[发明专利]一种减少或去除孔口悬铜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电路板加工工艺技术领域，尤其是涉及一种减小或去除印制电路板和封装基板制作中在钻孔后孔口悬铜的方法。

背景技术

现有技术中，在印制电路板和封装基板的制作工艺中，为了实现层间的互联，一般先进行钻孔，然后去胶渣，再进行化学镀和电镀。通常钻孔包括机械钻孔和激光钻孔。

激光钻孔通常采用以下几种方法进行：

方法一：开大铜窗+二氧化碳激光钻孔，一般称为large window方法。开大铜窗是用化学蚀刻的方法将需要进行激光钻孔的区域的表层的铜层蚀刻掉，蚀刻掉的区域的直径比需要钻孔的孔径大，然后在露出的基材上用激光进行钻孔，激光钻孔的光斑直径与需要钻孔的孔径一样大。其一般步骤为：芯板制作——层压介质层和铜箔——贴干膜——曝光——显影——蚀刻开大铜窗——激光钻孔——去胶渣——电镀。

这种方法由于激光不接触到表层的铜，因此没有孔口悬铜的问题，但是由于激光钻孔之前需要进行图形转移和蚀刻等，有层间对位的问题，而且由于开铜窗区域和未开铜窗区域的铜层的高度差，孔的焊盘必须做到比铜窗大，限制了布线密度的提高。而随着电子产品的功能不断增强，电子产品向轻薄短小的方向发展，对产品精细化程度的要求也越来越高，孔的直径和焊盘的直径越来越小，因此，此方法在高端精细线路产品上应用很少。另外该工艺工序复杂，增加了加工时间和成本。

方法二：开等大铜窗+二氧化碳激光钻孔，一般称为conformal mask方法，是用化学蚀刻的方法将需要进行激光钻孔的区域的表层的铜层蚀刻掉，蚀刻掉的区域的直径与需要钻孔的孔径一样大，然后再露出的基材上用激光进行钻孔，但是激光钻孔的光斑直径比铜窗直径大，其一般步骤为：芯板制作——层压介质层和铜箔——贴干膜——曝光——显影——蚀刻开等大铜窗——激光钻孔——去胶渣——电镀。

这种方法可以避免焊盘必须做得很大的缺陷，但是由于激光钻孔的光圈直径比铜窗直径大，在孔口会产生孔口悬铜问题。在采用conformal mask进行盲孔加工时，盲孔孔径主要取决于铜窗开口制作，因为干膜价格、DES蚀刻条件以及激光能力的限制，采用conformal mask进行加工时，可加工最小盲孔孔径一般为3mil是符合竞争成本的，若盲孔的孔径再小，则conformal mask成本将大幅提升，且产品良率不高。

方法三：二氧化碳激光直接钻孔。二氧化碳激光直接钻孔过程与conformal mask盲孔加工工艺不同，首先对层压后的铜箔进行减薄以及棕化或粗化处理，以增加铜箔对激光的吸收，然后用二氧化碳激光进行烧蚀，在铜面形成一定的孔径的铜窗，然后继续对介质层进行烧蚀。激光直接钻孔的能量一般比conformal mask的盲孔加工工艺高。二氧化碳激光直接钻孔一般步骤为：芯板制作——层压介质层和铜箔——铜表面处理——激光直接钻孔——去胶渣——电镀。

这种方法不需要进行干膜和蚀刻开铜窗处理，简化了工艺并节省了成本，但是激光直接钻孔中对介质层进行烧蚀时，激光钻孔的光圈直径比预先烧蚀出的铜窗直径大，在孔口也会产生孔口悬铜问题。

方法四：UV激光钻孔。UV激光直接打孔一般步骤为：芯板制作——层压介质层和铜箔——铜表面处理——UV激光钻孔——去胶渣——电镀。

UV激光直接钻孔中对外层铜进行烧蚀时，内层基材也会受热，因此也可能会在孔口产生孔口悬铜问题。

孔口悬铜的定义为：孔口悬铜1是外层铜箔2在孔口处，下方没有基材3支撑而悬空的部分。参见图1和图2。

对机械钻孔而言，机械钻孔后通常需要对通孔进行去胶渣处理，去胶渣处理后孔内孔径变大，而孔口铜箔直径不变，导致铜箔悬于孔口形成孔口悬铜。另外不当的机械钻孔参数也会导致铜箔悬于孔口形成孔口悬铜。对激光钻孔而言，除方法一外，方法二，方法三，方法四中激光都会接触到表层的铜层，由于激光光圈边缘处由于能量偏低，其接触的铜层不一定能被完全烧蚀掉，而这些位置铜层下方的基材却由于受热会烧蚀掉，从而使得这些位置的铜层变成孔口悬铜。此外钻孔工序后的去胶渣清除孔内的树脂时，铜的腐蚀是很小的，因此孔口悬铜的尺寸将增加。已经出现孔口悬铜的孔经过去胶渣后，孔口悬铜会更加严重。另外不当的激光钻孔也会导致孔口过量的树脂缺失而形成孔口悬铜。

孔口悬铜的出现，将使得孔口的直径和面积减小，去胶渣，化学镀铜，电镀等工序的药水在孔内部不能充分交换，从而出现以下问题。

在去胶渣工序中，孔内部药水不能充分交换，将导致孔内胶渣去除不干净，通孔出现树脂残留导致的内层互联面分离14，参见图3，盲孔出现孔底树脂残留导致的孔底裂缝12,，参见图4。