CN115397137A - 激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，先用激光制作各面导电图案，层压后贴阻焊掩膜，再在组装现场钻孔，既制造物理孔金属化的掩膜图案，又制造各面导电层间的电气互连通道，借助插入的元件管脚、互连件、添加在孔内的导电材料，以及由焊接热造成的重熔作用，一次性实现各面导电层间的连接及元件的焊接安装。本发明可以制造更精细的电路，能省去孔金属化、图形转移、蚀刻、去膜、阻焊图形转移、涂覆保护性及可焊性材料所需的制程、设备和材料。同时本发明适合各种电路板大批量生产，也适合电路板样品及小批量、多品种制作。

Description

激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法

技术领域

本发明属于电路板的裸板制造及其元器件装联领域，尤其是激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法。

背景技术

电子产品从概念到成品一般要经历设计、备料和组装三个阶段。

物理设计结束后，就要进行物料准备，包括选择和定制各种元器件、接插件、显示模块其它功能模块等等。其中，最重要的物料之一就是裸电路板，因为裸电路板用来支撑元器件并起着元器件管脚间的电气互联作用，是影响电子产品的质量、可靠性以及整个制造过程的难易程度、成本高低、速度的快慢的关键因素，必须按照设计要求和产品的属性定制。裸电路板，简称裸板，指尚未安装元器件的电路板，也称印制电路板、印刷电路板、印刷线路板、印制板、电路板、线路板或印刷板。裸板一般由专业制造印制电路板的厂家按需定制。以双面电路板为例，裸板制造的工艺流程大致为：在双面覆铜箔绝缘基板上钻孔—进行孔金属化—制作导电图案并退除金属抗蚀膜或有机抗蚀膜—涂覆阻焊材料—制作阻焊图案及生成焊接区—对焊接区表面进行可焊性涂覆处理—制作标记符号—出货给组装阶段的厂家。

电子产品的组装，即把各种物料装、配、组合在一起，并通过钎焊、紧固和粘接等连接手段实现物料之间位置的固定和对应的电气连接和功能的配合。狭义上，常将把元器件安装及焊接到电路板上的组装过程称作装联。装联元器件之后的产品，一般称为组装板。在不需要区分的场合，裸电路板和组装板通称为电路板。

以前的装联技术，以通孔插装方法为主，即把各种元器件、接插件和功能模块等的管脚插入到裸板的安装孔中，再用焊料把这些管脚与孔壁和焊盘钎焊在一起，从而把元器件固定在电路板上，并通过电路板上的焊盘、互连线和中继孔实现元器件管脚间的电气互连。目前的电子产品，更多地采用表面安装技术进行装联，即先在电路板连接盘-即焊盘上涂覆焊锡膏，然后把各种元器件、接插件和功能模块等的管脚对应放置在连接盘的焊锡膏层之上，最后再对电路板进行加热，使焊锡膏中的粉状或颗粒状的固体金属锡/锡合金熔化，熔化的焊料浸润元器件的端电极/管脚和电路板焊盘，冷却成固体金属时把元器件的端电极与连接盘钎焊在一起，从而把元器件贴装固定于电路板表面，并通过电路板上的焊盘、导线和孔构成的导电通道，实现元器件间的电气互连。电路板的组装或在专业组装厂家进行，或由电子产品开发机构自行完成。以SMT技术为例，电路板的装联工艺流程大致为：来自裸板制造厂的电路板—往焊接盘上漏印焊锡膏—拾取元器件并将其贴覆于电路板表面—加热使焊锡膏重熔回流实现管脚与焊盘的钎焊。

整体考虑电路板的裸板制造和元器件组装过程，可以看出，导电图形制作、钻孔及孔金属化和阻焊图案的制作是裸板生产阶段的关键过程，而涂覆焊锡膏、贴插元器件和焊接则是装联生产阶关键流程。再进一步分析，可以知道，这些过程本质上都是为了实现元器件的安装固定和元器件之间的电气互连两个目的。其中，阻焊图案的制造和可焊性涂覆虽然是在裸板阶段完成，但却是装联阶段生产的基础；而钻孔及孔金属化则一方面是为了实现电路板各个水平导电层间Z方向互连，另一方面是为了插装件的安装固定，并且，钻孔和孔金属化过程还直接影响着制作电路板的水平方向电气连接导电图案过程。

随着社会经济的进步，对电子产品的要求越来越高，元件越来越小，功能越来越强，管脚数越来越多，对导电图案、阻焊图案的要求越来越精细和准确，对孔的要求也越来越小、越来越深，使得不论是在裸板制造阶段，还是元器件组装阶段，电路板制造的技术难度越来越大，问题也越来越多。

导电图案制造技术的现状及问题：

通用电路板技术，大都采用减成法制作导电图案。起始材料为绝缘材料上覆有导电金属层的层压板，用化学蚀刻方法，按照设计要求，去除覆铜箔板上指定区域的导电层，留在绝缘板上的铜箔即是导电图案。

导电层一般是高纯铜箔，也可能是铝箔、银或金等其它导电金属形成的箔，常用的铜箔厚度在5-36微米之间，特殊电路板也用厚达72微米或更厚的铜箔。绝缘介质材料多种多样，如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、双马来酸三嗪树脂(BT)或聚四氟乙烯(PTFE)等等，介质层厚度可从30微米到数毫米。绝缘介质中可含有纤维或颗粒状增强材料，包括芳纶纤维、陶瓷或玻璃纤维，增强材料的单丝直径或粒径在1-10微米间，多股线径在10微米以上，甚至可达数百微米。

进行化学蚀刻前，要先进行图形转移。即将覆铜箔板表面上需要保留的导电图形部分的导电铜箔，用保护性材料—抗蚀剂覆盖起来，而把非导电图案部分，即将要去掉的铜则裸露在外，其步骤为：刷板—贴膜—曝光—显影。然后，再向工件喷射液体蚀刻剂，蚀刻剂是一种能和铜作用的化学药液，和裸露的金属铜相互接触，发生反应，把铜溶解到蚀刻剂溶液中，达到了除去的目的，而导电图案部分，由于有抗蚀剂保护，则被留在了绝缘材料表面，形成所需的导电图案，步骤为：蚀刻—去抗蚀膜。

蚀刻方法制导电图案是间接加工技术，需要光绘底版作为图形转移模版，需要光致抗蚀材料临时掩蔽导电图案，流程长而复杂，需要的工艺设备以及材料多，浪费资源，影响环境，而且使得高精度、高质量电路板生产需要资金、场地和人员配备的成本高，生产过程柔性差，行业进入的门槛高，满足不了本地化就近、快速和灵活制作的需求。此外，蚀刻方法的加工精度受很多因素影响，难以控制，导致做出的电路图形的几何尺寸偏离设计要求，比如由于图形转移难以进一步提高，侧腐蚀效应等，长期困扰电路板的行业，促使人们寻找其它加工手段。

用激光光束选择性地去除覆铜箔绝缘基板上的铜，留下指定区域上铜箔作为导电图案，是直接加工技术，相比于传统的间接制造方法，有巨大的经济和技术优势。激光去除法不再需要使用抗蚀掩膜作为工艺性辅助材料，不再需要使用化学溶液蚀刻去除不需要的铜，加工精密度更高，流程更简单，需要的设备和材料更少，生产柔性更大。目前，直接激光去除基板上铜的方法有三种：光蚀法逐点、逐层汽化材料去除，加热法剥离材料去除，光蚀与加热结合法剥离材料去除。

光蚀法是一个用激光将材料汽化的去除过程。向基板上被选择区域投照激光，整个激光脉冲的能量瞬间施加于面积极小的铜材料的浅表面层上，功率密度极大。其中，被吸收的能量导致材料浅表面层迅速变化，固态铜单独或同时发生熔融、液化、汽化或离子化等现象，在外部抽吸作用下，或在形态改变的铜自身发生的喷射、爆炸或逸出作用下，或在两者共同的作用下，以气、液或固之一状态或其混合物状态被迁移，达到去除目的。激光光蚀法去除导电层，通常认为是一个以汽化为主的过程，技术较为简单，应用较为广泛，但存在下述问题，不能满足对电路结构的质量要求，也不能达到经济上可接受的加工效率。

第一，光蚀去除导电材料时可能损伤绝缘介质。因为基板材料是由导电材料与绝缘材料罗叠在一起形成复合材料，且导电材料在绝缘材料表面，加工时，很难控制施加的激光功率。激光功率小，不足以彻底将导电材料层去除，导致部分导电材料仅仅被熔化，而未被去除的现象，而熔化后的导电材料的堆积，又需要施加更大的激光能量；激光功率大，则会损伤位于铜等导电材料层下面的绝缘材料，难以避免导致加工质量缺陷。

第二，光蚀去除导电材料是逐点、逐层去除过程，效率低。通常情况下，聚焦后的激光光斑直径很小，在10μm至100μm范围内。一方面，去除某一区域的导电材料，要沿一定的路径，逐点顺序地投照激光脉冲形成线，再扩展成片，直到形成一个几何图形；另一方面，基板材料上的覆铜箔常见厚度为18μum或35μm，而孔金属化后导电层的厚度还会增加，大多数情况下，需要逐层去除多遍，才能到达绝缘层。例如，用直径为30μm光斑，重叠率为50％，激光重复率为100kHz，去除面积为160mmx100mm的导电层，加工一层一遍，需要时间为：(160x1000)μm x(100x1000)μm/(100x1000Hz x 30μm x50％x30μm x50％)＝711sec＝12min，如果整层去除需要加工三遍，则需要36min。

加热法是用激光加热，把一层材料从工件上剥离的过程。向覆铜箔基板材料表面投照激光，使材料受热膨胀，其中，导电材料铜层膨胀幅度相对较大，而占基板较大比例的绝缘材料层部分膨胀幅度相对较小，因此两材料间发生位移，使得导电材料脱离基板的束缚被去除。

基板材料一般是经层压和粘合将铜箔附着于树脂类绝缘材料层上制成的。多数情况下，绝缘材料与导电材料热性能存在差别。大多数绝缘材料的热膨胀系数在10-16ppm/℃之间，导电层铜金属的热膨胀系数为17-20ppm/℃。大多数绝缘材料的导热系数在0.12-0.35W/m.K之间，而铜则具有优良的导热性能，其导热系数为390-420W/m.K。这样，若向材料的表面，即向导电的铜金属层表面投照激光，大部分光能量被铜层吸收，转变为热能，受作用的材料温度迅速升高，对应的物理状态发生改变，因而产生了导电层与绝缘层被分离的条件。导电层材料接受到足够的激光投照后，温度会在瞬间升高数百度。一方面，使得其与绝缘材料相接的界面处的高聚物薄层温度迅速升高，甚至超过该高聚物薄层处于正常物理状态的极限温度，影响铜箔对绝缘材料层的附着力，降低绝缘基板与铜箔的粘接强度。另一方面，由于铜的优良导热性能，加之绝缘材料传热能力很低，热量还会迅速地并相对集中地向周围区域的导电层传递，使周围的导电层的温度也迅速上升，与导电层相比，绝缘材料温度升高较慢、热膨胀导致的尺寸变化较小，这样，导电层较大的热胀系数在大幅度的升温时会导致体积迅速变化，特别是在长度方向尺寸的增加更明显，而由于热性能不同，绝缘材料的尺寸不能与导电层的尺寸同步变化，最终使得导电层与绝缘材料间位置发生错位移动，而且还有相当可观的应力产生。这两方面作用的共同结果，就使得导电层小片与其下的绝缘层间失去原有的束缚，如果此时能向小片施加一定的外力，比如进行真空抽吸，就会导致导电层小片脱离基板材料，发生位置移动而被剥离。

实践中，直接激光加热剥离去除受以下因素限制，不够可靠，很少被单独使用：第一，用某确定的加工系统对材料投照激光，随着小片面积增加，散热面积增加，增加的能量与由于热传导、辐射等散失的能量将会达到热平衡，这时，即使再投照激光，小片温度也不会再升高，因此，对于某一确定的激光系统，能去除的小片面积有一定的上限值。第二，即使由于温度迅速上升，粘接强度下降和层间应力产生导致小片与其下的绝缘层间失去了原有的束缚，但瞬间受热，在有限的高温持续作用时间内，尚不足以使材料发生不可逆的本质上的改变，如果抽吸力不够，不能及时大幅度移动其位置使其迁移脱离基板，停止激光加热后，温度随即迅速下降，形变消失，应力消除后，材料还将在很大程度上有所自愈，界面处绝缘层会恢复其常态物理性能，使粘接强度再升高，最终，达不到去除的目的。

