[发明专利]一种封装基板表面导通孔小锥度高质高效加工装置及方法

说明书

一种封装基板表面导通孔小锥度高质高效加工装置及方法，先搭建超声振动辅助激光加工系统，然后清洗封装基板并装夹在激光打孔用夹具上，控制精密运动工作台将激光聚焦于封装基板上表面；然后通过超声振动辅助装置寻找封装基板耦合振动频率，设置超声振动参数；再通过计算机设置激光加工参数，并绘制激光扫描轨迹，设置扫描轨迹参数；然后通过计算机控制短脉冲激光器输出激光，同时开启超声振动装置，利用扫描振镜控制激光沿设定路径在封装基板上进行导通孔加工；通孔加工完成后，对封装基板进行清洗得到成品；本发明通过超声振动辅助激光加工，采用激光多圆环切加工轨迹进行材料去除，减小了导通孔的锥度，极大提高了加工效率。

技术领域

本发明属于封装基板激光加工技术领域，具体涉及一种封装基板表面导通孔小锥度高质高效加工方法。

背景技术

封装基板是微电子器件的承载和保护平台，通常选用具有优良导热性、电阻率、低介电常数和足够刚度强度的陶瓷材料、环氧树脂材料和铝合金等，在高端大功率电子器件向着智能化、集成化、微小化方向发展的过程中，封装基板技术性能的升级对基板材料的精密加工提出了越来越高的要求。为实现电子系统的高密度互联，通常需要在封装基板表面加工阵列化的导通孔，传统加工方法已很难满足某些材料的工艺要求，激光加工成为了封装基板导通孔制造的首选加工方式。

激光加工具有加工效率高，表面变形小，无刀具损耗，无污染等特点，可实现高硬度、高脆性及高熔点材料的高精度加工，但是采用激光对封装基板表面进行导通孔加工也存在以下缺陷：激光打孔时，加工区域的材料在高能量激光下直接熔化或蒸发，熔渣和气化物质会粘附在孔壁和孔入口表面，极易产生二次沉积，影响导通孔质量；沉积物和气化物质形成的等离子体会积聚在孔通道内，对激光产生屏蔽、散射效应，降低作用于材料去除时的激光能量，影响加工效率；对于在厚度≥0.1mm的封装基板材料上加工直径≥100μm的导通孔，普遍采用激光旋切加工方法，该方法是一种基于同心圆填充轨迹的激光加工方法，但存在材料去除率较低，加工速度慢，且加工孔的锥度较大等缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种封装基板表面导通孔小锥度高质高效加工装置及方法，通过超声振动辅助激光加工过程，采用激光多圆环切加工轨迹进行材料去除，实现封装基板表面多尺寸导通孔的高质高效加工。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种封装基板表面导通孔小锥度高质高效加工装置，包括超声辅助激光加工系统，超声辅助激光加工系统包括光路系统和超声振动辅助装置，光路系统包括短脉冲激光器1，短脉冲激光器1输出的激光束依次经过扩束镜2、小孔光阑3、第一反射镜4、第二反射镜5、扫描振镜6和聚焦场镜7后作用在封装基片上，短脉冲激光器1、扩束镜2、小孔光阑3、第一反射镜4、第二反射镜5、扫描振镜6和聚焦场镜7构成光路系统；

封装基片装夹在激光打孔用夹具8上，激光打孔用夹具8固定在超声振动加工平台9上，超声振动加工平台9连接在超声换能器10上，超声换能器10连接在超声发生器11，超声发生器11固定在精密运动工作台12上，超声振动加工平台9、超声换能器10和超声发生器11构成超声振动辅助装置；

短脉冲激光器1、扫描振镜6、超声发生器11、精密运动工作台12和计算机13连接。

一种封装基板表面导通孔小锥度高质高效加工方法，包括以下步骤：

1)搭建超声辅助激光加工系统，超声辅助激光加工系统包括光路系统和超声振动辅助装置，光路系统包括短脉冲激光器1，短脉冲激光器1输出的激光束依次经过扩束镜2、小孔光阑3、第一反射镜4、第二反射镜5、扫描振镜6和聚焦场镜7后作用在封装基片上，短脉冲激光器1、扩束镜2、小孔光阑3、第一反射镜4、第二反射镜5、扫描振镜6和聚焦场镜7构成光路系统；