利用激光技术提高电子封装效率的研究

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1、高密度封装基板制造中成孔缺陷及解决摘要：微细孔是高密度印制板封装质量的重要基础，由于孔径要求极小，普遍采用激光技术成孔。而印制板的材料结构差异很大，在采用激光加工吋有吋会出现孔型和孔表面凸起的缺陷，使得后续工艺无法进行。为了解决这一问题，本文从脉冲光源出发，提出改进方案。关键词：封装基板；微细孔制造；激光脉冲1引言高密度基板是电子封装的基础，在基板上需加工出大量的微细孔，用于实现多层板内电路的导通和板血元器件的固定。这些微细孔多采用激光技术制造。这是一项新兴的技术，在应用过程屮会出现一些机械钻孔方法不曾出现的问

2、题，本文通过对激光成孔产生的缺陷分析，讨论提高基板的制造效率。用丁•微孔加工的激光按其工作介质可分为波长为9.4屮n~10.6

3、irn的CO2激光和波长为351mn〜355nm的YAG激光。由于封装基板是多层板设计，它由绝缘树脂掺以玻璃纤维材料相隔，其间插入铜箔导电层，再经层压黏合而成，每一种材料的对激光的吸收有很大的不同。从图1可以看出处于紫外波长的YAG激光不论对铜箔和树脂基材都有很好的吸收率，因此应用YAG激光对印制基板打孔是微细孔加工一个趋势。图12孔缺陷原因分析在使用YAG激光打孔后时常会出现铜箔突起

4、和孔内树脂烧蚀过多形成如图2所示的孔型，这对于Z后基板的加工是很不利的，会引起板的翘起和无法形成导通孔等后果。如果处理不好会引起整块板的报废，影响加工效率。为了解这一问题的成因可以从打孔机理和基板材料性质来分析。图2激光打孔过程中总是希望尽快使材料加热和汽化。因此打孔初始瞬间应引入一个持续时问很短、峰值功率很高的尖峰脉冲。在这个起始脉冲以后，能量的传输在很大程度上已不依赖激光的波反和材料的表面状态。打孔光束采用的是多脉冲激光,这种光束打孔的重要特性在于能够利用一组短脉冲进行打孔，这些短脉冲的重复周期远远大于材料

5、的冷却时间。小孔从辐照到成孔时间不超过l/10s,脉冲次数不超过10次。打孔波形如图3(a)所示。为使激光能顺利烧蚀表面铜箔，在打孔瞬间光束照射在其上的功率密度高达106w/cmJ〜lO'w/cn?。这表明在光斑的屮心温度远高于铜箔1084°C的熔化温度，而铜箔下绝缘树脂层的汽化温度只有525°Co一旦铜箔被烧蚀，光束即变为向树脂绝缘层打孔，孔径基本确定。而从图3(a)可知脉冲在铜箔之后功率密度没有降低。在较高的光强照射下，树脂対激光的吸收也较高。升温后可在一定深度处发生热分解放出气体，产生膨胀。气体的膨胀速度

6、高达100m/s,其产生的压力只能从孔口处释放同时将熔化物质抛出。在气体膨胀压力和热应力作用下，会发生层间脱离，使热阻增大加剧了气体膨胀。当小孔内部的气体压力累积到一定时又不能很快从孔口泻出，而会对孔壁继续烧蚀，最终会猛烈的向外爆发，形成自内向外对铜箔的冲击即形成基板突起和孔形缺陷。眛冲功直kw3解决方法从以上分析可知，小孔缺陷同脉冲激光的波形、脉冲次数、功率密度和基板材料性质有关。树脂材料的性能一时无法改变，只能通过修改激光束参数来调整。具体调整方法是：通过激光调Q技术可将脉冲光束调整为形如图3(b)的脉冲形

7、状，这样通过前端的高功率密度可以快速的将表而铜箔去除，而对于Z后的绝缘树脂，采用低功率密度激光会使孔内部的树脂表面形成一层很薄的碳化层，可以起到隔热的作用，可暂时阻挡激光对后面材料的烧蚀。这样可以使孔内树脂汽化速度减慢，蒸发气压得不到有效的累积，也就无法対孔壁及铜箔形成冲击。而且，在脉冲结束之后，由于高分子树脂的导热率很低，小孔中某些部位的温度得不到有效传导，还会继续热分解，这样使得打孔时间并不会缩短许多，并不会对加工效率有很大影响。4结束语(1)在对印制板的微细孔加工当中対基板的质量要求很高，应尽量提高表面铜

8、箔与绝缘层的粘合能力，以抵抗打孔时内部出现的高压。(2)实验表明在利用调Q技术得到如图3(b)的脉冲波形后能形成较好的孔型，避免了印制板制造屮的不良率，提髙了制造效率。