光蚀与加热结合法去除材料是将汽化材料的光蚀法与加热材料的剥离法相结合，靠激光光蚀功能与激光加热功能的共同作用选择性去除基板上的导电材料的技术。这种技术，能解决光蚀法效率低的问题，也能解决加热剥离法不可靠的限制，在技术和经济上都有实用价值，有较好的应用前景。在公开的资料中，有多种采用激光混合法选择性去除导电制造电路的方案。

比如，德中技术的分条与剥离法/Striping&Stripping，先用激光光蚀，逐点、逐层地将导电材料汽化，形成封闭的分隔线，把需要去除的导电层区域细分为相互绝热的面积在某确定范围内的小片，称为分条/Striping；然后，再用激光去加热小片，降低小片与基板的结合力，使其成片脱离基板，称为剥离/Stripping。这种技术，成片去除铜导电层，克服逐点汽化光蚀法质量差、效率低的缺点，综合效果好。

在德国专利DE102004006414B4中，描述了一种用激光去除指定区域的导电层，特别是铜金属层的方法。按照这种方法，激光参数被调整到恰恰能去除掉导电层，同时又不损伤位于导电材料下面的基板材料的程度上，通过沿一定路径向导电层投照激光，光蚀去除掉激光运行路径下的导电层，从而形成了绝热沟道，把要去除的导电层区域分隔成了相互绝缘的小块。然后，再用激光束加热这些小块，降低其与基板材料的附着力，使整个小块与基板材料脱离。

2011年11月10公开的德国专利申请DE102010019406A1中，公开了一种去除指定区域导电层的方法。这种方法通过激光光蚀，把要去除的导电层区域用相互平行的，等距离的直线分隔成相互绝缘的、等宽的小块，并与已知的导线走向形成的主轴线(X、Y)成22.5°的锐角。然后，再用激光对条状小块进行加热，并用气流揭掉条状小块。

授权公告号为CN103769749B的中国专利描述了一种在覆金属箔绝缘基板上制作导电图案的方法，其方法为：在要保留的导电层周围加工制作绝缘包络沟道，遇到宽度过窄的孤立导线，分两次或两次以上进行加工；将要去除的导电层细分为若干个一端收窄、另一端放宽的条状绝热小块，相邻的金属箔层小块的收窄端和放宽端颠倒；然后向被细分的绝热小块上投射激光束使其脱离基板材料被去除。

授权公告号为CN103747626B的中国专利描述了一种选择性去除基板材料上导电层的方法，其方法为：在要保留的导电层周围加工制作绝缘包络沟道，遇到宽度过窄的孤立导线，分两次或两次以上进行加工；将要去除的导电层细分为若干个绝热小块，相邻区域的绝热小块为颠倒的四边形、梯形、三角形等互补形状；向被细分的绝热小块上投射电磁波使其脱离基板材料被去除，加热时，投照的激光沿导电层小块较窄的一端向较宽的一端运动。

稍加注意，就可以看到，上述各种加工方案均对加工方法进行了原则性描述，但却未给出实施方案的具体过程。现实中，被加工材料，导电层厚度是变化的，不同的基板材料，其导电层厚度大多不会相同，而且，孔金属化之后，由于孔化系统均镀能力的限制，即使同一块基板材料上的不同区域，导电层厚度也不相同。同样，进行激光光蚀去除加工时，系统投照的激光脉冲能量数值，由于技术成本的限制，也有波动。导电层厚度不均，激光能量波动两个因素，会导致去铜不净，残留铜影响绝缘性能，或施加能量过大，烧蚀绝缘材料问题，是规模化用激光加工替代化学蚀刻技术需要解决的问题。

既有的技术方案，即使面对导电层厚度均匀一致的覆铜箔板材，可以使用某一确定的激光参数进行光蚀加工和加热加工，还会因为激光参数与电路结构不完全匹配导致加工问题。比如，由于光束直径过大，制造出的绝缘包络沟道太宽，去除了本该留在绝缘材料上作为导电结构的铜；或者由于光束直径过小，制出的绝缘沟道太窄，留下的导电结构过宽；或者需要去除的部分宽度明显超出光束直径，需要沿两条或两条以上路径投照激光，才能完全去除两导线间的导电材料，但两线间距又不是光束直径的整数倍，这样就需要部分重叠激光投照路径，导致激光搭接部分区域的过加工。

同样，如果使用某一确定的光束直径进行加热加工，也可能会因为光束直径与电路结构不匹配导致加工问题。如果光束直径过大，超过小片宽度，热量会施加到需要去除的小片以外的区域，导致加工质量问题。另一方面，光束直径小，也有负面问题，首先，若使小直径光束不至于破坏材料，而仅产生热作用，激光功率就不能大，因此，不能利用更大的激光功率加工，影响加工效率；其次，光束直径过小，远小于小片宽度，小片局部受热，不能产生预期的变形，增加去除难度。

目前，用于去除材料的大多数设备的光路设计，在其工作距离上，只有一种光束直径，并没有专门为光蚀加工和加热加工各自配置专用的光路，操作者往往通过采用改变工作距离，使加热加工处于离焦状态，使设备同时既具备光蚀加工功能，也具备加热加工功能。问题是，离焦加工是在偏离聚焦光束束腰位置的加工，其位置敏感度很高，设备本身的精度、材料表面的平整度，都容易导致离焦量在加工过程中的更大幅度的变化，从而导致投照激光的位置偏移，以及投照功率密度的变化，影响加工的一致性，是产生质量缺陷的原因之一。

如此看来，规模化用激光直接加工替代间接化学蚀刻技术制导电图案，既希望将通用的电路板制程顺序，从先孔金属化再制造导电图案，改变为先制造导电图案再做孔金属化，还希望开发一种能根据电路结构改变光蚀激光聚焦光束直径，以及加热激光聚焦光束直径的具体加工方法。

孔成型技术的现状及问题：

涉及电路板的孔，在裸板制造阶段主要包括孔的成型和金属化两个制造流程，此外，有些电路板需要塞孔；孔在组装阶段与元件的插装和波峰焊制造流程相关。裸板阶段，孔的成型是在预定的位置上去除导电材料层和绝缘材料层，做出一定尺寸和形状的孔的过程，在很大程度上决定着电路板的成本高低和精细等级；孔金属化是向孔内添加导电材料，用以连接孔端的和孔穿过的各个金属层，实现在被绝缘材料隔离的各个导电材料层间的电气互连的过程，决定着电路板的可靠性。可见，孔的制作及其金属化过程，以及孔所承担的电气互连和安装固定功能，是决定电路板及其全制程的质量、效率以及环境性的关键因素，值得并且需要对其现状和存在的问题进行深入分析。

绝缘材料上覆导电金属层的层压板是电路板技术的起始材料，多种多样，但除单面电路板上的孔和少数用于固定等特殊用途的孔不需要孔金属化外，电路板上大多数孔都是金属化孔，需要向孔内添加导电材料，使孔壁具有电气连接功能。有些金属化孔只起实现层间导电层互连的作用，是把电从一个导电层传递到另一导电层的中继站，称作中继孔；另一些金属化孔不仅用来导电，还得具有使元件的管脚能穿孔而过，经过焊接，将元件电气连接、物理固定、机械安装于电路板上的作用，这些孔称作元件孔。一般而言，元件孔都是穿透电路板的贯穿孔，通称通孔，而中继孔则不同，有的是穿过电路板的贯穿孔，也有的是从电路板的顶面或底面到达某内层为止的盲孔，还有的是位于电路板内部仅连接某些相邻内层的埋孔。

在多层电路板设计中，相比于占用了所贯穿的各个导电材料层布线空间的贯穿孔，盲孔、埋孔仅占用需要电气连接的导电层，未与其连接的层还可以自由布线，空间利用率高。现在，盲孔、埋孔设计，特别是盲孔结构，已经广泛应用于高密度互连/HDI(HighDensity Interconnection)电路板上。

盲孔有一阶盲孔和多阶盲孔之分，从电路板表面上的导电层到达与其紧邻的内导电层上的孔称为一阶盲孔，到达次内层导电层上的孔被称作二阶盲孔。适应电子产品小、轻、薄的特点，在尺寸上，盲孔有两个特点，一是孔径小，范围在十几微米到几百微米之间；二是深度较浅，导电层厚度为几个微米到几十微米量级，树脂层厚度在数十微米到几百微米量级。

显而易见，要打好盲孔就要控制好打孔深度。比如钻一阶盲孔，施加的钻孔能量一方面要足够去除孔端面的导电层，和该导电层下面的介质层，并确保介质层完全被去除，不得有残留，后续才能正常进行化学沉铜及孔金属化处理；另一方面，干净去除介质层后，还不得伤损该介质层下导电层，以防孔底被破坏。

随着HDI板的大量出现，各种打孔方法应运而生。比如，机械钻孔。由于在电路板行业，机械钻孔技术、设备、工具属于基础配置，设备拥有量大，技术轻车熟路，尽管控深困难，少见成功报道，用机械钻盲孔的尝试仍然层出不穷。此外，还有等离子打孔、预埋凸块互连等技术应用于特殊场合。尽管如此，事实上，只有激光钻盲孔技术在较广泛的领域内取得了成功，比如二氧化碳激光钻盲孔技术在HDI电路板大批量生产中已经成熟稳定，又如紫外激光钻孔技术在柔性电路板批量生产中应用也越来越广泛。

根据加工时光束是否与工件有相对运动，激光钻孔可分为冲孔和非冲孔两种方法。电路板上需要的孔直径小到与激光光斑尺寸相当时，一般采用激光脉冲冲孔技术。激光冲孔像机械冲孔一样，让光脉冲串驻留在同一位置上，由表及里地去除材料，直到形成需要的深度，得到盲孔或通孔，孔的大小与作用在工件上的激光光斑直径相匹配。若电路板上所需的孔直径明显大于激光光斑直径，则有旋切/环切(trepanning)、同心圆(concentriccircle)、渐开线(spiraling)等非冲孔钻孔方法。其中，旋切方法是让激光光斑去除材料直至穿透整个材料层，沿孔圆周线内侧运动透切，并形成闭合圆环，使整个孔芯从工件上分离，从而形成通孔；同心圆或渐开线方法是让激光脉冲从孔的圆心开始沿同心圆路径，或渐开线路径去除材料，通过扩大去除范围到达孔圆周线，使作用点遍及圆内全部表面，且深度也到达指定材料层的表面，得到盲孔。

二氧化碳激光(CO2 Laser)钻孔，有速度快，成本低的优点。流行的钻孔设备及技术大都来自日本，包括三菱、日立、住友等公司；紫外激光(UV Laser)钻孔有精度高，质量好的特色。目前为止，公认成熟的技术与设备供货厂家是Electro Scientific Industries,Inc.。尽管如此，在实践中，两种激光钻孔技术都存在不足，在质量、效率及易用性方面有待改善。

二氧化碳激光，波长在9-11微米之间，处于中红外波长段，相比大多数固体激光，二氧化碳激光的光子能量低，为0.12eV。0.12电子伏特的能量不能打开大多数物质分子内部的结合键，所以，二氧化碳激光通常是靠与物质结构撞击产生的光热作用，使物质软化、熔化、汽化、升华，达到加工的目的。此外，不同品种、不同形态的物质对二氧化碳激光的吸收率相差很大，使得二氧化碳激光材料加工有选择材料的特点，由于铜是电和热的良导体，其室温热导率为390-420W/m.K，而且PCB行业用铜箔表面光滑，使得其与二氧化碳激光耦合度很低，光能量很难被吸收，通常情况下，二氧化碳激光能直接去除铜箔的厚度不超过5微米，而常见的电路板材料所覆铜箔厚度往往在12微米以上，这意味着，二氧化碳激光不能直接在电路板上钻孔。

工业上，要么用化学蚀刻手段，先去除孔端面的铜之后，再用二氧化碳激光去除绝缘介质；要么用化学方法，先将铜箔减薄，并进行黑化、棕化处理，增加吸光效果之后，再用激光去除铜层和介质层。可见，二氧化碳激光钻孔，不论用哪种方法，都需要化学方法辅助，工艺步骤多，制程复杂。而且，尽管现在的黑化减薄技术已经相当成熟，但适合二氧化碳激光直接去除的铜箔厚度，一般不超过10微米。此外，由于波长长，二氧化碳激光很难像波长较短的固体激光一样，聚焦成二三十微米的精细光斑，因此，二氧化碳激光，并不适合加工微细程度高的精密的结构。但从另外的角度看，由于与绝缘介质耦合度高，与铜导电材料耦合度低，用二氧化碳激光没有伤损底铜之虞，在去除介质方面，二氧化碳激光有一定优势；并且，二氧化碳每瓦激光功率成本低，在较大的光斑直径上，也能经济地获得较大的功率密度，所以，二氧化碳激光更适合绝缘介质的大面积去除，也更多地采用冲孔技术，加工速度快。

