CN120816166B - 封装基板镭射钻孔方法及封装基板 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种封装基板镭射钻孔方法及封装基板，封装基板包括依次层叠的第一铜层、介质层、第二铜层，方法包括：以第一激光能量进行第一钻孔操作，在第一铜层上烧蚀掉一环形区域；以第二激光能量进行第二钻孔操作，去除环形区域中间的铜盖以及部分介质层，形成盲孔，第二激光能量小于第一激光能量；以第三激光能量进行第三钻孔操作，去除盲孔底部的介质层，直至盲孔底部露出第二铜层，第三激光能量小于第二激光能量。本申请实施例的封装基板镭射钻孔方法，在满足镭射钻孔品质要求的前提下，能够提高镭射钻孔加工效率。

Description

封装基板镭射钻孔方法及封装基板

技术领域

本申请涉及封装基板加工技术领域，特别涉及一种封装基板镭射钻孔方法及封装基板。

背景技术

LCP（Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物）树脂是一种高性能的高频电路基板材料，广泛应用于5G通信、毫米波雷达、高速数据传输等封装基板领域。LCP树脂导热性差，局部易过热，同时树脂熔点较低（小于280℃），易熔融成液态流动。LCP封装基板镭射钻孔使用纳秒激光器，高峰值功率在树脂内部产生瞬时高温使树脂发生流动，从而易导致盲孔底部树脂残留和盲孔底部焊环结合力差等问题。

目前，业内常规做法为采用低镭射能量多次加工的方法进行镭射钻孔，以避免LCP树脂瞬时过热导致的品质问题。然而，这种加工方法会降低镭射钻孔加工效率。

发明内容

本申请实施例提供一种封装基板镭射钻孔方法及封装基板，能够避免封装基板的介质层瞬时过热导致的品质问题，并且能够提高镭射钻孔加工效率。

本申请实施例提供一种封装基板镭射钻孔方法，所述封装基板包括依次层叠的第一铜层、介质层、第二铜层，所述方法包括：

以第一激光能量进行第一钻孔操作，在所述第一铜层上烧蚀掉一环形区域；

以第二激光能量进行第二钻孔操作，去除所述环形区域中间的铜盖以及部分所述介质层，形成盲孔，所述第二激光能量小于所述第一激光能量；

以第三激光能量进行第三钻孔操作，去除所述盲孔底部的所述介质层，直至所述盲孔底部露出所述第二铜层，所述第三激光能量小于所述第二激光能量。

在一些实施例中，所述第二铜层形成有焊盘，所述以第二激光能量进行第二钻孔操作之前，还包括：

确定待加工的盲孔底部的焊盘类型；

根据所述焊盘类型确定对应的所述第二激光能量、所述第三激光能量。

在一些实施例中，所述焊盘类型包括独立焊盘、非独立焊盘、焊盘组合、大铜面焊盘；

所述独立焊盘周围为封闭的蚀刻区，所述蚀刻区无线路连接；

所述非独立焊盘上连接有向外延伸的线路；

所述焊盘组合包括多个依次连接的焊盘；

所述大铜面焊盘的铜面面积大于盲孔面积的k倍，其中k大于或等于30。

在一些实施例中，所述独立焊盘对应的第二激光能量小于所述非独立焊盘对应的第二激光能量，所述非独立焊盘对应的第二激光能量小于所述焊盘组合对应的第二激光能量，所述焊盘组合对应的第二激光能量小于所述大铜面焊盘对应的第二激光能量。

在一些实施例中，所述独立焊盘对应的第三激光能量小于所述非独立焊盘对应的第三激光能量，所述非独立焊盘对应的第三激光能量小于所述焊盘组合对应的第三激光能量，所述焊盘组合对应的第三激光能量小于所述大铜面焊盘对应的第三激光能量。

在一些实施例中，所述第一钻孔操作的激光扫描速度小于所述第二钻孔操作的激光扫描速度，所述第二钻孔操作的激光扫描速度小于所述第三钻孔操作的激光扫描速度。

在一些实施例中，所述第一钻孔操作的激光环切次数小于或等于所述第二钻孔操作的激光环切次数，所述第二钻孔操作的激光环切次数小于所述第三钻孔操作的激光环切次数。

在一些实施例中，所述第一钻孔操作的激光频率、所述第二钻孔操作的激光频率、所述第三钻孔操作的激光频率均相同。

在一些实施例中，所述介质层的材质为液晶聚合物树脂。

本申请实施例还提供一种封装基板，包括依次层叠的第一铜层、介质层、第二铜层，所述封装基板上形成有盲孔，所述盲孔的开口位于所述第一铜层，所述盲孔的底部露出所述第二铜层，所述盲孔通过上述任一项所述的方法形成。

