新CO2雷射直接铜箔加工技术

文章摘要：前言 PCB基板的高密度化取决於层间连接的微小孔和线路之间，而且直接结合电子产品的性能，所以PCB基板的钻孔技术即成为制造PC8基板的主要关键技术之一。笔记型电脑及行动电话等携带式产品是最先采用高密度增层(BUILD Up)基板为基础的高科技消费性屋品。越来越要求低成本、高成品良率及高度能的需要，直接铜箔加工法可以补足现今雷射加工法之缺点，而开始被重视。 1.雷射钻孔的现状及课题 低成本、高成品良率、高产能 在初期阶段所采用的雷射加工法大多是目前为大家所泛用的conformal mask方法(在RCC基材的表面铜箔上，利用化学蚀刻出需要的加工孔径（开铜窗），再以约大於开铜窗孔径的50～

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前言

　　 PCB基板的高密度化取决於层间连接的微小孔和线路之间，而且直接结合电子产品的性能，所以PCB基板的钻孔技术即成为制造PC8基板的主要关键技术之一。笔记型电脑及行动电话等携带式产品是最先采用高密度增层(BUILD Up)基板为基础的高科技消费性屋品。越来越要求低成本、高成品良率及高度能的需要，直接铜箔加工法可以补足现今雷射加工法之缺点，而开始被重视。
　　 1.雷射钻孔的现状及课题
　　 低成本、高成品良率、高产能
　　 在初期阶段所采用的雷射加工法大多是目前为大家所泛用的conformal mask方法(在RCC基材的表面铜箔上，利用化学蚀刻出需要的加工孔径（开铜窗），再以约大於开铜窗孔径的50～100μm的雷射光束来加工)，而且也是较适用现有制程上；然而burst（continue Pulse）加工为孔壁很容易变成圆弧状，所以一般都采用cycle（cycle Pulse）加工较适宜。
　　 因为这样的因素使得加工速度变的较慢。Large window法(在RCC基材的表面铜箔上,利用化学蚀刻出约大於加工孔径100μm的铜窗)，此工法的目的是为了解决conformal mask方法的高速化所开发出来的。
　　 因为可适用高速的burst加工，故现在已经成为生产的主流，而被广泛的应用。封装用基板则是利用高速burst加工，直接在纯树脂材料上加工，所以电镀前的表面处理等的高度技术及管理是必要的，因此也限定在一些特有的基板制造商。
　　 　　 Fig．1是加工法的详细。  

　　　  

Fig．2表示加工法及孔径的适用范围。
　　 几乎所有build up基板的BH（blind hole）钻孔都是使用CO2雷射来作成的，使用RCC材质的泛用build up基板，其孔径的主要尺寸约在100～125μm之间，封装相关的基板，其孔径约在100μm以下，最近也有要求在60μm左右的水准。最近FR-4材质的适用性也在继续的增加中。通孔TH（through hole）加工等新的应用要求也有增加中。
　　 　　 Fig．3表示孔径100μm以下的孔形成的例子。  

  

　　 根据CO2雷射试验水准可以钻孔到孔径30μm，而实用的界限约在4O～50um之间。build up基板在压合制程时，固有变形涨缩等现象，etching window和内层Pad的位置偏移会变大。因此，只要内层Pad径一变小，成品率就会下降，所以就会被极小的线宽/线距所限制。
　　 上述的window etching是同样和线路作成需要光阻涂布、曝光、显影、蚀刻而形成线路之制程，所以制程成本也是另一项课题。
　　 2.Cu direct加工法的特点
　　 Cu direct加工法是利用5～9μm薄铜箔表面处理之后，提高雷射吸收率，用CO雷射直接加工形成BH。
首先以CO雷射去除表面铜箔，露出内层上的对位点，再用CCD CAMERA来确认位置及自动补正。因为用内层对位基准来钻孔，孔位置的偏差较小而能拥有更高的精度。因此较小的Pad及fine Pitch是有可能做成的。作成铜窗的裂程也不必要，可省略蚀刻制程，所以可以降低制程的成本。电镀、线路的形成也适用CONFORMAL MASK法及LARGE WlNDOW法的制程。
　　 又因为可以2 PULSE加工，所以加工速度可以很快速。另外日立也开发出高PEAK power、短 PULSE的MODULATION STEPPULSE及TOP HAT BEAM，可得到和目前加工法一样的孔品质等特点。
　　 3.Cu direct如工法的课题
　　 在光泽面的铜表面有低的CO雷射吸收率（2～3%），所以在12～18m的表面铜箔导体层的增层上，很难形成实用的盲孔。也就是如此，必须要用大约10倍的绝缘层能量才有办法把表面铜箔分解去除。表面铜箔贯通后多余的能量会被绝缘层所吸收而在孔入口的铜箔表面下，形成undercut。另外因为要提高内层铜箔导体层Peeling的强度，内层铜箔表面被粗化，进而雷射吸收率变高、温度大大的上升而造成会贯通内层铜箔导体层。
　　 薄化表面铜箔及表面处理以提高雷射吸收率，利用接近绝缘层约分解能量，使用CO2雷射也可以在表面铜箔和绝缘层上顺利的作成盲孔。
　　 另外为了确保加工的信赖性，日立更是开发出适用的TOP HAT BEAM、MODULATION STEP PULSE等功能。
　　 4.cu direct加工用薄铜箔
　　 为达到直接铜箔加工孔形安定的必要因素即除去铜箔的能量和绝缘层的能量尽可能的接近。表面铜箔能量吸收会因表面粗化使得表面积和反射回数增加，也会因薄铜箔的低热容量化、低热传导层伴随著温度上升而吸收率增加。如Fig．4所示，是被应用在直接铜箔加工铜箔表面的实体。

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