常见的紫外激光，中心波长通常为355纳米，处于近紫外波长段，光子能量为3.48eV，可以打开大多数物质分子内部的某些结合键，使物质产生结构缺陷，甚至直接破坏物质结构，达到加工目的。由于波长短，光子能量高，紫外激光与二氧化碳激光相比，甚至与包括大多数波长在1微米量级的固体红外激光比，有着若干明显的特点。

二氧化碳激光，主要靠光热作用，进行材料加工，处理后的工件表面，难免有炭化、重熔、变性等等缺陷，所以，二氧化碳激光钻孔后，得先做去钻污处理，然后才能进行沉铜。相比二氧化碳激光，紫外激光与物质作用，靠光化学与光热的结合作用，以光化学反应为主，在一定程度上，能实现冷加工，处理后工件的界面一般比较干净，能保留材料本来面貌，紫外激光钻孔后，可以直接进行化学沉铜。波长短，光子能量高，还使得紫外激光与大多数材料的耦合度较高，能被包括铜在内的高导热率材料吸收，因此，用紫外激光进行PCB钻孔，不经特殊处理，就可以直接用激光去掉孔顶面铜和中间的绝缘介质，去除材料形成孔，不需要进行对铜箔进行减薄和棕化/黑化处理工序，更不需要在铜箔上预开窗工序，省去了用化学方法蚀刻去掉孔端面铜箔露出绝缘介质层的过程。

波长短的特点，还使得紫外激光光路设计更容易，即，在保证较大的工作距离和有效加工深度条件下，可较容易地将激光光斑聚焦到5-30微米的束腰直径。相比于二氧化碳激光百微米量级束腰直径，紫外激光的微细光斑，更适合加工微细程度更高的精密结构，可以钻出50微米，甚至25微米微孔。紫外激光以上特性，对于不断超微细化发展的电路板技术，有着格外重要的意义，各种创新性钻孔技术方案应运而生。

专利US005593606A描述了波长小于400nm的紫外激光钻微孔的装备，及钻孔方法和参数。按照该专利的技术方案，用脉冲紫外激光加工微通孔，要将激光光斑对位于孔圆周线内侧，且以圆周线为界的某点上，不断投照激光脉冲去除材料，直到穿透材料下表面的导电材料层，形成一个极微小的通孔；然后，沿孔内形内侧，并以圆周线为界，按一定的重叠率和脉冲数移动光斑，一步步地啃蚀去除材料，直至光斑到达初始点，闭合成圆，孔芯材料自然脱离，形成目标尺寸的通孔。用该技术方案钻盲孔，要先将激光光斑对位于孔圆心处，不断投照激光脉冲去除材料，去除到目标导电材料层为止，形成一个极微小的起始盲孔；然后，在圆心外略小于光斑直径，但大于光斑半径处，即与圆心处的初始光斑保持一定的光斑重叠率，定位于某点投照激光，去除材料到达目标层为止；再后，以第二点与圆心的距离形成的圆为路径，按一定的重叠率和脉冲数移动光斑，一步步地啃蚀去除材料到目标材料层，直至闭合成圆，形成直径略大于起始孔的盲孔；依次类推，以不断扩大与圆心的距离的同心圆为路径，扩大盲孔直径，直至达到目标尺寸为止。这个技术方案中，有渐开线和同心圆两种路径可选，并且有起始点在圆心外扩或者靠近圆边缘内缩两种方式。

专利US005841099A通过控制紫外激光的能量密度，用两步法钻孔，自动控制钻盲孔深度。其技术方案是，通过改变激光重复频率，或改变激光光斑直径，或两者结合的方法，改变投照到材料上的能量密度。先用高于光蚀铜阈值的能量密度去除孔端面的导电铜箔层；然后，再用低于光蚀铜阈值，但高于光蚀绝缘介质阈值的激光去除绝缘材料。这样，即使绝缘材料厚度不均匀，当加工进行到接近目标导电材料层时，因为施加的能量小于光蚀铜的阈值，也能避免损伤底铜。

针对紫外光冲孔方法，专利US006433301B1，和专利US006791060B2介绍了将高斯光束整形成平顶的礼帽形状钻孔的技术方案。冲孔方法是在同一位置上连续发射激光脉冲，从表面到内层不断去除该位置的材料，形成与高斯光束聚焦尺寸相对应的盲孔。实施冲孔方法，要在光路中增加光阑，把高斯光束肩部以外范围的光掩蔽掉，不让低能量部分光到达被加工材料表面，这样，只有能量值超过一定范围的光通过，像机械冲孔一样，有效的光脉冲串驻留在同一位置上，去除掉表面的导电层，再去除绝缘介质层，直到形成需要的盲孔。在专利US006433301B1，和专利US006791060B2中，给出了采用平顶光、欠整形的平顶光、过整形的平顶光，及光阑削肩的平顶光，提高钻盲孔的速度和质量的光路设计和加工参数。

专利US007259354B2的技术方案，给出了旋/环切和渐开线钻孔的加工参数及其计算方法，通过优化光束运动轨迹、加速度、重叠率等参数，提高了钻孔速度和质量。

除了上述方法，也有不少将紫外激光与二氧化碳激光结合钻孔的尝试。即，先用紫外激光去除孔端面铜箔，再用二氧化碳激光去除孔内绝缘树脂方法。这种方法，需要用光斑逐点、逐线地去除铜箔，因为紫外激光光斑直径一般较小，去除速度较慢，使得组合激光技术，至今没有大量进入工业化应用阶段。

事实上，不论是二氧化碳激光钻孔，还是紫外激光钻孔，甚或是两种波长激光结合钻孔，都只完成了整个制孔过程一半，即孔的成型。成型后的孔，仅仅达到了提供一个物理空间的作用，孔的电气互连功能，在很大程度上决定了电路板的可靠性，是靠孔金属化过程，在孔壁上添加导电材料实现的。

孔金属化技术的现状及存在的问题：

现在制造电路板技术中的孔金属化，需要先用化学镀或其它手段在绝缘的孔壁上沉积薄导电材料层，作为起始导电层，然后，再用电镀方法镀覆导电金属铜到需要的厚度，使穿过金属层的孔满足层层间电气互连的可靠性方面的要求。这样的孔金属化技术，使得整个电路板制造过程，必须选择先制作孔，孔金属化后再制作线路工艺路线。因为起始导电层的制作技术是非选择性加成技术，实施后，会在板面所有的部位，包括非线路部分沉积上薄导电材料。如果此时的电路板已经完成导电图案制作，再在该薄导电层上电镀金属铜加厚孔壁，必定会在非线路区域上沉积金属铜，致使已经相互绝缘分立的各个电气连接网络重新连接起来，这显然达不到元器件间选择性电气互连的要求；另一方面，即使能够选择性的在孔和线路上制作起始导电层，由于孔壁上的起始导电层太薄，不能满足电气互连以及可靠性要求，依然需要用电镀方法在孔壁上沉积铜，但此时，已经完成了导电图案制作，非线路区域的原有的导电铜箔已经被去除，各个电气连接网络处于相互绝缘状态，大部分与电镀电源间没有导电通道的孔，因为与电源绝缘，孔壁上必定电镀不上铜，达不到加厚导电层的目的。

可见，非线路区域的导电层，是电镀电源往孔壁上输送电流，产生电沉积金属条件的导电通道，是电镀发生的必要条件。在通用电路板制造技术导致的导电图形制作前，不得不先完成孔金属化的前提下，围绕不同的孔金属化技术，衍生出了不同的工艺路线，应用较多的是掩孔法，图形电镀蚀刻法。这两种工艺路线各有优缺点，其制程方案和关键技术简述如下：

如图14至图25所示，是制作印制板的经典工艺路线：这种工艺称为电镀蚀刻法，通称反镀法。开料后的制程从钻孔、孔金属化开始，用化学镀或直接电镀方法在孔壁上形成起始导电层，用电镀方法继续在孔壁和板面上沉积金属铜至一定厚度后，进行图形转移工艺，即，通过贴光敏掩膜、曝光和显影，把非线路部分的铜箔先用一层有机材料薄层，称为抗镀剂，掩蔽起来，而把线路部分，包括导线、焊盘和孔壁等表面裸露出来的加工过程。随后，进行电镀金属抗蚀剂加工，需要去除部分的金属铜表面被有机材料薄层掩蔽，在电镀过程中不与药液接触，不再继续沉积金属；需要保留的部分，包括导线、焊盘、孔壁表面暴露在外，在电镀时与药液接触，被选择性的沉积上金属。电镀时，可以先在裸露部位继续电镀铜加厚线路和孔壁，再电镀金属抗蚀剂，也可以直接电镀耐蚀刻金属，比如锡、锡铅合金、镍和金等。再后，是去膜工序，即去除有机材料掩蔽层，把非线路部分的铜箔裸露在外。最后，进行蚀刻，完成导电图形制作。表面裸露的铜箔，蚀刻过程中与蚀刻剂接触，发生化学反应，被氧化后溶入药液从板面上消失，而导线、焊盘和孔壁等线路部分的表面有金属抗蚀剂遮蔽，不与蚀刻剂接触，被保留在板材上，形成需要的导电图形。

反镀工艺，是制作电路板的经典方法，成熟稳定但工序步骤多并且操作复杂，优点是能对线路部分和非线路部分区别进行电镀处理。其中，孔金属化形成起始导电层后，用电镀方法一次性往孔壁上沉积铜直到要求的最终厚度，同时，也在板面上其余部分增加铜导电层厚度的方法称为全板电镀蚀刻法；而在孔金属化后，在孔壁和板面上先电镀一薄层铜，铜厚控制到刚刚能耐受后续工序即止，在图形转移后，再进行电镀铜至要求的最终厚度，即仅使导电图案部分被电镀而沉积上较厚的铜，非导电图案部分镀较薄的铜方法称为图形电镀蚀刻法。

如图26至图34所示，是另外一种常用制电路板工艺路线-掩孔法。开料后的制程从钻孔和孔金属化开始，用化学镀或直接电镀方法在孔壁上形成起始导电层，用电镀方法继续在孔壁和板面上沉积金属铜至最终需要的厚度。然后，进行图形转移流程，即通过贴光敏膜、曝光和显影加工，用一层有机材料薄层，称为抗蚀剂，把线路部分，包括导线、焊盘和孔掩蔽起来，而把非线路部分的铜箔裸露出来。接下来进行蚀刻加工，把蚀刻药液喷射向工件，铜箔表面裸露的非线路部分遇到蚀刻剂，发生氧化反应，溶入药液从板面上消失，而导线、焊盘、孔壁等线路部分的表面有抗蚀剂遮蔽，未与蚀刻剂接触，被保留在板材上，形成需要的导电图形。

在上述掩孔法，图形电镀蚀刻法工艺路线中，通过孔金属化制造Z向连接的过程可以分成两个阶段：在绝缘的孔壁上制作初始导电层阶段和对孔壁上的导电层电镀加厚阶段。

制作初始导电层技术可分为化学镀铜和直接电镀两种方法。化学镀铜利用一种自身催化性氧化还原反应，在孔壁上把化学镀铜溶液中的铜(Cu++)离子还原成Cu，而这些被还原的金属铜晶核本身又成为溶液中其它铜离子的催化剂，使铜的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行，最终在绝缘的孔壁上形成薄薄的一层金属铜层。直接电镀技术是一种直接在孔壁上涂覆导电的碳、钯或高分子，形成连续的薄层。

长期以来，化学镀铜技术是实现孔金属化的主流技术，化学镀铜是一种自身催化性氧化还原反应。为了使电气上绝缘的基板材料孔壁上形成具有导电性的薄层，以便在孔壁上实现电镀金属，获得满意的机械和电气性能，在对板面和孔壁进行清洁和粗化处理后，要对基板材料实施一个多步活化的过程。活化往往是通过使基板材料的全部外露表面上吸附上一层活性粒子—金属钯粒子。这样的钯粒子具有活性，即催化性。在随后进行的化学镀铜过程中，铜(Cu++)离子首先在这些活性粒子上被还原，而这些被还原的金属铜晶核本身又成为铜离子的催化层，使铜的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行，最终形成薄薄的一层金属铜层。

化学镀铜简程为：镀前处理→活化处理→化学镀铜。这种方法，虽然已经沿用多年，并且历经研究改进，但仍然存在着以下难以克服的缺点，包括：采用甲醛做还原剂，不仅危害生态环境，而且有致癌的危险；化学镀铜中的络合剂EDTA不易进行生物降解，废水处理困难；化学镀铜溶液的稳定性较差，操作稍有不慎就会出现溶液分解，对监控和维护的要求非常严格；化学镀铜层机械性能，比如延伸率和抗拉强度等，都比不上电镀铜层；化学镀铜工艺流程长，操作和维护不方便，质量控制和运行费用高。

