一種基于激光鉆孔直接孔金屬化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于激光鉆孔直接孔金屬化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子設(shè)備要求的不斷提高，作為電子設(shè)備電氣功能實(shí)現(xiàn)載體的印制電路板也在不斷發(fā)展，根據(jù)印制電路行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r報(bào)告的市場銷售所占比例中，單面板和雙面板已不到10%，而多層板如HDI，多層撓性電路板等則占了一半以上。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)各層電路的電氣連接，多層電路板通常使用孔金屬化工藝。孔金屬化是在電路板銅箔之間的介電材料如聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂等材料上鉆孔，并在鉆出的孔壁鍍上一層銅，實(shí)現(xiàn)兩層或多層銅箔線路之間的導(dǎo)通?；诨瘜W(xué)鍍工藝的孔金屬化是一種比較傳統(tǒng)的孔金屬化工藝。這個(gè)工藝一般包括如下步驟:鉆孔一去鉆污一水洗一粗化一催化(活化)一水洗一化學(xué)鍍銅一水洗一電鍍銅一水洗一干燥。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝十分成熟，但是較為復(fù)雜，并且多套化學(xué)工序的使用，消耗了大量藥品并造成環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝方便簡單，無需消耗大量化學(xué)藥品而節(jié)能環(huán)保，得到的金屬化層附著性能較好的基于激光鉆孔直接孔金屬化的方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括以下步驟:
(1)對(duì)覆銅板進(jìn)行棕化處理；
(2)使用激光定位鉆孔，并將孔處銅箔熔化使其覆蓋孔壁；
(3 )酸洗，整孔后進(jìn)行全板電鍍，增加孔壁鍍銅厚度。
[0006]進(jìn)一步的，所述方法還包括
(4)整孔，對(duì)酸洗后的基材進(jìn)行等離子體整孔，除去鉆孔時(shí)帶來的有機(jī)殘?jiān)?br> (5)電鍍，對(duì)整孔后的基材進(jìn)行整板電鍍，以滿足電路板對(duì)銅箔厚度和孔壁銅層厚度的要求。
[0007]進(jìn)一步的，在進(jìn)行步驟(I)之前，先對(duì)所述覆銅板進(jìn)行蝕刻減薄，得到合適銅箔厚度后再進(jìn)行微棕化處理。
[0008]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中采用的是C02激光加工設(shè)備。
[0009]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，孔位處有機(jī)材料汽化前應(yīng)逐漸增大激光功率，而當(dāng)有機(jī)材料汽化，鉆孔孔位形成后應(yīng)逐漸較小激光功率。
[0010]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，激光定位鉆孔最初脈沖能量控制在6-10 mJ，聚焦高度120-130 mm，激光頻率控制在5000-6000 Hz ;經(jīng)過15 ms達(dá)到最高功率時(shí)，脈沖能量逐漸控制在10 mJ，聚焦高度逐漸控制在120 mm，激光頻率逐漸控制在5000 Hz;鉆孔周期末，脈沖能量逐漸控制在6 mJ，聚焦高度逐漸控制在120 _，激光頻率逐漸控制在5600 Hz0
[0011]進(jìn)一步的，所述步驟(3)中采用的是對(duì)單質(zhì)銅無損傷而對(duì)銅的氧化物去除性較好的酸類。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用基底有機(jī)材料和銅箔汽化溫度的較大差異，提出了一種在覆銅板鉆孔的同時(shí)對(duì)孔壁進(jìn)行金屬化的新工藝，這種工藝可以避免使用化學(xué)鍍銅，減少了化學(xué)藥品成本和環(huán)境污染的問題，同時(shí)縮短了工藝步驟，降低了工序成本，而且得到的金屬化層附著性能較好。
【附圖說明】