本申请实施例的封装基板镭射钻孔方法中，第一钻孔操作产生的高温可以由第一铜层快速传导散发，因此第一钻孔操作可以采用较高能量的激光脉冲，以提高镭射钻孔加工效率，第二钻孔、第三钻孔产生的高温主要由盲孔底部的第二铜层传导散发，由于第二铜层位于封装基板内部，其散热性能不及第一铜层，因此采用较低能量的激光脉冲，以避免介质层的树脂产生局部高温而发生流变，能够避免封装基板的介质层瞬时过热导致的品质问题。因此，本申请实施例的封装基板镭射钻孔方法，在满足镭射钻孔品质要求的前提下，能够提高镭射钻孔加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例的封装基板的第一种结构示意图。

图2为本申请实施例的封装基板的第二种结构示意图。

图3为本申请实施例的封装基板镭射钻孔方法的第一种流程示意图。

图4为本申请实施例第一钻孔操作后的封装基板结构示意图。

图5为本申请实施例第一钻孔操作形成的环形区域示意图。

图6为本申请实施例第二钻孔操作后的封装基板结构示意图。

图7为本申请实施例第三钻孔操作后的封装基板结构示意图。

图8为本申请实施例的封装基板镭射钻孔方法的第二种流程示意图。

图9为本申请实施例的封装基板的独立焊盘示意图。

图10为本申请实施例的封装基板的非独立焊盘示意图。

图11为本申请实施例的封装基板的焊盘组合示意图。

图12为本申请实施例的封装基板的大铜面焊盘示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种封装基板。在一些实施例中，封装基板可以为柔性封装基板。参考图1，图1为本申请实施例的封装基板100的第一种结构示意图。

封装基板100包括依次层叠的第一铜层10、介质层20、第二铜层30。介质层20的材质为树脂。在一些实施例中，介质层20的材质为液晶聚合物（Liquid Crystal Polymer，简称LCP）树脂。实际应用中，LCP树脂导热性差，局部易过热，同时树脂熔点较低（小于280℃），易熔融成液态流动。

其中，第二铜层30形成有焊盘31，焊盘31可以为多个。在一些实施例中，第一铜层10可以不形成电路图案，第二铜层30形成电路图案，电路图案可以包括上述焊盘31。

封装基板100上形成有盲孔40，盲孔40可以为多个。盲孔40的开口位于第一铜层10，盲孔40的底部露出第二铜层30。实际应用中，盲孔40的位置可以与焊盘31正对，盲孔40可以经过沉铜电镀等金属化处理，使盲孔40形成金属化孔，通过盲孔40实现焊盘31与其他层或者电子元件之间的电气连接。

在一些实施例中，参考图2，图2为本申请实施例的封装基板100的第二种结构示意图。

其中，封装基板100的双面都可以依次层叠设置第一铜层10、介质层20、第二铜层30。内层的两个第二铜层30之间设置有芯板层50。在一些实施例中，芯板层50的材质也可以为液晶聚合物（LCP）。其中，在封装基板100的双面都形成有盲孔40。

本申请实施例还提供一种封装基板镭射钻孔方法，用于在封装基板100上形成上述盲孔40。参考图3，图3为本申请实施例的封装基板镭射钻孔方法的第一种流程示意图。其中，封装基板镭射钻孔方法包括以下步骤：

210，以第一激光能量进行第一钻孔操作，在第一铜层上烧蚀掉一环形区域；

220，以第二激光能量进行第二钻孔操作，去除环形区域中间的铜盖以及部分介质层，形成盲孔，第二激光能量小于第一激光能量；

230，以第三激光能量进行第三钻孔操作，去除盲孔底部的介质层，直至盲孔底部露出第二铜层，第三激光能量小于第二激光能量。

一并参考图4至图7，图4为本申请实施例第一钻孔操作后的封装基板结构示意图，图5为本申请实施例第一钻孔操作形成的环形区域示意图，图6为本申请实施例第二钻孔操作后的封装基板结构示意图，图7为本申请实施例第三钻孔操作后的封装基板结构示意图。