直接电镀技术弥补了化学镀铜方法的部分缺点，可以在一定程度上减少污染，简化工艺，已经走向了成熟，在印制板制造业中运用越来越广。直接电镀技术可以分类为碳膜法，钯膜法和高分子导电膜法等三种方法。

钯膜法是通过吸附钯胶体或钯粒子，使电路板基材的绝缘孔壁上导电，形成直接电镀用的导电层，如安美特公司的Neopact技术。碳膜法直接电镀技术通常称为黑孔化，它是将精细的碳黑粉浸涂在孔壁上形成导电层，例如麦德美公司的Black Hole技术。高分子膜法是以高分子聚合物作为导电体，比如，Blasberg的DMS技术采用吡咯做为单体，在酸性溶液中的二氧化锰作用下，发生聚合反应生成导电的聚吡咯。

三类直接电镀方法，都能消除传统化学镀铜方法使用EDTA络合剂和福尔马林还原剂以及工艺条件宽容度窄以及过程步骤多而长的缺点。同时，由于直接电镀没有了化学镀铜层，所以金属化孔的机械性能也有所提高。此外，直接电镀可以容易地实现选择性图形电镀，无需全板预镀铜，不仅节约镀铜和腐蚀的药液消耗，而且利于提高电路板的制作精度。

无论是化学镀铜，还是直接电镀方法，孔壁上的初始导电层的厚度一般不超过1μm，其导电性能、机械性能都不能满足电路板质量要求，还需要电镀铜加厚孔壁导电材料。

尽管多年以来，围绕孔金属化和电镀铜加厚技术，出现了很多改进性的进步，形成了完备的材料、设备和技术体系，适合大批量工业化生产，效率高，一致性好。但是，必须看到，基于化学反应的孔处理技术存在以下三方面天然缺陷：

第一，各种方法，都需要制作起始导电层和电镀铜加厚工序，流程长而复杂，导致对空间、设备、材料、技术能力、管理水平的高需求。显而易见，现有的电路板孔处理技术，环境经济性能低。

第二，电镀铜加厚，会导致覆铜箔板板面X、Y方向线路上的导电层也随之增厚，而且线路上的导电层厚度比孔壁导电层厚度增加速度更快，导致孔壁导电层的厚度明显小于线路导电层厚度，一方面使得导电链路电气性能各处不一致，孔是连接链路上的薄弱环节，比如，导致阻抗控制问题；另一方面使得需要去除的导电层厚度增加，增加了后续的去除非线路部分导电层的过程难度，不利于制作精细电路，比如导致侧腐蚀问题。

第三，用电镀技术沉积金属的质和量，与电力线分布密切相关，当前的电镀铜加厚技术，尚不能均匀分布电力线，使得板面各处镀层厚度在某种程度上不均匀，即导电图形厚薄不一致，使高要求电路板电气性能可控性下降，也不利于用机械、激光手段去除非线路部分的导电层，成为了限制用先进技术制造导电图案应用的瓶颈。比如，用激光光蚀去除非线路部分的导电层时，如果激光参数不随铜厚变化，要么导致铜厚度大的部位去铜不净，残留铜影响绝缘性能，要么导致对铜厚度小的部位施加能量过大，烧蚀绝缘材料问题。

可见，不论是从追求更高的环境经济性能角度出发，还是从制作更精细电路结构和更优良可靠的链接性能的角度出发，或者从采用先进技术角度出发，都需要找到支持先成型导电图形，然后再制作孔的技术。物理孔金属化技术不用化学手段，直接向工件上输送导电材料，具备只往孔内添加而不加于板面的选择性，因此适合先制造导电图形，然后再制作金属化孔的流程。

物理孔金属化技术存在的问题：

物理孔金属化是一种不用化学镀和电镀手段往孔壁上沉积金属的技术，不需要非导电图案部分作为电镀电源与孔壁的导电通道。很明显，如果有一种既经济，又有质量的物理孔金属化技术，则就可以实现先制造导电图案，再制作金属化孔的电路板工艺。

事实上，早在化学方法孔金属技术成熟之前，人们开始用物理手段进行电路板Z向电气互连。现有的物理方法层间互连技术包括，先用蚀刻技术制出电路板双面导电图形，再用金属丝穿过需要两面互联的非元件孔，手工把金属丝与所穿过的焊盘钎焊在一起，而且在绝缘材料两面都进行焊接；对于装元件的孔，手工把元件的管脚与所穿过的焊盘钎焊在一起，而且在绝缘材料两面都进行焊接；或者将空心铆钉塞入孔中，两面焊接。这些方法，因为手工操作，速度慢，在化学方法孔金属化技术推广后，只在非常有限的场合有所应用。

制作完导电图形后，再向孔内灌压导电材料的方法，速度比其它物理层间互连方法快得多，已经在样品电路板和电路板小批量制作、或者特殊品种的电路板制造过程中获得应用，呈现出一定的技术、经济和环境优势。这类方法，比如德中(天津)技术发展股份有限公司的物理孔金属化技术，采用有一定触变性的膏状导电材料，比如高比例掺片状或颗粒状银金属的导电油墨，第一步是在覆铜箔板两面制作导电图形，采用机械和激光手段，直接剥除原始覆铜箔板面上不需要的铜箔，留下导线和焊盘等导电图形，完成一面后，再完成另外一面；第二步，在工件两个外表面上各贴上一层塑料薄膜，用来防止导电材料溢出到孔外污染焊盘或电路板其它部位；第三步，连同防溢出膜一起，钻出用于安装元件的孔和仅用于两面导电图形电气互连的中继孔；第四步，类似丝网漏印技术，以防溢膜为掩模版，用刮板刮压，直接向孔中灌压导电材料，使导电材料从上到下，被塞进并充满孔洞，在刮印的同时，(向)在电路板底部施加负压力，通过抽真空产生的吸力，吸出部分充塞入孔的导电材料，再次形成通透的孔，并使大部分导电材料靠附着力，挂留在孔壁上；第五步，揭掉防溢膜，用加热方法，固化导电材料，使之粘结在孔壁上，成为孔两面焊盘或导电材料间永久性的导电通道。

然而问题是，现有技术的孔金属化效果不仅仅与孔壁导电层厚度相关，而且与覆铜箔板原始铜箔厚度，即该铜箔在孔内形成的孔环表面积密切相关。所谓孔金属化过程，是一个向孔内引入的导电材料，使其沿铅直方向铺展于孔内壁表面的技术。孔壁上的导电材料的作用，是将处在不同绝缘层上的，由覆铜箔板上的原始铜箔制成的，沿电路板水平方向的各导电图形层在电气上连接在一起。按照欧姆定律，电阻大小与横截面积成反比，接触面积小，则接触电阻大。所以，孔电气互连的可靠性，取决于水平方向导电材料和铅直方向导电材料的有效接触面积，一般情况下，即钻孔后产生的孔环面积，如式1。

A＝π*D*T

其中，A为接触面积，D为孔直径，T为铜箔厚度。

一般应用情况下，覆铜箔板上的铜箔较薄，通常在5μm至50μm之间，常用的为12μm、18μm和35μm等几种。上述方法中，孔两端的导电图形，源自覆铜箔板上的原始铜箔，处于水平方向，与孔壁上的导电材料，源于漏印过程中的灌压和抽吸，处于铅直方向，正交接触，接触面积仅铜箔钻孔后产生的孔环面积。以18μm铜箔厚度为例，1mm直径的孔的接触面积为0.057平方毫米，而0.5mm直径的孔接触面积仅为0.028平方毫米，0.3mm直径孔的接触面积为0.0169平方毫米。如果不采取措施，孔环面积都很小，是电气连接的薄弱区域。不同铜箔厚度、不同直径的孔有效接触面积如表1所示。

表1

向孔内灌压导电材料的方法中使用的导电油墨并非本征导电材料，是一种在连结剂高比例掺片状或颗粒状银金属混合物，与原始覆铜箔板上的导电材料有效接触面积比上表中的接触面积相比更小，使得物理孔金属技术中电路板水平方向的导电图形，与铅直方向的互连通道的接触电阻变大的问题更突出，导致电气连接的可靠性大打折扣，是物理孔金属化技术，是先制导电图形后制孔技术必须解决的问题。

事实上，传统PCB制作技术，同样存在上述接触面积问题。传统电路板技术，采用机械钻孔技术，一般用炭化钨钻头，以大于十万转每分钟的速度钻孔。除了刀具磨损钻孔质量不一致外，还伴随环氧钻污问题。即钻小孔时，高转速、高温度和小空间，很难顺畅将切削屑排出，使钻头对工件产生挤压和研磨作用，导致在孔壁环氧树脂熔化，环氧树脂的重熔物粘附在孔壁及内层铜箔上。这种物质，因为与孔壁本体环氧树脂结合力不高，而且还遮盖了孔环部分的导电材料，在进行孔金属化前，通常要用一种称作去环氧钻污(desmear)技术去除，以避免其对后续孔金属化时添加的金属与原金属互连可靠性的影响。

去环氧钻污技术，要采用强氧化物，比如高锰酸钾，对孔壁非导电材料的蚀刻过程，这种蚀刻称作凹蚀。对非金属材料的凹蚀的结果，使原金属层得到凸出，凸出量为几微米到十几微米，这在某种程度上增加了互连接触面积。然而，去掉由于环氧树脂受高温重熔产生的钻污要经过溶胀、氧化等步骤，过程复杂，且需要强酸强碱或强氧化剂，既难于控制，又有环境问题。更进一步，采用激光去除材料，大多数情况下，并不会出现伴随机械钻孔的高温重熔，特别是采用紫外等短波长激光钻孔技术，以光化学作用为主，加工界面干净整齐，孔壁上没有熔渣，可以直接进行孔金属化，根本不需要走去钻污流程。因此，单纯为扩大孔接触面积，增加去环氧钻污工序以实现凹蚀效果，流程的性价比会大打折扣。并且，随着激光技术的进步，在更大范围内用激光替代机械钻孔已经成为可能。

这样，如何替代和改善传统的去钻污凹蚀技术，增加水平方向原始铜箔与铅直方向导电材料的有效接触面积，如何使电气连接更可靠，流程更简单，既是物理孔金属化技术，也是激光钻孔技术、先制作导电图形再制作孔的技术需要解决的问题。

综合上述裸板制造过程中导电图案制造技术的现状及问题，包括孔成型技术的现状及问题，孔金属化技术的现状及存在的问题，物理孔金属化技术存在的问题，并且考虑这些技术、问题与电路板装联过程中可焊性、阻焊性、焊接过程的关系，可以看出，电路板制造难度不仅体现在各个单功能流程上，还在于各个流程相互交织，各个流程的结果相互影响。

尽管，近年来兴起了直接激光制造导电图形技术、直接激光在制造阻焊图案的时候同时对焊接区进行可焊性处理技术、激光钻孔技术、直接激光成型技术等新技术，相当大程度上解决了一些制程的质量、柔性和环境难题，但各个技术都有其固有的应用局限，应用不够广泛，迫切需要基于这些适合单功能制程的新技术，进一步开发一种新技术，以打开限制新技术实施的瓶颈，实现从电路板裸板制造到装联的全流程整体上的综合优化。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术孔金属化后导电层厚薄不均，制造导电图案时激光光束直径与电路结构不匹配，水平方向原始铜箔与铅直方向导电材料的有效接触面积小、孔金属化过程复杂而导致问题的不足，提出激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，用激光直接加工方法替代传统化学间接加工方法，并将电路板生产各个阶段的加工过程重新进行组合、精减及改善，先用激光去除覆铜箔板上不需要的铜箔制造导电图案，层压后再贴膜，在组装现场用激光钻孔，并去除焊盘上的薄膜制造物理孔金属化和阻焊两用掩膜图案，借助插入的元件管脚、互连件、添加在孔内的导电材料，以及由焊接热造成的重熔作用，一次性实现各个导电层间的连接及元件的焊接安装，对电子产品生产全过程进行综合优化，以达到整体上缩短制造流程，提升质量和效率，降低成本，环境友好的目标。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，包括以下步骤：

步骤1、用激光去双面覆铜箔基板两个表面上不需要的铜箔制造导电图案；

步骤2、将各个导电图案层热压合在一起；

步骤3、全板涂覆并一次性固化阻焊材料；

步骤4、在组装现场按包括了管脚截面因素的设计要求钻孔；

步骤5、在组装现场用激光去除焊接区导电体上的阻焊材料，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理；