[0013]圖1是未作處理的覆銅雙面板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是對(duì)銅箔進(jìn)行棕化處理的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是激光鉆孔的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是孔位銅箔熔化的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是孔位銅箔下陷的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是鉆孔并金屬化完成的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是整板電鍍的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面根據(jù)【具體實(shí)施方式】來進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施實(shí)例只是為了更好地將本發(fā)明技術(shù)原理闡釋清楚，并不代表本發(fā)明只能限制使用該實(shí)施實(shí)例。
[0015]實(shí)施例一:
本實(shí)施例是利用雙面覆銅軟板作為基底材料，并實(shí)現(xiàn)盲孔金屬化，達(dá)到電氣連接的目的，具體包括以下步驟:
a.如圖1所示，選擇市場上常用的聚酰亞胺雙面覆銅板作為基材，并切割成適合加工的尺寸；
b.如圖2所示，對(duì)聚酰亞胺雙面覆銅軟板板進(jìn)行微棕化處理，棕化處理的條件為:用
0.5 m/min的速度過一遍棕化線，使得銅箔的厚度達(dá)到6-7 mm，銅箔較厚的覆銅板需要蝕刻減薄后再棕化，棕化的目的是為了讓銅箔能夠吸收C02激光能量；
c.如圖3所示，將棕化后的覆銅板置于C02激光加工設(shè)備中，使用激光定位鉆孔，并控制激光鉆孔參數(shù)，使孔位銅箔熔化下陷，孔位有機(jī)介質(zhì)受熱汽化，激光作用結(jié)束后孔壁留有一層薄銅層。具體是將覆銅板置于激光加工設(shè)備中，設(shè)備輸入激光操作文件后，對(duì)覆銅板進(jìn)行激光鉆孔，同時(shí)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)激光功率輸出，最初脈沖能量控制在10-15 mJ，聚焦高度控制在120-130 mm，激光頻率控制在5000-6000 Hz;經(jīng)過15 ms達(dá)到最高功率時(shí)，脈沖能量逐漸控制在15 mJ，聚焦高度逐漸控制在120 _，激光頻率逐漸控制在5000 Hz ;鉆孔周期末，脈沖能量逐漸控制在10 mJ，聚焦高度逐漸控制在120 mm，激光頻率逐漸控制在5600 Hz ；
d.如圖4所示，酸洗，除去微棕化在銅箔表面留下的氧化層，需要選擇對(duì)單質(zhì)銅無損傷而對(duì)銅的氧化物去除性較好的酸類，以確?？妆阢~層的可靠性，本實(shí)例選用稀鹽酸作酸洗劑；
e.如圖5所示，整孔，由于激光作用會(huì)帶來鉆污，利用等離子體可以對(duì)孔壁進(jìn)行清潔，等離子體處理時(shí)間為30min ；
f.如圖6所示，整板電鍍，由于選用的是銅箔厚度較薄的覆銅板，或者經(jīng)過了蝕刻減薄處理，需要對(duì)覆銅板整體電鍍；鉆孔孔壁的金屬化銅層也需要加厚以滿足電路板制程要求；
g.如圖7所示，電鍍完成后，水洗干燥進(jìn)入下一道工序。
[0016]實(shí)施例二:
本實(shí)施例是利用環(huán)氧樹脂玻璃纖維布作為基底的雙面覆銅板，并實(shí)現(xiàn)盲孔金屬化，達(dá)到電氣連接的目的，具體包括以下步驟:
a.如圖1所示，選擇市場上常用的FR-4雙面覆銅板作為基材，并切割成適合加工的尺寸；
b.如圖2所示，對(duì)覆銅硬板進(jìn)行微棕化處理，棕化處理的條件為:用0.5 m/min的速度過一遍棕化線，使得銅箔的厚度達(dá)到6-7 mm，銅箔較厚的覆銅板需要蝕刻減薄后再棕化，棕化的目的是為了讓銅箔能夠吸收C02激光能量；
c.如圖3所示，將棕化后的覆銅板置于C02激光加工設(shè)備中，使用激光定位鉆孔，并控制激光鉆孔參數(shù)，使孔位銅箔熔化下陷，孔位有機(jī)介質(zhì)受熱汽化，激光作用結(jié)束后孔壁留有一層薄銅層，具體是將覆銅板置于激光加工設(shè)備中，設(shè)備輸入激光操作文件后，對(duì)覆銅板進(jìn)行激光鉆孔，同時(shí)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)激光功率輸出，最初脈沖能量控制在15-20 mJ，聚焦高度控制在120-130 mm，激光頻率控制在5000-6000 Hz;經(jīng)過15 ms達(dá)到最高功率時(shí)，脈沖能量逐漸控制在20 mJ，聚焦高度逐漸控制在120 mm，激光頻率逐漸控制在5000 Hz ;鉆孔周期末，脈沖能量逐漸控制在15 mJ，聚焦高度逐漸控制在120 _，激光頻率逐漸控制在5600 Hz ；
d.如圖4所示，酸洗，除去微棕化在銅箔表面留下的氧化層，需要選擇對(duì)單質(zhì)銅無損傷而對(duì)銅的氧化物去除性較好的酸類，以確保孔壁銅層的可靠性，本實(shí)例選用稀鹽酸作酸洗劑；
