HDI产品UV雷射制程.doc

HDI产品UV雷射制程制程参数与系统机器以经过持续性的改善后，波长355nm的UV雷射，将可使未来高密度封装载板类，能够继续得到支援与实现。
一、前言
在有机制封装与HDI电路领域中，过去数年中UV雷射的用途已呈现现显着的增加，其主要的推手应归功于微盲孔用途的扩增。
此外在还有其他用途的出现，例如：精密切外形与精准烧蚀漆成像之工程，也都带动了UV雷的盛行。本文将举例某些系统机组之工作，以了解其钻孔能力，以及对一般性电路板在制程方面的可行性。
二、理论与术语
波长：可说明为横波中一种波峰到波峰的距离，在光谱为100nm-10，000nm的范围中，其波长与所显现的颜色有着直接的关系，故可用颜色来表达UV雷射的波长。例如：绿雷射，或紫外雷射等。下Figl即为光谱中颜色与波长的对应关系，而且也显示出某种基频例如波长为1064nm的Nd:YAG紫外雷射，与其谐频谐波之关系。
光子：可视为无质量电磁射线的一种粒子，按波长的不同每个光子都有其能位。现就波长为1064nm基本波之Nd:YAG雷射而言，其能位可达1.16v，而其三次谐波之能位为3.49ev。至于另一种C02雷射基本波者，其波长为10600nm，所具有的能位为0.12ev。
谐波：每一种雷射都会产生一种基本波长，有如细胞具有分裂的特性，该基本波可分裂成为不同倍率的谐波，例如Nd:YAG雷射的基本波长为1064nm，分裂为两个二次谐波之波长为532nm，三次谐波为355nm，四次谐波266nm。
重复率（RepetitionRate或频率）：指每种受到能量激动而形成的连续性雷射光都会发出能量。此种连续波也可被进一步切割、加闸、或形成断续的脉冲，而成为分散式的区段，其每秒种所重复出现区段的次数即称为雷射之频率，但此种频率不宜与雷射波长的频率混为一谈。业界所使用脉冲雷射的重复率范围很大，但UV雷射最常用的355nm谐波，其重复率则多在10-100KHz之间。
功率：此处所用每秒能量的单位仍为Watt，也就是雷射光源每秒种所辐射出来的总能量或总功能。现今355nm的UV雷射，其功率范围约在3W到10W之间。
高期光束：凡雷射光束以TEMoo模式放射者则称为高斯模式，属基本模式或绕射模式。深入探讨时会涉及许多复杂的数学方程式，方得以说明此等共振横波的模式。本文将只简化说明高斯光事为一种表达能量强度的产体造形，特称为高斯分布。下Fig2中即表列出“横波型电磁模式”各种雷射的能量分布情形，Fig3即高斯光束两者在能量强度方面的产体造形所表达的画面。
切形光束-系将高斯能量光束造形的峰部削平，而得到切峰后的能量造形，与同级能量强度的高斯造形相比较时，切峰者具有较大的光点半径，可采特殊设计的光学元件以取得此种切峰造形。
能量密度：是指雷射光打在单位面积上所呈现的能量，当采用高斯造形或平顶造形的雷射光束加工时，此单位即成为极其重要的参数。每种雷射机器均有其功率与能量的上限，且其光束之大小将成为各种材料能否顺利加工的重要因素，每种材料进行加工时，均需到达起码的“能量密度”，否则加工效率将不够好。高斯光束即具有极大的能量密度，从其造形即可看出能量集中的效果，故可用以切铜箔与玻纤等材料。至于平顶式光束具备较大的总能量，得以在较大面积中有效施工。但其能量密度却低于高斯光束，故只可用于较均质的树脂，薄膜与绿漆以及微盲孔等制程的加工制程。
三、有机板材概述
均质材料：是指单一成份的材料而言，不含添加剂（Filler）与补强材，可能是一种混合式的聚合物，但整体上仍呈现均匀与稳定性质的材料。例如软质的聚亚醯胺薄膜、背胶铜箔（PCC）、铁氟龙以及液晶树脂等。
添充式树脂材料：以高分了聚合物为主体母体，为了机械性与电性的良好起见，可另行加某些有机质或无机性之填充添加料，例如加入陶瓷料的Teflon，短玻纤或醯胺纤，或玻纤环氧树脂等材料。
编织式补强材：常指树脂母体中为了机械强度而中加补强之生的复合材料而言，此等连续性或规律性的补强材料，多为无机性的织物（例如：玻纤布），标准的FR-4或BT板材等即为其典型例子。
披覆与无披覆式材料：除了上述各种介质材料外，PCB板材还需要铜箔的披覆，做为成线与互连的基础。
四、能量的吸收
板材是否能顺利接受雷射加工，应端视其是否能对特定之波长进行吸收。当所发射之脉冲雷射光，虽具有很高的能量但却无法被板材吸收时，则所期待之加工定为之徒然。Fig4即列举出数种板材之等级，以及对波长的吸收范围。
从电路板材料对雷射光的吸收曲线分析中可看出，并非每种板材均可吸收所有的波长，因而须对特定波长加以选择，以适应待加工的板材，此点已成为极其重要的基本知识。然而针对复合式板材而言，还须做好兼顾彼此的吸收性，做为制程开发的指标。
五、雷射制程与热效应之关系
UV雷射制程不但会产生化学反应，同时也会散发光与