步骤6、向孔内以及连接盘上添加导电材料；

步骤7、进行元件及层间互连件的贴装和插装；

步骤8、进行重熔焊接及或波峰焊接，完成双面电路板制造。

优选的，所述步骤1的具体实现方法为：用激光光蚀功能、以及激光光蚀功能和激光加热功能的共同作用选择性去除双面覆铜箔板两个表面上不需要的铜箔制造导电图案，在加工过程中，光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D根据电路结构、以及导体间的绝缘间距改变；

根据电路图案结构、电路结构、导体间的绝缘间距、加工设备激光光束直径和功率密度的上下限，确定光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D，并生成对应的加工参数和加工数据，优化应用激光与材料作用的光束直径、激光光蚀功能和激光加热功能，去除不需要的导电材料，制造电路图案；

当两导体间绝缘间距S较宽，数值满足S>2d_max时，加工方案为nd+(n-1)D，即n个光束直径为d的光蚀汽化去除和(n-1)个光束直径为D的加热剥离去除，其中n为整数，n≥2，且优选n值最小，d_max为光蚀加工该任务的激光束腰直径最大值，D为加热加工该任务对应于不同宽度被剥离材料的激光光束束腰直径；当两导体间导电层宽度S满足2d_max≥S≥d_max时，S＝d1+d2，即选用光蚀直径为d1和d2的两个光蚀激光束去除两导体间的导电材料；当两导体间绝缘间距S小于光蚀加工该任务的束腰直径最大值，即d_max≥S时，加工方案为S＝d，即选择光束直径，使得恰好只用一个光束直径为d的光蚀激光束去除两导体间的导电材料；

以与被加工工件性能相同的材料为试样，用激光进行光蚀去除试加工，用激光进行加热去除试加工，并实测加工光蚀和加热去除的几何尺寸，以实测结果为准修正对应的光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D，包括最小和最大光束直径及其对应的其它激光参数和尺寸参数；

用修正的光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D，生成对应的加工参数、加工数据，优化应用激光与材料作用的光束直径、激光光蚀功能、激光加热功能，去除不需要的导电材料，制造电路图案；

检查、评估和测量加工结果，计算实测结果与加工数据的偏差值，建立图案尺寸与光束直径的对应关系，依据图案尺寸与光束直径的对应关系修正加工数据，直至满足生产要求，按照修正的加工数据，进行批量化加工，并在加工过程中，监测加工效果。

优选的，所述步骤2的具体实现方法为：将在制的料片按规定尺寸裁切后,叠合成板坯，再将若干板坯集合成压制单元，推入层压机中进行压制成型，成型的时候先使材料经预热阶段从室温到面层固化反应开始温度，并加热芯层树脂，排出部分挥发物；预热结束后至保温阶段，使面层树脂在较低反应速度下固化，芯层树脂均匀受热熔化，树脂层界面间开始相互融合；保温阶段结束后至升温阶段，由固化开始温度升至压制时规定的最高温度；温度到达最高温度后进入恒温阶段，以保证面层树脂充分固化，芯层树脂均匀塑化，并保证各层料片间的熔融结合，在压力作用下使坯料结合成均匀密实的整体；最后进入冷却阶段，进行降温冷却，卸压脱模；如果外层是尚未完成导电图案制作的铜箔，层压后，需要按照步骤1，完成导电图案制作，然后再进行后步骤3。

优选的，所述步骤3中的阻焊材料不需要具备光敏感性能，优选一般的预涂覆压敏涂层膜和热敏涂层膜，其价格便宜，分辨率高，能够制作精细的图案结构；大多数高聚物材料，表面都具有疏膏体导电材料和钎焊焊剂材料，并且具有阻止熔融的导电材料以及熔融的焊料漫流的性质；包括由单一组分、多组分、复合的热固、光固和可热压合附着的，非光敏和光敏的材料制造的干性PET、PI、RPP、BOPET、BOPP、PA和PPE高聚物薄膜，以及单体的、预聚合的或已完成聚合的液态和膏状或其它形态的材料；材料的涂覆方法包括滚压、热压、印刷、镀覆、喷涂、漏印、喷印、辊涂和帘涂方法或方法相结合的加工；材料的厚度范围在5μm-500μm之间，优选膜厚为20μm-200μm；同时热压涂覆不需要额外的固化过程，阻焊图案留待元件组装前现场用激光制作，流程简单。

优选的，所述步骤4的具体实现方法为：制出孔内导电层突出的台阶，在孔内部产生导电层连接盘；在元件面突出导电层，导电层突出值为0μm-50μm，孔形状包括圆柱形和锥形；

孔的形状和尺寸应该与元件管脚和层间互连件相匹配，需要插装元件的孔形状对应于截面为圆形及其它非正圆形和截面为矩形、其它多边形或其它闭合几何形状的管脚；且分别为能使管脚内切的圆形、非正圆形、矩形、多边形、其它多边形或其它闭合几何形状、以及需要插装元件的成孔尺寸值不小于所对应管脚的最大直径或最长对角线长度尺寸-100μm，且不大于管脚的最大直径或管脚最长对角线长度-10μm；优选成孔尺寸值不小于管脚的最大直径或最长对角线长度尺寸-50μm，且不大于管脚的最大直径或管脚最长对角线长度-2μm，以使管脚直径或管脚对角线长度恰等于或略过盈于内导电环；

加工过程中，用激光逐层加工方法控制加工深度制作孔内台阶及其产生的孔内部导电层连接盘、矩形孔，去除导电金属铜层材料时，采用较高光功率密度，优选大于去除金属铜所需最低光功率密度的1.2倍且小于该最低密度的3倍；去除绝缘材料层时，采用较低光功率密度，优选大于去除绝缘材料所需最低光功率密度的1.2倍且低于去除金属铜所需最低光功率密度；

孔径或对角线长度尺寸值较小时，用聚焦激光束采用逐点逐线光蚀法去除孔表面上的导电金属铜；孔径或对角线长度尺寸值较大时，且当孔周长大于去除导电金属铜激光束直径10倍时，优选先用聚焦激光束沿孔包络线内侧并以孔包络线为界逐点光蚀去除铜导电层，直至在孔表面上未被去除的导电金属铜周围形成闭合的绝热沟道，再用低于去除金属铜所需最低光光功率密度但直径较大的激光光束加热未被去除的导电金属铜，使之脱离基材表面被去除；

先制作线，然后在电路板组装现场制作孔，而且钻孔的目的不仅是制作孔，而且还要得到孔内连接盘：孔中心部位，要做出通透孔，去掉表面层铜箔，去掉内层高聚物，再去掉底层铜箔；靠近孔壁的部分，要做出盲端，即去掉表面层铜箔，去掉内层高聚物，但不要去掉底层铜箔，或尽可能不伤或少伤底铜，留下作为孔内连接盘；显而易见，实现控深打孔技术的关键在于控深，在于一定范围内对材料进行选择性加工的能力；

加工满足这种要求的孔，最实用的加工手段是激光技术，有多种激光光源、加工工艺选择；皮秒、飞秒激光是指在皮秒、飞秒时间量级内将累积的能量释放的激光技术；这类激光器，释放脉冲所用时间极短，释放速度极快，因此也称超短脉冲或超快激光；超短脉冲激光，与各种材料都有良好的耦合率，加工过程中产生的热量很小，控制好施加脉冲的数量和方式，不论是红外、绿，还是紫外波段的皮秒、飞秒都能轻松完成本步骤的控深打孔任务。

优选的，所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1、制作阻焊图案，生成焊接区：用波长较长的CO₂激光器发出的大直径激光光斑，选择性光蚀去除掉焊接区上的阻焊材料涂覆层，去除可能进入孔内的阻焊材料，制作出阻焊图案，生成焊接区；

步骤5.2、对焊接区表面进行清洁及可焊性处理，用波长较短的UV波段、光强度较大的皮秒或飞秒脉冲激光，去除焊接区表面的阻焊材料残存物，并轻微光蚀焊接区金属表面层，去除金属氧化物，露出新鲜的金属表面，产生容易被熔融的焊料浸润的可焊性。

优选的，所述步骤6的具体实现方法为：

向连接盘上提供的导电材料用于把贴装于焊料上的元器件端电极，与印制电路焊盘焊接在一起，形成永久的电气导通连接，材料须具备良好的导电性，还须起到冶金学上的钎焊焊料作用，为了临时性的把元器件固定在既定位置，材料最好还要有一定的粘性，常用的焊锡膏满足上述要求，添加过程采用常见的涂布方法，包括漏印、点涂、喷印或3D打印，实践中，如果元器件不需要特别固定，或者用其它方式固定，则被添加的材料不需要有粘性，这时能够选择固体焊片，或者其它固定形态的导电材料；

而向元件孔、中继孔内输送的导电材料，用于附着于孔壁或充填于孔内，为两导电图形层间的永久电气互连提供材料，孔金属化的目的是使孔导电化及可焊化，采用物理手段，如挤压、喷射的方法；

为了增加导电材料与孔壁、孔内盘的附着力，在控深打孔步骤后，物理孔化步骤前，选择对孔内表面进行去氧化层、清洁、改变表面结构，甚至改变其表面形貌处理，当然，如果控制好激光钻孔参数，就能够获得宏观光滑，微观粗糙的孔壁及孔内盘的表面，这样，就在打孔后，直接进行物理孔化步骤，无论如何，两个步骤之间的时间间隔越短越好，并且，物料的存放与传递过程，尽可能避免氧化，比如采用氮气保护；

导电材料向孔内输送的方法，很大程度取决于材料本身的形态，膏状材料适合于正压力推挤注入与施加负压力抽吸拉入组合手段，比如丝网漏印，然后加热固化或重熔的方法；粉末状材料适合于边喷边加热固化方法，比如喷印的同时用激光或其它能源固化或重熔的方法；液体材料适合于类似浸焊或波峰焊施加焊料方法，一步完成物理孔化过程；

对于需要插装元件管脚的孔，最好能在输送导电材料及使其凝固或固化过程中，配备抽吸装置向孔内材料施加负压力，将孔芯部位的导电材料排出，形成与管脚尺寸匹配的空心孔；

另一种方法是通过挤压将导电材料灌入孔内，制成实心孔，然后再进行二次钻孔，制出适合插装元件管脚的空心孔。

优选的，所述步骤7的具体实现方法为：使用通用技术贴装和插装的元器件外，使用推杆电机产生的动力，或压缩气体产生的动力，或其它的专用装置产生的动力，推动置有多个层间连接件以及多个元器件的模块，或者直接推动层间连接件以及元器件，将层间连接件以及元器件分组、分步或同时插入、置入孔内，与添加于孔内的导电材料通过配合孔内导电环实现内、外导电层连接。

优选的，所述步骤8的具体实现方法为：利用回流焊或波峰焊提供的热量，在连接盘上重熔或添加焊料的同时，固化、重熔以及向孔内补充导电材料，将元件管脚、互连件与预先添加在孔内的导电材料、孔内原覆铜箔生成的连接盘、孔导电环，钎焊在一起，实现各个导电层间的电气连接以及元件的固定。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明先用激光制作各面导电图案，贴阻焊掩膜后，再组装现场钻孔，既制造物理孔金属化的掩膜图案，又制造各面导电层间的电气互连通道，借助插入的元件管脚、互连件、添加在孔内的导电材料，以及由焊接热造成的重熔作用，一次性实现各面导电层间的连接及元件的焊接安装。本发明用可以制造更精细的电路，能省去孔金属化、图形转移、蚀刻、去膜、阻焊图形转移、涂覆保护性及可焊性材料所需的制程、设备和材料。同时本发明在整体上优化并缩短电路板板制造流程，提升质量和效率，降低成本，环境友好，适合各种电路板大批量生产，也适合电路板样品及小批量、多品种制作。

2、本发明用激光直接去除铜箔制造各层导电图案，图案几何精度高，缩短制造流程，降低环境负担。

3、本发明用激光控制深度去除材料制孔，在孔内设置连接盘，增加了水平方向导电材料和铅直方向导电材料的有效接触面积，提高层间电气互连的可靠性。

4、本发明在元件安装的同时实现层间电气互连，不需要专门进行孔金属化，流程少而简单、节约材料、设备，降低成本，提升制造柔性和速度。

5、本发明先制造导电图形，再制造孔及进行层间互连，制造导电图形时只需处理原始覆铜箔，薄而均匀，适合用直接激光去除方法加工，可以制造更精细的导电结构。

6、本发明可以使用非光敏阻焊材料，一次性固化，激光制造图形，阻焊材料同时作为选择性只向孔内添加材料的掩膜，流程少而简单、节约材料、设备，降低成本，提升制造柔性和速度。

7、本发明向孔内插入层间互连件，不仅用于层间电气互连导体，也同时将孔填实，替代塞孔流程，流程少而简单、节约材料、设备，降低成本，提升制造柔性和速度。

8、本发明借助层间互连件、元件管脚以和与之相匹配的孔，以及预先添加在孔内的导电材料，辅以焊接热作用及焊料重熔作用，实现电气互连，省去了涂覆保护性及可焊性材料所需的制程、设备和材料。