e.如圖5所示，整孔，由于激光作用會(huì)帶來鉆污，利用等離子體可以對(duì)孔壁進(jìn)行清潔，等離子體處理時(shí)間為30min ；
f.如圖6所示，整板電鍍，由于選用的是銅箔厚度較薄的覆銅板，或者經(jīng)過了蝕刻減薄處理，需要對(duì)覆銅板整體電鍍；鉆孔孔壁的金屬化銅層也需要加厚以滿足電路板制程要求；
g.如圖7所示，電鍍完成后，水洗干燥進(jìn)入下一道工序。
[0017]上述兩個(gè)實(shí)例可以看出，可以應(yīng)用本發(fā)明方法的覆銅板種類很多，包括但不限于常見的各種軟硬覆銅板。
[0018]上述兩種實(shí)例對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)的說明，但不不意味著本發(fā)明僅僅局限于這兩種實(shí)例。在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的情況下，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和變形在本發(fā)明權(quán)利要求和技術(shù)之內(nèi)，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光鉆孔直接孔金屬化的方法，其特征在于:它包括以下步驟: (1)對(duì)覆銅板進(jìn)行棕化處理； (2)使用激光定位鉆孔，并將孔處銅箔熔化使其覆蓋孔壁； (3 )酸洗，整孔后進(jìn)行全板電鍍，增加孔壁鍍銅厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光鉆孔直接孔金屬化的方法，其特征在于:所述方法還包括 (4)整孔，對(duì)酸洗后的基材進(jìn)行等離子體整孔，除去鉆孔時(shí)帶來的有機(jī)殘?jiān)? (5)電鍍，對(duì)整孔后的基材進(jìn)行整板電鍍，以滿足電路板對(duì)銅箔厚度和孔壁銅層厚度的要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光鉆孔直接孔金屬化的方法，其特征在于:在進(jìn)行步驟(I)之前，先對(duì)所述覆銅板進(jìn)行蝕刻減薄，得到合適銅箔厚度后再進(jìn)行微棕化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光活化技術(shù)的孔金屬化方法，其特征在于:所述步驟(2)中采用的是C02激光加工設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光鉆孔直接孔金屬化的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，孔位處有機(jī)材料汽化前應(yīng)逐漸增大激光功率，而當(dāng)有機(jī)材料汽化，鉆孔孔位形成后應(yīng)逐漸較小激光功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于激光鉆孔直接孔金屬化的方法,其特征在于:所述步驟(2)中，激光定位鉆孔最初脈沖能量控制在6-10 mJ，聚焦高度120-130 mm，激光頻率控制在5000-6000 Hz;經(jīng)過15 ms達(dá)到最高功率時(shí)，脈沖能量逐漸控制在10 mJ，聚焦高度逐漸控制在120 _，激光頻率逐漸控制在5000 Hz ;鉆孔周期末，脈沖能量逐漸控制在6 mj,聚焦高度逐漸控制在120 _，激光頻率逐漸控制在5600 Hz0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光活化技術(shù)的孔金屬化方法，其特征在于:所述步驟(3)中采用的是對(duì)單質(zhì)銅無損傷而對(duì)銅的氧化物去除性較好的酸類。
【專利摘要】本發(fā)明公開并提供了一種工藝方便簡單，無需消耗大量化學(xué)藥品而節(jié)能環(huán)保，得到的金屬化層附著性能較好的基于激光鉆孔直接孔金屬化的方法。該方法包括：對(duì)銅箔進(jìn)行表面粗化處理；使用激光鉆孔，并將孔位處銅箔熔化塌陷使其覆蓋孔壁；酸洗，整孔后進(jìn)行全板電鍍，完成孔的金屬化。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是將鉆孔和孔壁金屬化工序合為一步，孔壁金屬層連接性能優(yōu)異，降低了工藝成本，提高了生產(chǎn)效率，而且無需消耗大量化學(xué)藥品而節(jié)能環(huán)保。
【IPC分類】H05K3-42
【公開號(hào)】CN104661450
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510084217
【發(fā)明人】何波, 向勇, 張庶, 陸云龍
【申請(qǐng)人】珠海元盛電子科技股份有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月16日