其中，首先以第一激光能量进行第一钻孔操作，如图4和图5所示，在第一铜层10上烧蚀掉一环形区域。第一铜层10形成大铜面，环形区域可以称为铜环，环形区域中间有铜盖，铜盖下面为介质层20的树脂。第一钻孔操作过程中，激光产生的高温会由外层大铜面（第一铜层10）快速传导散发，因此树脂内部不会产生局部高温而发生流变。

随后，以第二激光能量进行第二钻孔操作，如图6所示，去除环形区域中间的铜盖以及部分介质层，形成盲孔。第二钻孔操作能够去除铜盖以及铜盖下面的部分树脂，但是盲孔底部依然存在树脂，第二钻孔操作并不会将介质层20烧穿。第二钻孔操作过程中，介质层20的树脂吸收激光而产生的高温主要由盲孔底部的铜层（即第二铜层30）传导散发。其中，第二激光能量小于第一激光能量。

随后，以第三激光能量进行第三钻孔操作，如图7所示，去除盲孔底部的介质层20，即去除盲孔底部残余树脂，直至盲孔底部露出第二铜层30。至此，即可完成盲孔40的加工。第三钻孔操作过程中，介质层20的树脂吸收激光而产生的高温主要也是由盲孔底部的铜层（即第二铜层30）传导散发。其中，第三激光能量小于第二激光能量。

可以理解的，第一钻孔操作产生的高温可以由外层大铜面（第一铜层10）快速传导散发，因此第一钻孔操作可以采用较高能量的激光脉冲，以提高镭射钻孔加工效率。第二钻孔、第三钻孔产生的高温主要由盲孔底部的铜层（即第二铜层30）传导散发，由于第二铜层30位于封装基板100内部，其散热性能不及第一铜层10，因此需要采用较低能量的激光脉冲，以避免介质层20的树脂产生局部高温而发生流变，因此能够避免封装基板的介质层20瞬时过热导致的品质问题。

因此，本申请实施例的封装基板镭射钻孔方法，在满足镭射钻孔品质要求的前提下，能够提高镭射钻孔加工效率。

在一些实施例中，第一激光钻孔的激光可以设置为如下参数：频率250KHz，能量8~12uj，扫描速度50~150mm/s，环切次数1~2次。第二激光钻孔的激光可以设置为如下参数：频率250KHz，能量4~6uj，扫描速度100~200mm/s，环切次数1~2次。第三激光钻孔的激光可以设置为如下参数：频率250KHz，能量2~4uj，扫描速度150~250mm/s，环切次数2~3次。因此，能够满足第二激光能量小于第一激光能量，第三激光能量小于第二激光能量。

在一些实施例中，参考图8，图8为本申请实施例的封装基板镭射钻孔方法的第二种流程示意图。其中，步骤220、以第二激光能量进行第二钻孔操作之前，还包括以下步骤：

241，确定待加工的盲孔底部的焊盘类型；

242，根据焊盘类型确定对应的第二激光能量、第三激光能量。

实际应用中，第二铜层30形成有多个焊盘31。多个焊盘31可以具有不同的焊盘类型，不同的焊盘类型其焊盘结构和焊盘面积不同。可以理解的，上述第二钻孔操作、第三钻孔操作过程中，介质层20的树脂吸收激光而产生的高温主要由盲孔40底部的第二铜层30传导散发，而盲孔40底部与焊盘31正对，因此树脂产生的高温主要是由盲孔40底部的焊盘31传导散发，不同类型的焊盘其散热效率是不同的。例如，面积越大的焊盘，其散热效率越快；面积越小的焊盘，其散热效率越慢。

因此，在进行第二钻孔操作之前，可以先确定待加工的盲孔40底部的焊盘类型，并根据焊盘类型确定对应的第二激光能量、第三激光能量，保证以第二激光能量进行第二钻孔操作时、以第三激光能量进行第三钻孔操作时，树脂产生的高温能够及时通过盲孔底部的焊盘31传导出去，避免树脂内部产生局部高温而发生流变。