附图说明

图1为本发明激光去除顶层铜箔示意图；

图2为本发明激光去除绝缘层示意图；

图3为本发明激光去除底层铜箔示意图；

图4为本发明插件管脚插入后与底层铜箔紧密接触的示意图；

图5为本发明实施例一使用的覆铜板；

图6为本发明实施例一激光制作导电图形后的示意图；

图7为本发明实施例一多层层压后的示意图；

图8为本发明实施例一激光光蚀与加热结合法制作外层导电图形后的示意图；

图9为本发明实施例一双面涂覆阻焊膜示意图；

图10为本发明实施例一激光打孔的示意图；

图11为本发明实施例一激光去除阻焊并活化焊盘表面；

图12为本发明实施例一向孔内及焊盘表面填充并释放导电焊膏；

图13为本发明实施例一孔内及焊盘表面填充并释放导电焊膏完毕的覆铜板；

图14为图形电镀蚀刻法的覆铜板；

图15为图形电镀蚀刻法钻孔后；

图16为图形电镀蚀刻法化学镀起始导电层后

图17为图形电镀蚀刻法电镀薄铜；

图18为图形电镀蚀刻法贴膜；

图19为图形电镀蚀刻法曝光示意图；

图20为图形电镀蚀刻法显影后；

图21为图形电镀蚀刻法电镀铜加厚；

图22为图形电镀蚀刻法电镀金属抗蚀层；

图23为图形电镀蚀刻法去膜后；

图24为图形电镀蚀刻法蚀刻后；

图25为图形电镀蚀刻法去除金属抗蚀层后；

图26为掩孔法制板的覆铜板；

图27为掩孔法制板钻孔后；

图28为掩孔法制板化学镀起始导电层；

图29为掩孔法制板电镀厚铜；

图30为掩孔法制板贴膜；

图31为掩孔法制板曝光示意图；

图32为掩孔法制板显影后；

图33为掩孔法制板蚀刻后；

图34为掩孔法制板去膜后。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。

激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，包括以下步骤：

步骤1、用激光去双面覆铜箔基板两个表面上不需要的铜箔制造导电图案。即在原始铜箔上直接用激光移去非线路区域以及其它不需要的铜箔，制造用于水平方向电气连接的导电图案。

先逐点投照光蚀激光进行激光光蚀加工，汽化去除各个导电图案包络线下的导电材料，以轮廓线为界，制出闭合的绝缘沟道；再逐点投照光蚀激光，汽化去除分隔线下的导电材料，将需要去除的大块导电材料细分为互相绝热的小片；然后依次向小片上投射加热激光进行激光加热加工，降低其与基材的结合力并变形，在辅助气的共同作用下，使之脱离工件，被转移收集。

加工过程中，光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D可以根据电路结构，以及导体间的绝缘间距改变。根据电路图案结构，根据电路结构，以及导体间的绝缘间距，以及加工设备激光光束直径和功率密度的上下限，确定光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D，并生成对应的加工参数、加工数据，优化应用激光与材料作用的光束直径、激光光蚀功能和激光加热功能，去除不需要的导电材料，制造电路图案。

当两导体间绝缘间距S较宽，数值满足S>2d_max时，加工方案为nd+(n-1)D，即n个光束直径为d的光蚀汽化去除和(n-1)个光束直径为D的加热剥离去除，其中n为整数，n≥2，且优选n值最小，d_max为光蚀加工该任务的激光束腰直径最大值，D为加热加工该任务对应于不同宽度被剥离材料的激光光束束腰直径；当两导体间导电层宽度S满足2d_max≥S≥d_max时，S＝d1+d2，即选用光蚀直径为d1和d2的两个光蚀激光束去除两导体间的导电材料，其中，d1和d2可以相同，也可以不同；当两导体间绝缘间距S小于光蚀加工该任务的束腰直径最大值，即d_max≥S时，加工方案为S＝d，即选择光束直径，使得恰好只用一个光束直径为d的光蚀激光束去除两导体间的导电材料。

以与被加工工件性能相同的材料为试样，用激光进行光蚀去除试加工，用激光进行加热去除试加工，并实测加工光蚀和加热去除的几何尺寸，以实测结果为准修正对应的光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D，包括最小和最大光束直径及其对应的其它激光参数和尺寸参数。

用修正的光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D，生成对应的加工参数、加工数据，优化应用激光与材料作用的光束直径、激光光蚀功能和激光加热功能，去除不需要的导电材料，制造电路图案。

检查、评估并测量加工结果，计算实测结果与加工数据的偏差值，建立图案尺寸与光束直径的对应关系，依据图案尺寸与光束直径的对应关系修正加工数据，直至满足生产要求，按照修正的加工数据，进行批量化加工，并在加工过程中，监测加工效果。

与现有技术不同的是，制作双面导电图形的起始材料，即原始的覆铜箔板，板面上的铜箔没有经过加厚处理，与现有技术，比如掩孔法、反镀法相比，铜箔厚度相对要薄10μm以上，重要的是厚度均匀程度大幅度提高，使得导电图形制作要容易得多。

量的积累产生质的飞跃，厚度薄而均匀的铜箔，使得机械、激光直接成型技术除了保留柔性、环保、高精密特色外，而且，经济和质量性能也取得了工业化的进步。本发明优选采用德中公司的Striping&Stripping技术制导电图形，去除不需要的铜箔过程，实现环保、经济和质量高，这正是本发明的目的之一。

步骤2、将各个导电图案层热压合在一起。层压，又称“压合”，是把完成导电图案制作的内层单片、半固化片和外层铜箔叠合在一起经高温压制成整体多层板。其中，内层电路优选用直接激光去除方法，制造导电图案；外层，可以是尚未完成导电图形制作的铜箔，也可以是已经完成导电图案制作的外层单片。层压前，可以用激光，也可以应用传统的黑化、棕化工艺对内层料片上的铜箔进行表面处理，以改善压合质量。

层压是制造多层电路板的关键步骤，将在制的料片按规定尺寸裁切后,叠合成板坯，再将若干板坯集合成压制单元，推入层压机中进行压制成型。成型是一个控制温度、时间和压力的加工过程，加工参数因具体材料、层数、最终要求等情况而异：先使材料经预热阶段从室温到面层固化反应开始温度，并加热芯层树脂，排出部分挥发物；预热结束后至保温阶段，使面层树脂在较低反应速度下固化，芯层树脂均匀受热熔化，树脂层界面间开始相互融合；保温阶段结束后至升温阶段，由固化开始温度升至压制时规定的最高温度；温度到达最高温度后进入恒温阶段，以保证面层树脂充分固化，芯层树脂均匀塑化，并保证各层料片间的熔融结合，在压力作用下使坯料结合成均匀密实的整体；最后进入冷却阶段，进行降温冷却，卸压脱模。

如果外层是尚未完成导电图案制作的铜箔，层压后，需要按照步骤1，完成导电图案制作，然后再进行步骤3。

步骤3、全板涂覆并一次性固化阻焊材料。与现有技术不同，本发明可以采用非光敏材料，一次性固化。

现有技术一般采用液体光敏油墨作为阻焊材料，阻焊材料中含有胶粘剂和光聚合单体，形成图案过程非常复杂，要经过涂覆、预烘、曝光、显影和固化等多道工序；而且，价格贵，分辨率不高，在细节距连接盘之间涂覆质量很难保证。

本发明的阻焊材料不需要具备光敏感性能，优选一般的预涂覆压敏涂层膜或热敏涂层膜，价格便宜，分辨率高，可以制作精细的图案结构。大多数高聚物材料，表面都具有疏膏体导电材料或钎焊焊剂材料，并且具有阻止熔融的导电材料、熔融的焊料漫流的性质；包括由单一组分、多组分、复合的热固、光固和可热压合附着的，非光敏和光敏的材料制造的干性PET、PI、RPP、BOPET、BOPP、PA、PPE等高聚物薄膜，以及单体的、预聚合的或已完成聚合的液态、膏状或其它形态的材料；材料的涂覆方法包括滚压、热压、印刷、镀覆、喷涂、漏印、喷印、辊涂或帘涂等方法或方法相结合的加工；材料的厚度范围在5μm-500μm之间，优选膜厚为20μm-200μm。本发明优选热压涂覆，不需要额外的固化过程，阻焊图案留待元件组装前现场用激光制作，流程简单。

步骤4、在组装现场按包括了管脚截面因素的设计要求钻孔。即控制加工深度，在需要制作孔的区域，选择性去除导电材料层、绝缘材料层，制作出为台阶形式的孔，形成孔内导电材料层连接盘。

本步骤要控制钻孔深度，制出孔内导电层突出的台阶，在孔内部产生导电层连接盘，如图1至图4，优选在元件面突出导电层，导电层突出值为0μm-50μm，优选值为1μm-5μm，孔形状包括圆柱形、锥形，钻孔优选在组装现场进行后续工序限定时间内完成，优选在下一工序前72小时内进行。

孔的形状和尺寸应该与元件管脚和层间互连件相匹配，需要插装元件的孔形状对应于截面为圆形及其它非正圆形和截面为矩形、其它多边形或其它闭合几何形状的管脚；且分别为能使管脚内切的圆形、非正圆形、矩形、多边形、其它多边形或其它闭合几何形状、以及需要插装元件的成孔尺寸值不小于所对应管脚的最大直径或最长对角线长度尺寸-100μm，且不大于管脚的最大直径或管脚最长对角线长度-10μm；优选成孔尺寸值不小于管脚的最大直径或最长对角线长度尺寸-50μm，且不大于管脚的最大直径或管脚最长对角线长度-2μm，以使管脚直径或管脚对角线长度恰等于或略过盈于内导电环。

加工过程中，用激光逐层加工方法控制加工深度制作孔内台阶及其产生的孔内部导电层连接盘、矩形孔，去除导电金属铜层材料时，采用较高光功率密度，优选大于去除金属铜所需最低光功率密度的1.2倍且小于该最低密度的3倍；去除绝缘材料层时，采用较低光功率密度，优选大于去除绝缘材料所需最低光功率密度的1.2倍且低于去除金属铜所需最低光功率密度。

孔径或对角线长度尺寸值较小时，用聚焦激光束采用逐点逐线光蚀法去除孔表面上的导电金属铜；孔径或对角线长度尺寸值较大时，且当孔周长大于去除导电金属铜激光束直径10倍时，优选先用聚焦激光束沿孔包络线内侧并以孔包络线为界逐点光蚀去除铜导电层，直至在孔表面上未被去除的导电金属铜周围形成闭合的绝热沟道，再用低于去除金属铜所需最低光光功率密度但直径较大的激光光束加热未被去除的导电金属铜，使之脱离基材表面被去除。

控深打孔是本步骤的关键，与现有技术在制造导电图形前钻孔不同，本发明先制作线，然后，在电路板组装现场制作孔，而且钻孔的目的不仅是制作孔，而且还要得到孔内连接盘。具体要求是：孔中心部位，要做出通透孔，去掉表面层铜箔，去掉内层高聚物，再去掉底层铜箔；靠近孔壁的部分，要做出盲端，即去掉表面层铜箔，去掉内层高聚物，但不要去掉底层铜箔，或尽可能不伤或少伤底铜，留下作为孔内连接盘。显而易见，实现控深打孔技术的关键在于控深，在于一定范围内对材料进行选择性加工的能力。

用机械方法钻这样的孔难度大。首先，同一个孔，需要两种不同直径的钻头，要用小直径钻头透钻，钻出空心的部分，用大直径钻头控制深度钻至底铜表面，留下铜箔当孔底，形成有盲端的孔，工序麻烦。其次，在现有的技术条件下，很难得出有经济性的工艺方案。这是因为孔底铜箔很薄，通常为18μm或35μm厚，加之绝缘介质层厚度的偏差，做这样的孔，很难让钻头顶端恰恰停止在铜箔表面，要么是去除过多，损伤或去除底铜，要么是去除不到位，在铜箔表面留下绝缘介质，无法实现连接。总之，用机械方法，不容易实现对材料选择性的加工。

加工满足这种要求的孔，最实用的加工手段是激光技术，有多种激光光源、加工工艺可以选择。

比如，二氧化碳激光器产生激光波长在中红外波段，容易被环氧树脂等高聚物吸收，但与金属铜耦合效率低，其能量难于被铜吸收。这样，当二氧化碳激光光束投照到树脂上时，能量被吸收，树脂被破坏，以气体或灰尘的形式被排除，当激光光束去除树脂后，即使达到铜箔表面上时，因为铜对该波长激光能量吸收率低，也不会破坏铜箔，因此就实现了对材料选择性的加工。当前，二氧化碳激光广泛应用于线路板钻孔，由于难于被铜箔吸收，在钻孔时需要用其它办法去除孔表面层的铜箔。本发明中控深打孔步骤，恰恰需要对有机物和金属有选择性，扩大了二氧化碳激光的应用领域。

