一种基于激光钻孔直接孔金属化的方法.pdf

本发明公开并提供了一种工艺方便简单，无需消耗大量化学药品而节能环保，得到的金属化层附着性能较好的基于激光钻孔直接孔金属化的方法。该方法包括：对铜箔进行表面粗化处理；使用激光钻孔，并将孔位处铜箔熔化塌陷使其覆盖孔壁；酸洗，整孔后进行全板电镀，完成孔的金属化。这种方法的优点是将钻孔和孔壁金属化工序合为一步，孔壁金属层连接性能优异，降低了工艺成本，提高了生产效率，而且无需消耗大量化学药品而节能环保。

权利要求书1.  一种基于激光钻孔直接孔金属化的方法，其特征在于：它包括以下步骤：  （1）对覆铜板进行棕化处理；  （2）使用激光定位钻孔，并将孔处铜箔熔化使其覆盖孔壁；  （3）酸洗，整孔后进行全板电镀，增加孔壁镀铜厚度。2.  根据权利要求1所述的一种基于激光钻孔直接孔金属化的方法，其特征在于：所述方法还包括  （4）整孔，对酸洗后的基材进行等离子体整孔，除去钻孔时带来的有机残渣；  （5）电镀，对整孔后的基材进行整板电镀，以满足电路板对铜箔厚度和孔壁铜层厚度的要求。3.  根据权利要求1所述的一种基于激光钻孔直接孔金属化的方法，其特征在于：在进行步骤（1）之前，先对所述覆铜板进行蚀刻减薄，得到合适铜箔厚度后再进行微棕化处理。4.  根据权利要求1所述的一种基于激光活化技术的孔金属化方法，其特征在于：所述步骤（2）中采用的是CO2激光加工设备。5.  根据权利要求1所述的一种基于激光钻孔直接孔金属化的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，孔位处有机材料汽化前应逐渐增大激光功率，而当有机材料汽化，钻孔孔位形成后应逐渐较小激光功率。6.  根据权利要求5所述的一种基于激光钻孔直接孔金属化的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，激光定位钻孔最初脉冲能量控制在6-10 mJ，聚焦高度120-130 mm，激光频率控制在5000-6000 Hz；经过15 ms达到最高功率时，脉冲能量逐渐控制在10 mJ，聚焦高度逐渐控制在120 mm，激光频率逐渐控制在5000 Hz；钻孔周期末，脉冲能量逐渐控制在6 mJ，聚焦高度逐渐控制在120 mm，激光频率逐渐控制在5600 Hz。7.  根据权利要求1所述的一种基于激光活化技术的孔金属化方法，其特征在于：所述步骤（3）中采用的是对单质铜无损伤而对铜的氧化物去除性较好的酸类。