在一些实施例中，焊盘类型包括独立焊盘、非独立焊盘、焊盘组合、大铜面焊盘。参考图9至图12，图9为本申请实施例的封装基板的独立焊盘示意图，图10为本申请实施例的封装基板的非独立焊盘示意图，图11为本申请实施例的封装基板的焊盘组合示意图，图12为本申请实施例的封装基板的大铜面焊盘示意图。

其中，如图9所示，独立焊盘周围为封闭的蚀刻区，蚀刻区无线路连接，即独立焊盘周围没有铜线路与焊盘连接。独立焊盘可以为独立的圆形（或不规则）焊盘。独立焊盘的散热效率最低，激光镭射钻孔时焊盘上方的树脂极易发生高温熔融导致盲孔品质异常。

如图10所示，非独立焊盘上连接有向外延伸的线路，即焊盘上有连接导线（铜线路）往外延伸。非独立焊盘为非独立的圆形（或不规则）焊盘。激光镭射钻孔时，与非独立焊盘连接的导线参与传导散热，因此其散热效率比独立焊盘的散热效率高，但整体散热效率仍较低，激光镭射钻孔时焊盘上方的树脂较易发生高温熔融导致盲孔品质异常。

如图11所示，焊盘组合包括多个依次连接的焊盘。例如，焊盘组合可以由2~4个焊盘连接组合而成，每一个焊盘可以为独立的圆形（或不规则）焊盘。焊盘组合周围为封闭的蚀刻区，蚀刻区无线路连接。焊盘组合的散热效率较高，激光镭射钻孔时焊盘上方的树脂较不易发生高温熔融导致盲孔品质异常。

如图12所示，大铜面焊盘的铜面面积较大，盲孔底部焊盘为大铜面区域，其铜面面积大于盲孔面积的k倍，其中k大于或等于30。例如，在一个示例中，k可以为30。大铜面焊盘散热效率较高，激光镭射钻孔时焊盘上方的树脂不易发生高温熔融导致盲孔品质异常。

在一些实施例中，为了避免激光镭射钻孔时树脂内部产生局部高温而发生流变，导致盲孔品质异常，可以对第二激光能量进行以下设置：独立焊盘对应的第二激光能量小于非独立焊盘对应的第二激光能量，非独立焊盘对应的第二激光能量小于焊盘组合对应的第二激光能量，焊盘组合对应的第二激光能量小于大铜面焊盘对应的第二激光能量。即，散热效率越高的焊盘类型，其对应的第二激光能量越大。

在一些实施例中，可以对第三激光能量进行以下设置：独立焊盘对应的第三激光能量小于非独立焊盘对应的第三激光能量，非独立焊盘对应的第三激光能量小于焊盘组合对应的第三激光能量，焊盘组合对应的第三激光能量小于大铜面焊盘对应的第三激光能量。即，散热效率越高的焊盘类型，其对应的第三激光能量越大。

在一些实施例中，第一钻孔操作的激光扫描速度小于第二钻孔操作的激光扫描速度，第二钻孔操作的激光扫描速度小于第三钻孔操作的激光扫描速度。在一个示例中，第一钻孔操作的激光扫描速度为50~150mm/s，例如为150mm/s；第二钻孔操作的激光扫描速度为100~200mm/s，例如为200mm/s；第三钻孔操作的激光扫描速度为150~250mm/s，例如为250mm/s。

在一些实施例中，第一钻孔操作的激光环切次数小于或等于第二钻孔操作的激光环切次数，第二钻孔操作的激光环切次数小于第三钻孔操作的激光环切次数。在一个示例中，第一钻孔操作的激光环切次数为1~2次，例如1次；第二钻孔操作的激光环切次数为1~2次，例如1次；第三钻孔操作的激光环切次数为2~3次，例如2次。

在一些实施例中，第一钻孔操作的激光频率、第二钻孔操作的激光频率、第三钻孔操作的激光频率均相同。例如，在一个示例中，频率可以都为250KHz。

在一个具体的应用示例中，可以根据下表来设置第二钻孔操作、第三钻孔操作对应的各个激光参数：

由以上四种焊盘类型对应的不同激光参数镭射去除铜盖和盲孔内的剩余树脂，在钻带制作时需区分四把不同刀具，按以上设定的激光参数镭射加工封装基板上的多个盲孔，在满足盲孔品质要求的前提下能够提高镭射加工效率。

