[发明专利]镀膜微钻针、其制备方法及使用其的钻孔方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种镀膜微钻针、其制备方法及使用其的钻孔方法，尤其指一种适用于微米尺度半导体装置的镀膜微钻针、其制备方法及使用其的钻孔方法。

背景技术

于半导体制备工艺中，多层电路板常需进行导电通孔或导电盲孔的钻孔作业，以使各层间的线路层得以相互导通，惟半导体装置的加工尺寸要求较为精密，故通常会选用微钻针来进行钻孔加工。一般使用微钻针进行钻孔作业达一定数量后，微钻针即会钝化变形，进而影响孔位精度及孔内表面粗糙度，尤其，为因应半导体装置的高积集度及微型化的发展趋势，尺寸更加微细的微钻针甚至容易发生断针状况。因此，于钻孔作业中，必须适时更换微钻针，以确保钻孔质量，而微钻针的使用寿命亦因此密切影响加工成本。

一般而言，微钻针是使用具有高硬度及高耐磨耗性的材质，如钻石、不锈钢、碳化钨等，其中，由于碳化钨具有硬度高、热硬性佳、热膨胀系数小、化学稳定性高等优点，故适作为微钻针的材料。一般市面常见的碳化钨微钻针主要是将碳化钨、钴及有机黏着剂按比例均匀混合后烧结而成，其中，碳化钨含量约有94％，而钴含量约为6％左右。然而，随着印刷电路板钻孔尺寸越来越小，此含有约6％钴含量的碳化钨微钻针容易因微钻针直径缩小而有断针的情况发生。

另一方面，为进一步提高微钻针的使用寿命及加工质量，微钻针表面亦可再镀覆一膜层，以达到低摩擦系数及高耐磨性等需求，但公知镀膜的高温制备工艺(＞400℃)却有导致微钻针大幅下降(＜50％原强度)及变形的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可延长使用寿命且提高钻孔质量的镀膜微钻针及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供的镀膜微钻针的制备方法，包括：

(A)提供一未镀膜微钻针，其具有柄部及与该柄部连接的碳化钨刃部，其中，碳化钨刃部的直径为0.2毫米以下，且含有超过6重量百分比的钴金属；以及(B)于350℃以下的温度，形成厚度为0.1至2微米的非晶质类钻碳膜于未镀膜微钻针的碳化钨刃部上。

据此，本发明所使用的未镀膜微钻针碳化钨刃部因具有0.2毫米以下的直径，故适用于微米尺度半导体装置的钻孔制备工艺；此外，由于本发明所使用的未镀膜微钻针碳化钨刃部含有超过6重量百分比(以碳化钨与钴金属的总重量为基准)的钴金属，故不仅可降低微钴针因微细尺寸而容易断针的状况，亦可避免后续的镀膜制备工艺对微钻针的强度造成损害；又，本发明于不影响钻孔性能前提下，由镀膜方式牺牲部分抗折强度，以形成非晶质类钻碳膜于碳化钨刃部上，故可利用非晶质类钻碳膜的低摩擦系数(小于0.1)，以增加本发明镀膜微钻针于加工过程的润滑性，减少磨屑与镀膜微钻针的交互作用，同时，非晶质类钻碳膜亦可避免微钻针中的钴金属与电路板中的铜反应，以减少钻孔时的阻力，进而使该镀膜微钻针的使用寿命延长约2倍以上；再者，本发明由低温制备工艺(350℃以下)形成该非晶质类钻碳膜，故可避免微钻针因高温制备工艺而变形的问题。

于本发明的制备方法中，该非晶质类钻碳膜可镀覆于该碳化钨刃部的表面；或者，于步骤(A)及步骤(B)之间还可包括步骤(A1)：镀覆一缓冲层于碳化钨刃部的表面，而步骤(B)中的该非晶质类钻碳膜系镀覆于缓冲层的表面。在此，本发明的非晶质类钻碳膜及缓冲层可由任何公知镀膜制备工艺形成，举例而言，本发明的非晶质类钻碳膜及缓冲层可由等离子体辅助化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)形成；或者，缓冲层可由真空溅镀法形成。

于本发明的制备方法中，未镀膜微钻针较佳地是先进行清洗程序，以移除未镀膜微钻针表面的杂质，再进行后续的镀膜制备工艺，其中，可使用丙酮及异丙醇、酸碱溶液等公知清洗溶液进行清洗。

由此，本发明可提供一种镀膜微钻针，其包括：一未镀膜微钻针，其具有柄部及与该柄部连接的碳化钨刃部，其中，该碳化钨刃部的直径为0.2毫米以下，且含有超过6重量百分比的钴金属；以及一非晶质类钻碳膜，其厚度为0.1至2微米，形成于该未镀膜微钻针的碳化钨刃部上。

本发明的镀膜微钻针不仅具有较长的使用寿命，且可提升钻孔质量，如孔位精度、孔内表面粗糙度等，据此，本发明还提供一种钻孔方法，是使用镀膜微钻针于低于550℃的温度下进行钻孔，其中，该镀膜微钻针包括：一未镀膜微钻针，其具有柄部及与该柄部连接的碳化钨刃部，其中，该碳化钨刃部的直径为0.2毫米以下，且含有超过6重量百分比的钴金属；以及一非晶质类钻碳膜，其厚度为0.1至2微米，形成于该未镀膜微钻针的碳化钨刃部上。