说明书一种基于激光钻孔直接孔金属化的方法
技术领域
本发明涉及一种基于激光钻孔直接孔金属化的方法。
背景技术
随着电子设备要求的不断提高，作为电子设备电气功能实现载体的印制电路板也在不断发展，根据印制电路行业发展状况报告的市场销售所占比例中，单面板和双面板已不到10%，而多层板如HDI，多层挠性电路板等则占了一半以上。
为了实现各层电路的电气连接，多层电路板通常使用孔金属化工艺。孔金属化是在电路板铜箔之间的介电材料如聚酰亚胺、环氧树脂等材料上钻孔，并在钻出的孔壁镀上一层铜，实现两层或多层铜箔线路之间的导通。基于化学镀工艺的孔金属化是一种比较传统的孔金属化工艺。这个工艺一般包括如下步骤：钻孔→去钻污→水洗→粗化→催化（活化）→水洗→化学镀铜→水洗→电镀铜→水洗→干燥。这种方法的优点是工艺十分成熟，但是较为复杂，并且多套化学工序的使用，消耗了大量药品并造成环境污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺方便简单，无需消耗大量化学药品而节能环保，得到的金属化层附着性能较好的基于激光钻孔直接孔金属化的方法。
    本发明所采用的技术方案是：本发明包括以下步骤：
   （1）对覆铜板进行棕化处理；
   （2）使用激光定位钻孔，并将孔处铜箔熔化使其覆盖孔壁；
   （3）酸洗，整孔后进行全板电镀，增加孔壁镀铜厚度。
    进一步的，所述方法还包括
   （4）整孔，对酸洗后的基材进行等离子体整孔，除去钻孔时带来的有机残渣；
   （5）电镀，对整孔后的基材进行整板电镀，以满足电路板对铜箔厚度和孔壁铜层厚度的要求。
进一步的，在进行步骤（1）之前，先对所述覆铜板进行蚀刻减薄，得到合适铜箔厚度后再进行微棕化处理。
进一步的，所述步骤（2）中采用的是CO2激光加工设备。
    进一步的，所述步骤（2）中，孔位处有机材料汽化前应逐渐增大激光功率，而当有机材料汽化，钻孔孔位形成后应逐渐较小激光功率。
    进一步的，所述步骤（2）中，激光定位钻孔最初脉冲能量控制在6-10 mJ，聚焦高度120-130 mm，激光频率控制在5000-6000 Hz；经过15 ms达到最高功率时，脉冲能量逐渐控制在10 mJ，聚焦高度逐渐控制在120 mm，激光频率逐渐控制在5000 Hz；钻孔周期末，脉冲能量逐渐控制在6 mJ，聚焦高度逐渐控制在120 mm，激光频率逐渐控制在5600 Hz。
    进一步的，所述步骤（3）中采用的是对单质铜无损伤而对铜的氧化物去除性较好的酸类。
本发明的有益效果是：本发明利用基底有机材料和铜箔汽化温度的较大差异，提出了一种在覆铜板钻孔的同时对孔壁进行金属化的新工艺，这种工艺可以避免使用化学镀铜，减少了化学药品成本和环境污染的问题，同时缩短了工艺步骤，降低了工序成本，而且得到的金属化层附着性能较好。
附图说明
图1是未作处理的覆铜双面板的结构示意图；
图2是对铜箔进行棕化处理的结构示意图；
图3是激光钻孔的结构示意图；
图4是孔位铜箔熔化的结构示意图；
图5是孔位铜箔下陷的结构示意图；
图6是钻孔并金属化完成的结构示意图；
图7是整板电镀的结构示意图。
具体实施方式
下面根据具体实施方式来进行详细说明。以下实施实例只是为了更好地将本发明技术原理阐释清楚，并不代表本发明只能限制使用该实施实例。
实施例一：
本实施例是利用双面覆铜软板作为基底材料，并实现盲孔金属化，达到电气连接的目的，具体包括以下步骤：
a.       如图1所示，选择市场上常用的聚酰亚胺双面覆铜板作为基材，并切割成适合加工的尺寸；
b.       如图2所示，对聚酰亚胺双面覆铜软板板进行微棕化处理，棕化处理的条件为：用0.5 m/min的速度过一遍棕化线，使得铜箔的厚度达到6-7 mm，铜箔较厚的覆铜板需要蚀刻减薄后再棕化，棕化的目的是为了让铜箔能够吸收CO2激光能量；
c.        如图3所示，将棕化后的覆铜板置于CO2激光加工设备中，使用激光定位钻孔，并控制激光钻孔参数，使孔位铜箔熔化下陷，孔位有机介质受热汽化，激光作用结束后孔壁留有一层薄铜层。具体是将覆铜板置于激光加工设备中，设备输入激光操作文件后，对覆铜板进行激光钻孔，同时自动控制调节激光功率输出，最初脉冲能量控制在10-15 mJ，聚焦高度控制在120-130 mm，激光频率控制在5000-6000 Hz；经过15 ms达到最高功率时，脉冲能量逐渐控制在15 mJ，聚焦高度逐渐控制在120 mm，激光频率逐渐控制在5000 Hz；钻孔周期末，脉冲能量逐渐控制在10 mJ，聚焦高度逐渐控制在120 mm，激光频率逐渐控制在5600 Hz；
d.       如图4所示，酸洗，除去微棕化在铜箔表面留下的氧化层，需要选择对单质铜无损伤而对铜的氧化物去除性较好的酸类，以确保孔壁铜层的可靠性，本实例选用稀盐酸作酸洗剂；
e.        如图5所示，整孔，由于激光作用会带来钻污，利用等离子体可以对孔壁进行清洁，等离子体处理时间为30min；
f.         如图6所示，整板电镀，由于选用的是铜箔厚度较薄的覆铜板，或者经过了蚀刻减薄处理，需要对覆铜板整体电镀；钻孔孔壁的金属化铜层也需要加厚以满足电路板制程要求；
g.       如图7所示，电镀完成后，水洗干燥进入下一道工序。
实施例二：
本实施例是利用环氧树脂玻璃纤维布作为基底的双面覆铜板，并实现盲孔金属化，达到电气连接的目的，具体包括以下步骤：
a.       如图1所示，选择市场上常用的FR-4双面覆铜板作为基材，并切割成适合加工的尺寸；
b.       如图2所示，对覆铜硬板进行微棕化处理，棕化处理的条件为：用0.5 m/min的速度过一遍棕化线，使得铜箔的厚度达到6-7 mm，铜箔较厚的覆铜板需要蚀刻减薄后再棕化，棕化的目的是为了让铜箔能够吸收CO2激光能量；
c.        如图3所示，将棕化后的覆铜板置于CO2激光加工设备中，使用激光定位钻孔，并控制激光钻孔参数，使孔位铜箔熔化下陷，孔位有机介质受热汽化，激光作用结束后孔壁留有一层薄铜层，具体是将覆铜板置于激光加工设备中，设备输入激光操作文件后，对覆铜板进行激光钻孔，同时自动控制调节激光功率输出，最初脉冲能量控制在15-20 mJ，聚焦高度控制在120-130 mm，激光频率控制在5000-6000 Hz；经过15 ms达到最高功率时，脉冲能量逐渐控制在20 mJ，聚焦高度逐渐控制在120 mm，激光频率逐渐控制在5000 Hz；钻孔周期末，脉冲能量逐渐控制在15 mJ，聚焦高度逐渐控制在120 mm，激光频率逐渐控制在5600 Hz；
d.       如图4所示，酸洗，除去微棕化在铜箔表面留下的氧化层，需要选择对单质铜无损伤而对铜的氧化物去除性较好的酸类，以确保孔壁铜层的可靠性，本实例选用稀盐酸作酸洗剂；
e.        如图5所示，整孔，由于激光作用会带来钻污，利用等离子体可以对孔壁进行清洁，等离子体处理时间为30min；
f.         如图6所示，整板电镀，由于选用的是铜箔厚度较薄的覆铜板，或者经过了蚀刻减薄处理，需要对覆铜板整体电镀；钻孔孔壁的金属化铜层也需要加厚以满足电路板制程要求；
g.       如图7所示，电镀完成后，水洗干燥进入下一道工序。
上述两个实例可以看出，可以应用本发明方法的覆铜板种类很多，包括但不限于常见的各种软硬覆铜板。
上述两种实例对本发明做了详细的说明，但不不意味着本发明仅仅局限于这两种实例。在不脱离本发明技术原理的情况下，对其进行改进和变形在本发明权利要求和技术之内，也应属于本发明的保护范围。