激光钻孔技术介绍与讨论
雷射成孔的商用机器,市场上大体可分为:紫外线的 Nd:YAG
雷射机(主要供应者为美商 ESI 公司);红外线的 CO2
雷射
机(最先为 Lumonics,现有日立、三菱、住友等);以及兼
具 UV/IR 之变头机种(如 Eecellon 之 2002 型)等三类。前
者对 3mil 以下的
微孔很有利,但成孔速度却较慢。次者对
4~8mil 的微
盲孔制作最方便,量产速度约为 YAG 机的十倍,
后者是先用 YAG 头烧掉全数孔位的铜皮,再用 CO2 头烧掉
基材而成孔。若就行动电话的机手机板而言,CO2
雷射对欲
烧制 4~6mil 的微
盲孔最为适合,症均量产每分钟单面可烧
出 6000 孔左右。至於速度较的 YAG
雷射机,因 UV 光束之
能量强且又集中故可直接打穿
铜箔,在无需“开铜窗”(
Conformal Mask)之下,能同时烧掉
铜箔与基材而成孔,一
般常用在各式“对装载板”(Package Substrste)4mil 以下的
微孔,若用於手机板的 4~6mil
微孔似乎就不太经济了。以
下即就
雷射成孔做进一进步的介绍与讨论。
1.
雷射成孔的原理
雷射光是当:“射线”受到外来的刺激,而增大能量下所激发
的一种强力光束,其中红外光或可见光者拥有热能,紫外光
则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射(Refliction)
吸收(Absorption)及穿透(Transmission)等三种现象,
其中只有被吸收者才会发生作用。而其对板材所产生的作用
又分为热与光化两种不同的反应,现分述於下:
1.1 光热
烧蚀 Photothermal Ablation
是指某
雷射光束在其红外光与可见光中所夹帮的热能,被板
材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物,而将之去除成孔
的原理,称为“光热
烧蚀”。此
烧蚀的副作用是在孔壁上的有
被烧黑的炭化残渣渣(甚至孔缘
铜箔上也会出现一圈高熟造
成的黑氧化铜屑),需经后制程 Desmear 清除,才可完成牢
固的
盲孔铜壁。
1.2 光化裂蚀 Photochemical Ablation
是指紫外领域所具有的高光子能量(Photon Energy),可将
长键状高分子有机物的化学键(Chemical Bond)予以打断,
於是在众多碎粒造成体积增大与外力抽吸之下,使板材被快
速移除而成孔。本反应是不含熟烧的“冷作”(Cold Process),