可以理解的，实际应用中，一个封装基板通常会同时包含上述四种类型的焊盘。相对于独立焊盘，非独立焊盘可以采用更高的激光能量、更快的扫描速度进行镭射加工；相对于非独立焊盘，焊盘组合可以采用更高的激光能量、更少的环切次数进行镭射加工；相对于焊盘组合，大铜面焊盘可以采用更高的激光能量、更快的扫描速度进行镭射加工。因此，相比于传统的镭射加工对所有的焊盘都采用低镭射能量、多次加工的方法，本申请实施例针对不同类型的焊盘采用不同的激光参数，非独立焊盘、焊盘组合、大铜面焊盘都能够在一定程度上提高镭射加工效率，因此对于封装基板上大量的焊盘，本申请实施例能够极大地提高封装基板整体的镭射加工效率。根据实验数据对比，本申请实施例的镭射钻孔方法相比于传统的镭射钻孔方法，对封装基板的盲孔镭射加工效率可以提升20%-30%。

在本申请的描述中，需要理解的是，诸如“第一”、“第二”等术语仅用于区分类似的对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以上对本申请实施例提供的封装基板镭射钻孔方法及封装基板进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请。同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种封装基板镭射钻孔方法，其特征在于，所述封装基板包括依次层叠的第一铜层、介质层、第二铜层，所述第二铜层形成有焊盘，所述方法包括：

以第一激光能量进行第一钻孔操作，在所述第一铜层上烧蚀掉一环形区域；

确定待加工的盲孔底部的焊盘类型；

根据所述焊盘类型确定对应的第二激光能量、第三激光能量；

以第二激光能量进行第二钻孔操作，去除所述环形区域中间的铜盖以及部分所述介质层，形成盲孔，所述第二激光能量小于所述第一激光能量；

以第三激光能量进行第三钻孔操作，去除所述盲孔底部的所述介质层，直至所述盲孔底部露出所述第二铜层，所述第三激光能量小于所述第二激光能量。

2.根据权利要求1所述的封装基板镭射钻孔方法，其特征在于，所述焊盘类型包括独立焊盘、非独立焊盘、焊盘组合、大铜面焊盘；

所述独立焊盘周围为封闭的蚀刻区，所述蚀刻区无线路连接；

所述非独立焊盘上连接有向外延伸的线路；

所述焊盘组合包括多个依次连接的焊盘；

所述大铜面焊盘的铜面面积大于盲孔面积的k倍，其中k大于或等于30。

3.根据权利要求2所述的封装基板镭射钻孔方法，其特征在于，所述独立焊盘对应的第二激光能量小于所述非独立焊盘对应的第二激光能量，所述非独立焊盘对应的第二激光能量小于所述焊盘组合对应的第二激光能量，所述焊盘组合对应的第二激光能量小于所述大铜面焊盘对应的第二激光能量。

4.根据权利要求2所述的封装基板镭射钻孔方法，其特征在于，所述独立焊盘对应的第三激光能量小于所述非独立焊盘对应的第三激光能量，所述非独立焊盘对应的第三激光能量小于所述焊盘组合对应的第三激光能量，所述焊盘组合对应的第三激光能量小于所述大铜面焊盘对应的第三激光能量。

5.根据权利要求1至4任一项所述的封装基板镭射钻孔方法，其特征在于，所述第一钻孔操作的激光扫描速度小于所述第二钻孔操作的激光扫描速度，所述第二钻孔操作的激光扫描速度小于所述第三钻孔操作的激光扫描速度。

6.根据权利要求1至4任一项所述的封装基板镭射钻孔方法，其特征在于，所述第一钻孔操作的激光环切次数小于或等于所述第二钻孔操作的激光环切次数，所述第二钻孔操作的激光环切次数小于所述第三钻孔操作的激光环切次数。

7.根据权利要求1至4任一项所述的封装基板镭射钻孔方法，其特征在于，所述第一钻孔操作的激光频率、所述第二钻孔操作的激光频率、所述第三钻孔操作的激光频率均相同。

8.根据权利要求1至4任一项所述的封装基板镭射钻孔方法，其特征在于，所述介质层的材质为液晶聚合物树脂。

9.一种封装基板，其特征在于，包括依次层叠的第一铜层、介质层、第二铜层，所述封装基板上形成有盲孔，所述盲孔的开口位于所述第一铜层，所述盲孔的底部露出所述第二铜层，所述盲孔通过权利要求1至8任一项所述的方法形成。