新CO2雷射直接铜箔加工技术

文章摘要： 三井金属所制表面粗化MTM5m的薄铜箔，日矿 METERIAL所制表面粗化、表面附加LD9μm低导热的薄铜箔。再者，5～9μm的薄铜箔，基板制造者也可以既有的蚀刻设备可由12～18μm的铜箔蚀刻（ETCHINGDOWN）取得。再者表面粗化也有可能透过基板制造者以既有的设备作内层表面粗化用的黑化处理、MULTI BOND处理、ETCHING BOND处理、α-Prep处理及BOND FILE处理做成，以波长9.4μm的雷射光照射时的能量吸收率依据表面材质的构造而有20～30%的差别。 5.材料去除的特性 铜表面在雷射光照射後，含在表面微小的凸部和凹部形成微小热污点，且有熔融现象产生，铜一

新CO2雷射直接铜箔加工技术,标签：机械加工工艺流程,机械加工工艺基础,http://www.88dzw.com
　　 三井金属所制表面粗化MTM5m的薄铜箔，日矿
　　 METERIAL所制表面粗化、表面附加LD9μm低导热的薄铜箔。再者，5～9μm的薄铜箔，基板制造者也可以既有的蚀刻设备可由12～18μm的铜箔蚀刻（ETCHINGDOWN）取得。再者表面粗化也有可能透过基板制造者以既有的设备作内层表面粗化用的黑化处理、MULTI BOND处理、ETCHING BOND处理、α-Prep处理及BOND FILE处理做成，以波长9.4μm的雷射光照射时的能量吸收率依据表面材质的构造而有20～30%的差别。
　　 5.材料去除的特性
　　 铜表面在雷射光照射後，含在表面微小的凸部和凹部形成微小热污点，且有熔融现象产生，铜一到达蒸发温度後，将食有气化现象发生，且被微粒子化飞散到四周围，反应时间从数μs到10μs，由於这样铜箔几乎都会被直接除去，而在孔的入口处附近被熔融。因为已经被气化成粒状的飞散物会如同机械性剥落般的被去除掉，紧接著的光束在孔入口处继续加工。故而孔边的温度些许上升，而能量的分布是呈现急峻的，所以top hat beam的短脉冲加工是必要的。因而可以得到接近雷射光束的孔径又有较小的over hang现象。纵使添加filer或是Hi-Tg树脂的材料，也显现出较佳的加工效果。
　　 　　 Fig.5所示为不同的铜箔表面处理其脉冲能量与孔形成的状态。  

　　 　　 Fig.6所示为铜箔表面处理对加工性的改善。  

　　 以multi bond处理後5～7μm厚度的铜箔，加工120～123μm的孔，脉冲能量约在10～15ml，其孔径变不大且非常安定。能量若超过15ml，加工孔壁会有较膨胀的现象发生。
　　 6.孔周围的温度上升由于加工能量会在材料内部产生热，但几乎都会蒸发掉，只有一部份会扩散至孔的周围。孔入口周围及孔底的温度上升，在表面的能量吸收率和脉冲模式有很大的影响，较短的脉冲宽度影响较小。而在孔入口周边产生的铜箔突出，可藉由铜蚀工程将之去除掉。  
　　 7.TOP HAT分布
　　 　　 Fig．7是top hat的分布模拟呈现。  

  

　　 使用TOP HAT PULSE，较大能量的第一脉冲是适用于表面铜箔和绝缘层的去除，较小能量的第二脉冲是被使用于孔形的修整与孔底残留绝缘层的除去。利用独特专利的modulation step pulse加工技术，短脉冲高能量加工是可被应用的，因此可以抑制孔入口处周边的温度上升速度。
　　 8.Modulation step pulse
　　 RF雷射的激发震荡是非常安定的，但有所谓的脉冲扬起与脉冲下缘时之能量变化的物理现象，因此一般CO2雷射将其最小实用之脉冲设定在5μs以上；又脉冲能量是从脉冲扬起区和稳定区以及30～40μs的脉冲尾端而形成，因此实际最小的脉冲也有30～40μs。利用modulation step pulse技术，可以控制实用最小脉冲幅度在1μs。而5-10us的脉冲宽幅有较以往的脉冲能量奇更高且更有效的能量。换而言之，即使同样的脉冲宽幅可以除去量亦变大，但事实上短脉冲能减少热影响。
　　 　　 Fig．8所示代表
　　 　　 MODE A（BURST加工MODE）采STEP PULSE2 PULSE加工于树脂。
　　 　　 MODE B是CYCLE MODE；
　　 　　 MODE C是CYCLE/BURST CONBINATION MODE。
　　 　　 可设定脉冲宽幅、脉动SHOOT数、第一个SHOT、第二个SHOT脉动以及第三个SHOT。
　　 　　 高速加工的MODE A主要是用来作树脂直接加工、LARGE WXNDOW等用途。
　　 　　 MODE B、MODE C主要是用来CONFORMAL加工之用。  

  

　　 9．直接铜箔加工成孔之结果
　　 （TOP HAT BEAM和MODULATION STEP PULSE）如 Fig．9所示对於MTM材料盲孔加工的结果。
　　 　　 Fig.10所示是孔径O.1mmFR-4材料用直接铜箔TH加工BT的例子和孔径400μm直接加工例子。
　　 和玻璃纤维密度无关、孔形安定、无纤维突出物及溶解状况、粗糙度良好。  

  

　　 10.高效能雷射加工
　　 实际的加工时间中，GALVANO移动时间和台面移动时间是占大部分，但若是采用最佳化的轴间距的双光束构造的雷射加工机，其实际加工时间会因而减半。以分光方式输出成两光束，能量的差异含成为加工信赖性的变因；日立双轴雷射加工机器由于采用脉冲整形器作光的转换切换，两光束的能量是固定不变的，加工条件亦同于单轴机器。由于从树脂直接加工至FR-4的材料皆适用的特点因而急遽地被多数厂商开始采用。
Fig.11是Two Beam CO2 System的示意图。

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