紫外波长的激光，光子能量高，与高聚物、金属都有较高的耦合效率。即使如此，并不是所有的紫外激光都必然会对物质造成破坏。要破坏某种物质，需要对其施加功率密度大于破坏该物质的门槛值的激光值。为了获得较高的功率密度，采用调Q等技术手段，累积激光物质产生的激光能量，待其达到一个较高的能量值时，再迅速释放，周而复始，形成按照一定时间间隔在一定时间长度内释放激光能量串，这就是脉冲激光，其特点是功率密度比不间断地连续地释放增高很多。大多数紫外激光源，平均功率并不高，但由于采取了将能量累积后，再在纳秒级别时间内迅速释放的脉冲激光技术，能获得足够达到去除物质门槛值的功率密度。

用紫外激光加工孔，可以控制其功率、施加的脉冲数等激光参数，使其达到先去除孔表面铜箔，然后再去除孔内高聚物，并留下高聚物下面铜箔形成本发明需要的孔内连接盘的作用。去除高聚物时，要把激光参数设置到投照的激光功率密度不足以达到去除高聚物下面铜箔的门槛值，或使投照的激光脉冲数仅够去除高聚物之用，不破坏或很少破坏高聚物下面的铜箔，从而实现对材料有选择的加工。

皮秒、飞秒激光是指在皮秒、飞秒时间量级内将累积的能量释放的激光技术。这类激光器，释放脉冲所用时间极短，释放速度极快，因此也称超短脉冲或超快激光。超短脉冲激光，与各种材料都有良好的耦合率，加工过程中产生的热量很小，控制好施加脉冲的数量和方式，不论是红外、绿，还是紫外波段的皮秒、飞秒都能轻松完成本发明方法步骤二的控深打孔任务。

正是因为有了激光工具，控深打孔才有了工业应用级别实现的可能，并且有多种不同的技术路线及组合。比如，实施步骤一时如果去除了需要制作孔的区域上的导电材料层，则可以用二氧化碳激光直接去除孔内高聚物，一步完成控深打孔。又比如，如果用紫外激光或皮秒、飞秒激光，可以先去除孔芯全部材料，形成通透孔后，再控深挖掉孔内盘上孔壁周围材料；也可以先去除孔表面层导电材料、再去除孔内层所有高聚物，最后再去除孔底需开孔部分的导电材料，完成控深打孔加工。再比如，可以先用紫外激光或皮秒、飞秒激光去除孔表面层导电材料、再用二氧化碳激光去除孔内高聚物，完成控深打孔。

步骤5、在组装现场用激光去除焊接区导电体上的阻焊材料，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理。

本步骤的目的是制作一种既作为物理孔金属化添加导电材料掩膜图案，又作为钎焊添加焊料和焊料重熔回流时能阻止焊料漫流造成短路掩膜图案，并对焊接区进行清洁和可焊性处理。与现有技术不同，本发明将阻焊图案制作过程优化到添加焊料的组装现场。用激光去除了覆在焊盘上的有机材料后，在裸露出的铜箔表面被氧化前，涂覆焊料，完成焊接，节约了可焊性涂覆步骤。本步骤的特点是在组装现场制造阻焊图案，因此实现一旦阻焊制作完毕，裸露出新鲜的铜箔，可以立即进行往焊盘表面涂覆焊料，贴片，焊接过程，或插件、焊接过程。

本步骤中的激光加工既有选择性去除阻焊材料，制作图案作用；又有清洁焊接区，对焊接表面进行可焊性处理的作用。

用激光制造阻焊图案的技术要点在于：图案尺寸准确、光滑、无毛刺；去除干净，阻焊材料无残留、无碳化；保持焊接区金属性能，不伤金属、无重熔、变色；不影响焊盘与基材的附着力，无过热，焊盘不起翘，附着力不降低。阻焊材料一般是高分子聚合物，物理上、化学上与金属差异大，用激光加工去除，找到符合技术要求的窗口比较容易，可以用一种波长激光在同一设备一步完成，也可以在不同设备上分两步进行。

纳秒紫外激光，皮秒、飞秒激光，既能被高聚物吸收，起去除作用；也能被铜金属较好地吸收，起到清洁其表面的作用。特别是皮秒、飞秒激光，单脉冲能量较小，但光的强度，即单位面积上的激光功率大，能够仅仅去除微量物质，但改变材料表面性能，是对裸铜表面进行可焊性处理的较好选择。本步骤，可以选择这样的激光加工系统，用同一设备，一步或分步完成制阻焊图案并对焊接区进行可焊性处理加工。

CO₂激光、光纤激光与高聚物作用，吸收率高，而与铜作用，吸收率低。一般而言，这类激光，不能兼顾去除铜箔上的高聚物制阻焊图案与对焊接区进行清洁和可焊性处理功能。因此，本步骤的另外一种选择，是用两类激光光源分两步进行：选择大光斑CO₂激光，高效去除高聚物制出图案；再用纳秒UV脉冲激光，或皮秒、飞秒激光再去除阻焊材料残余物。

第一步：制作阻焊图案，生成焊接区：用波长较长的CO₂激光器发出的大直径激光光斑，选择性光蚀去除掉焊接区上的阻焊材料涂覆层，去除可能进入孔内的阻焊材料，制作出阻焊图案，生成焊接区。

第二步，对焊接区表面进行清洁及可焊性处理，用波长较短的UV波段，或者光强度较大的皮秒、飞秒脉冲激光，去除焊接区表面的阻焊材料残存物，并轻微光蚀焊接区金属表面层，去除金属氧化物，露出新鲜的金属表面，产生容易被熔融的焊料浸润的可焊性。

步骤6、向孔内以及连接盘上添加导电材料。这是一个可以使用同一种材料同时或分别使用两种材料分步向孔内及连接盘上添加导电材料的过程。

其中，向连接盘上提供的导电材料用于把贴装于焊料上的元器件端电极，与印制电路焊盘焊接在一起，形成永久的电气导通连接，材料须具备良好的导电性，还须起到冶金学上的钎焊焊料作用，为了临时性的把元器件固定在既定位置，材料最好还要有一定的粘性。常用的焊锡膏满足上述要求，添加过程可以采用常见的涂布方法，包括漏印、点涂、喷印或3D打印。实践中，如果元器件不需要特别固定，或者可以用其它方式固定，则被添加的材料不需要有粘性，这时，可以选择固体焊片，或者其它固定形态的导电材料。

而向元件孔、中继孔内输送的导电材料，用于附着于孔壁或充填于孔内，为两导电图形层间的永久电气互连提供材料。孔金属化的目的是使孔导电化及可焊化。本发明与现有技术的区别在于向孔壁上输送导电材料的方法不同，现有的技术采用化学沉积、电镀的方法，而本发明采用物理手段，如挤压、喷射的方法。

为了增加导电材料与孔壁、孔内盘的附着力，在控深打孔步骤后，物理孔化步骤前，可以选择对孔内表面进行去氧化层、清洁、改变表面结构，甚至改变其表面形貌处理。当然，如果控制好激光钻孔参数，就能够获得宏观光滑，微观粗糙的孔壁及孔内盘的表面。这样，就可以在打孔后，直接进行物理孔化步骤。无论如何，两个步骤之间的时间间隔越短越好，并且，物料的存放与传递过程，尽可能避免氧化，比如采用氮气保护。

导电材料向孔内输送的方法，很大程度取决于材料本身的形态，膏状材料适合于正压力推挤注入与施加负压力抽吸拉入组合手段，比如丝网漏印，然后加热固化或重熔的方法；粉末状材料适合于边喷边加热固化方法，比如喷印的同时用激光或其它能源固化或重熔的方法；液体材料适合于类似浸焊或波峰焊施加焊料方法，一步完成物理孔化过程。

对于需要插装元件管脚的孔，最好能在输送导电材料及使其凝固或固化过程中，配备抽吸装置向孔内材料施加负压力，将孔芯部位的导电材料排出，形成与管脚尺寸匹配的空心孔。

另一种方法是通过挤压将导电材料灌入孔内，制成实心孔，然后再进行二次钻孔，制出适合插装元件管脚的空心孔。与本发明步骤(3)对钻孔的要求不同，二次钻孔需要的是通透孔，可用一般机械方法完成，当然，也可以用激光进行二次钻孔。

导电材料一般是纯度较高的金属，如银、铜、银包铜、锡、锡铅合金、锡铜合金等制成的球状、片状的颗粒粉末，也可以是固含量较高的上述金属颗粒与其它材料混合而成的导电印料或油墨等。材料技术特别是纳米材料技术，扩大了适合本发明导电材料的选择范围。判断导电材料是否合适的最重要依据是导电性能和施工的难易程度，决定因素包括：导电物质的品种、形态、粒径分布、固体含量百分比和助剂的种类和百分比，以及线路板最小孔径、对孔电阻和可焊性的要求和输送方法等。

现有的线路板制造技术的银浆灌孔和炭浆灌孔方法，各种填孔和堵孔方法，包括设备、原料，稍加改进，也可以应用于本发明步骤5。

步骤7、进行元件及层间互连件的贴装和插装。所谓层间连接件是本发明的核心之一，用固体导电材料制成，插件孔中，通过接触其所穿过的孔内导电环，实现层间互连。

元件的管脚和层间互连件是由固体导电金属制成实心的，空心的，单股的，多股的，分股的，分瓣的线、线束、钉、铆钉、插针或弹性体；元件的管脚和层间互连件的横截面为圆形、非正圆形、三角形、弯月形、人嘴型、人唇形、矩形或其它多边形、其它闭合几何形状；元件的管脚和层间互连件在轴向上的直径、边长、轮廓线的长度相同或渐增、渐减以及突增、突减。

除了可以用通用技术贴装和插装的元器件外，本步骤用推杆电机产生的动力，或压缩气体产生的动力，或其它的专用装置产生的动力，推动置有多个层间连接件以及多个元器件的模块，或者直接推动层间连接件以及元器件，将层间连接件以及元器件分组、分步或同时插入、置入孔内，与添加于孔内的导电材料通过配合孔内导电环实现内、外导电层连接。

步骤8、进行重熔焊接及或波峰焊接，完成双面电路板制造。利用回流焊、波峰焊提供的热量，在连接盘上重熔或添加焊料的同时，固化、重熔以及向孔内补充导电材料，将元件管脚、互连件与预先添加在孔内的导电材料、孔内原覆铜箔生成的连接盘、孔导电环，钎焊在一起，实现各个导电层间的电气连接以及元件的固定。

以SMT元件为例，在重熔焊接过程中，当按照特定的回流温度曲线加热电路板时，由焊锡粉、助焊剂以及其它的添加物混合而成，且有一定的粘性的膏体焊料熔化，溶剂和部分添加剂的挥发，其合金成分冷却凝固后，在元器件与焊盘之间形成焊点。这样，元件的某个端电极就可以通过导电的焊膏合金成份、导电图案(焊盘，导线，金属化孔，导线，焊盘)、位于另外一端的导电的焊膏合金成分串联形成的导电通道，与另一个元件的某个端电极实现电气连接；同时，元件也由于其端电极与焊盘、孔的冶金连接，被固定在电路板上的既定位置，实现了电路板的装联。

在本发明中，激光加工既用于钻孔，又用于去除铜箔层，以及去除铜箔层上的高聚物薄膜制作掩膜图案。所用设备由一套或者多套数据获取与处理系统、设备操作系统、激光光源、光束整形及传输系统、激光聚焦系统、工件夹持及自动和手动上料与下料系统，工件定位及与光束间的运动与控制系统，视觉检测以及激光功率监测及补偿系统，清洁、恒温系统，激光及设备安全使用系统等组成；激光去除高聚物薄膜或激光去除非线路区域上的铜箔时，能根据被加工区域的形状和尺寸，以单位面积上能量和功率为恒量，以与材料相互作用的光斑直径为变量，以加工速度快、加工路径搭接时无罗叠或有一定量的罗叠、脉冲间有一定罗叠量或间距量之一或其组合为优先，生成激光参数和加工数据；在加工中能针对被加工图形的结构，按预定的激光参数、加工路径要求，在线变换光斑直径。

实施例1：

如图5所示，电路板内层EM825，板厚1.1mm，铜箔厚度17um。

步骤1、如图6所示，激光光蚀与加热结合法制作双面的导电图形，依赖激光光蚀功能与激光加热功能的共同作用选择性去除内层基板上的导电材料。所用设备为DreamCreaTor软件驱动的DCT-DirectLaser S2激光设备。

