的另一端与相邻的所述导气单元的所述第三直线槽连通。

9.一种多层板材，包括依次层叠设置的第一铜层、芯层和第二铜层，其特征在于，

所述多层板材上设置有通孔，所述通孔采用权利要求1-8任一项所述的通孔加工方法形成。

10.一种通孔加工设备，其特征在于，包括：

耐高温垫板，其导热系数不高于阈值，用于承载多层板材，其中，所述多层板材包括依次层叠设置的第一铜层、芯层和第二铜层，所述耐高温垫板用于与所述第二铜层接触；

激光钻机，用于在所述多层板材的所述第一铜层一侧分多次加工以形成贯穿所述多层板材的通孔，且形成的所述通孔在所述第一铜层上的尺寸大于在所述第二铜层上的尺寸。

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