步骤2、如图7所示，进行层压。

步骤3、如图8所示，激光光蚀与加热结合法制作外层两面的导电图形，依赖激光光蚀功能与激光加热功能的共同作用选择性去除电路板外层的导电材料。所用设备为DreamCreaTor软件驱动的DCT-DirectLaser S2激光设备。

步骤4、如图9所示，进行双面涂覆阻焊膜。

步骤5、如图10所示，进行激光打孔，所用设备为DreamCreaTor软件驱动的DCT-DirectLaser S2激光设备。

步骤6、如图11所示，激光去除阻焊并活化表面，所用设备为DreamCreaTor软件驱动的DCT-DirectLaser S2激光设备。

步骤7、如图12所示，向孔内及焊盘表面填充并释放导电焊膏。

步骤8、如图13所示，孔内及焊盘表面填充并释放导电焊膏完毕。

步骤9、进行贴件，插件和焊接。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、用激光去双面覆铜箔基板两个表面上不需要的铜箔制造导电图案；

步骤2、将各个导电图案层热压合在一起；

步骤3、全板涂覆并一次性固化阻焊材料；

步骤4、在组装现场按包括了管脚截面因素的设计要求钻孔；

步骤5、在组装现场用激光去除焊接区导电体上的阻焊材料，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理；

步骤6、向孔内以及连接盘上添加导电材料；

步骤7、进行元件及层间互连件的贴装和插装；

步骤8、进行重熔焊接及或波峰焊接，完成双面电路板制造。

2.根据权利要求1所述的激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，其特征在于：所述步骤1的具体实现方法为：用激光光蚀功能、以及激光光蚀功能和激光加热功能的共同作用选择性去除双面覆铜箔板两个表面上不需要的铜箔制造导电图案，在加工过程中，光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D根据电路结构、以及导体间的绝缘间距改变；

根据电路图案结构、电路结构、导体间的绝缘间距、加工设备激光光束直径和功率密度的上下限，确定光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D，并生成对应的加工参数和加工数据，优化应用激光与材料作用的光束直径、激光光蚀功能和激光加热功能，去除不需要的导电材料，制造电路图案；

当两导体间绝缘间距S较宽，数值满足S>2d_max时，加工方案为nd+(n-1)D，即n个光束直径为d的光蚀汽化去除和(n-1)个光束直径为D的加热剥离去除，其中n为整数，n≥2，且优选n值最小，d_max为光蚀加工该任务的激光束腰直径最大值，D为加热加工该任务对应于不同宽度被剥离材料的激光光束束腰直径；当两导体间导电层宽度S满足2d_max≥S≥d_max时，S＝d1+d2，即选用光蚀直径为d1和d2的两个光蚀激光束去除两导体间的导电材料；当两导体间绝缘间距S小于光蚀加工该任务的束腰直径最大值，即d_max≥S时，加工方案为S＝d，即选择光束直径，使得恰好只用一个光束直径为d的光蚀激光束去除两导体间的导电材料；

以与被加工工件性能相同的材料为试样，用激光进行光蚀去除试加工，用激光进行加热去除试加工，并实测加工光蚀和加热去除的几何尺寸，以实测结果为准修正对应的光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D，包括最小和最大光束直径及其对应的其它激光参数和尺寸参数；

用修正的光蚀激光的光束直径d和加热激光的光束直径D，生成对应的加工参数、加工数据，优化应用激光与材料作用的光束直径、激光光蚀功能、激光加热功能，去除不需要的导电材料，制造电路图案；

检查、评估和测量加工结果，计算实测结果与加工数据的偏差值，建立图案尺寸与光束直径的对应关系，依据图案尺寸与光束直径的对应关系修正加工数据，直至满足生产要求，按照修正的加工数据，进行批量化加工，并在加工过程中，监测加工效果。

3.根据权利要求1所述的激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现方法为：将在制的料片按规定尺寸裁切后,叠合成板坯，再将若干板坯集合成压制单元，推入层压机中进行压制成型，成型的时候先使材料经预热阶段从室温到面层固化反应开始温度，并加热芯层树脂，排出部分挥发物；预热结束后至保温阶段，使面层树脂在较低反应速度下固化，芯层树脂均匀受热熔化，树脂层界面间开始相互融合；保温阶段结束后至升温阶段，由固化开始温度升至压制时规定的最高温度；温度到达最高温度后进入恒温阶段，以保证面层树脂充分固化，芯层树脂均匀塑化，并保证各层料片间的熔融结合，在压力作用下使坯料结合成均匀密实的整体；最后进入冷却阶段，进行降温冷却，卸压脱模；如果外层是尚未完成导电图案制作的铜箔，层压后，需要按照步骤1，完成导电图案制作，然后再进行后步骤3。

4.根据权利要求1所述的激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，其特征在于：所述步骤3中的阻焊材料不需要具备光敏感性能，优选一般的预涂覆压敏涂层膜和热敏涂层膜，其价格便宜，分辨率高，能够制作精细的图案结构；大多数高聚物材料，表面都具有疏膏体导电材料和钎焊焊剂材料，并且具有阻止熔融的导电材料以及熔融的焊料漫流的性质；包括由单一组分、多组分、复合的热固、光固和可热压合附着的，非光敏和光敏的材料制造的干性PET、PI、RPP、BOPET、BOPP、PA和PPE高聚物薄膜，以及单体的、预聚合的或已完成聚合的液态和膏状或其它形态的材料；材料的涂覆方法包括滚压、热压、印刷、镀覆、喷涂、漏印、喷印、辊涂和帘涂方法或方法相结合的加工；材料的厚度范围在5μm-500μm之间，优选膜厚为20μm-200μm；同时热压涂覆不需要额外的固化过程，阻焊图案留待元件组装前现场用激光制作，流程简单。

5.根据权利要求1所述的激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，其特征在于：所述步骤4的具体实现方法为：制出孔内导电层突出的台阶，在孔内部产生导电层连接盘；在元件面突出导电层，导电层突出值为0μm-50μm，孔形状包括圆柱形和锥形；

孔的形状和尺寸应该与元件管脚和层间互连件相匹配，需要插装元件的孔形状对应于截面为圆形及其它非正圆形和截面为矩形、其它多边形或其它闭合几何形状的管脚；且分别为能使管脚内切的圆形、非正圆形、矩形、多边形、其它多边形或其它闭合几何形状、以及需要插装元件的成孔尺寸值不小于所对应管脚的最大直径或最长对角线长度尺寸-100μm，且不大于管脚的最大直径或管脚最长对角线长度-10μm；优选成孔尺寸值不小于管脚的最大直径或最长对角线长度尺寸-50μm，且不大于管脚的最大直径或管脚最长对角线长度-2μm，以使管脚直径或管脚对角线长度恰等于或略过盈于内导电环；

加工过程中，用激光逐层加工方法控制加工深度制作孔内台阶及其产生的孔内部导电层连接盘、矩形孔，去除导电金属铜层材料时，采用较高光功率密度，优选大于去除金属铜所需最低光功率密度的1.2倍且小于该最低密度的3倍；去除绝缘材料层时，采用较低光功率密度，优选大于去除绝缘材料所需最低光功率密度的1.2倍且低于去除金属铜所需最低光功率密度；

孔径或对角线长度尺寸值较小时，用聚焦激光束采用逐点逐线光蚀法去除孔表面上的导电金属铜；孔径或对角线长度尺寸值较大时，且当孔周长大于去除导电金属铜激光束直径10倍时，优选先用聚焦激光束沿孔包络线内侧并以孔包络线为界逐点光蚀去除铜导电层，直至在孔表面上未被去除的导电金属铜周围形成闭合的绝热沟道，再用低于去除金属铜所需最低光光功率密度但直径较大的激光光束加热未被去除的导电金属铜，使之脱离基材表面被去除；

先制作线，然后在电路板组装现场制作孔，而且钻孔的目的不仅是制作孔，而且还要得到孔内连接盘：孔中心部位，要做出通透孔，去掉表面层铜箔，去掉内层高聚物，再去掉底层铜箔；靠近孔壁的部分，要做出盲端，即去掉表面层铜箔，去掉内层高聚物，但不要去掉底层铜箔，或尽可能不伤或少伤底铜，留下作为孔内连接盘；显而易见，实现控深打孔技术的关键在于控深，在于一定范围内对材料进行选择性加工的能力；

加工满足这种要求的孔，最实用的加工手段是激光技术，有多种激光光源、加工工艺选择；皮秒、飞秒激光是指在皮秒、飞秒时间量级内将累积的能量释放的激光技术；这类激光器，释放脉冲所用时间极短，释放速度极快，因此也称超短脉冲或超快激光；超短脉冲激光，与各种材料都有良好的耦合率，加工过程中产生的热量很小，控制好施加脉冲的数量和方式，不论是红外、绿，还是紫外波段的皮秒、飞秒都能轻松完成本步骤的控深打孔任务。

6.根据权利要求1所述的激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，其特征在于：所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1、制作阻焊图案，生成焊接区：用波长较长的CO₂激光器发出的大直径激光光斑，选择性光蚀去除掉焊接区上的阻焊材料涂覆层，去除可能进入孔内的阻焊材料，制作出阻焊图案，生成焊接区；

步骤5.2、对焊接区表面进行清洁及可焊性处理，用波长较短的UV波段、光强度较大的皮秒或飞秒脉冲激光，去除焊接区表面的阻焊材料残存物，并轻微光蚀焊接区金属表面层，去除金属氧化物，露出新鲜的金属表面，产生容易被熔融的焊料浸润的可焊性。

7.根据权利要求1所述的激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，其特征在于：所述步骤6的具体实现方法为：

向连接盘上提供的导电材料用于把贴装于焊料上的元器件端电极，与印制电路焊盘焊接在一起，形成永久的电气导通连接，材料须具备良好的导电性，还须起到冶金学上的钎焊焊料作用，为了临时性的把元器件固定在既定位置，材料最好还要有一定的粘性，常用的焊锡膏满足上述要求，添加过程采用常见的涂布方法，包括漏印、点涂、喷印或3D打印，实践中，如果元器件不需要特别固定，或者用其它方式固定，则被添加的材料不需要有粘性，这时能够选择固体焊片，或者其它固定形态的导电材料；

而向元件孔、中继孔内输送的导电材料，用于附着于孔壁或充填于孔内，为两导电图形层间的永久电气互连提供材料，孔金属化的目的是使孔导电化及可焊化，采用物理手段，如挤压、喷射的方法；

为了增加导电材料与孔壁、孔内盘的附着力，在控深打孔步骤后，物理孔化步骤前，选择对孔内表面进行去氧化层、清洁、改变表面结构，甚至改变其表面形貌处理，当然，如果控制好激光钻孔参数，就能够获得宏观光滑，微观粗糙的孔壁及孔内盘的表面，这样，就在打孔后，直接进行物理孔化步骤，无论如何，两个步骤之间的时间间隔越短越好，并且，物料的存放与传递过程，尽可能避免氧化，比如采用氮气保护；

导电材料向孔内输送的方法，很大程度取决于材料本身的形态，膏状材料适合于正压力推挤注入与施加负压力抽吸拉入组合手段，比如丝网漏印，然后加热固化或重熔的方法；粉末状材料适合于边喷边加热固化方法，比如喷印的同时用激光或其它能源固化或重熔的方法；液体材料适合于类似浸焊或波峰焊施加焊料方法，一步完成物理孔化过程；

对于需要插装元件管脚的孔，最好能在输送导电材料及使其凝固或固化过程中，配备抽吸装置向孔内材料施加负压力，将孔芯部位的导电材料排出，形成与管脚尺寸匹配的空心孔；

另一种方法是通过挤压将导电材料灌入孔内，制成实心孔，然后再进行二次钻孔，制出适合插装元件管脚的空心孔。

8.根据权利要求1所述的激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，其特征在于：所述步骤7的具体实现方法为：使用通用技术贴装和插装的元器件外，使用推杆电机产生的动力，或压缩气体产生的动力，或其它的专用装置产生的动力，推动置有多个层间连接件以及多个元器件的模块，或者直接推动层间连接件以及元器件，将层间连接件以及元器件分组、分步或同时插入、置入孔内，与添加于孔内的导电材料通过配合孔内导电环实现内、外导电层连接。

9.根据权利要求1所述的激光制导电图案并电气互连不同面的制造多层电路板方法，其特征在于：所述步骤8的具体实现方法为：利用回流焊或波峰焊提供的热量，在连接盘上重熔或添加焊料的同时，固化、重熔以及向孔内补充导电材料，将元件管脚、互连件与预先添加在孔内的导电材料、孔内原覆铜箔生成的连接盘、孔导电环，钎焊在一起，实现各个导电层间的电气连接以及元件的固定。

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