本发明专利技术提出一种方法与装置，其是用于使用可程序化镭射焦点(104)形状(101)将工件(100)的复杂特征(107)镭射加工。当工件(100)被镭射加工时，变形镜(92)被插入于镭射加工系统的激光束路径(74)内并且被程序化，以实时地改变激光束焦点(104)的形状，以便达到改善控制镭射加工特征(107)的形状与尺寸。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于用于将工件镭射加工的方法与装置。尤其是，其是关于镭射加工电子基板表面中的沟渠或导件，其随后可被加工处理以形成导体或波导。更特别地，其是关于镭射加工在具有一致性截面的电子基板表面的沟渠或导件，以便控制随后形成导体或波导的电子及光学特性。
技术介绍
引导与聚焦镭射能量使用于种种需要精确材料移除的制造任务，譬如在电子电路基板中遮蔽物与穿孔的钻孔、半导体电路的修补或修改、用于切割的电路组件的切片或划线、或包含穿孔、切割加工或光敏材料曝光的其它复杂任务。材料处理的范围从有机电路基板材料如环氧玻璃纤维板(FR-4)或ABT、硅或蓝宝石的半导体晶圆、金属或金属箔或种种型态的塑料或玻璃。这些应用的共同点是为该加工的完成是藉由将激光束或激光脉冲聚焦在邻近于工件的小焦点内，从而将镭射能量集中在成影于该工件表面上或附近的焦点内以便蒸发、削磨或者除此之外导致材料移除。此种镭射焦点加工在制造电子基板上特别有用。电性与电光组件的制造商仍持续为更高密度、更快电路与组件的更大整合而奋斗，以便能够赋予消费者更大的价值。制造商设法改善基板上互连装置的方法，包括电性与电光装置，其是为此奋斗的一部份。基本上组件藉由附着到可能的多层基板而来互连，其是使用加法或减法蚀刻连同感光光阻剂的施加而使电路图案施加到基板表面。此种将基板上的电子或光电装置互连的方法存在问题。首先，当电路切换速度增加时，在基板上导体的电性会变成限制可计时电路的速度的重要因子。在基板表面上形成平面导体会使此问题恶化。当电流与切换速度增加时，导体截面的形状会变成当其发生时电路的电性的重要因子。尤其是，导体截面形状的改变会造成导体阻抗的不想要的改变，其是会造成反射与讯号损失。此外，电路可被施加到基板的密度，其为在基板表面上导体大小的部分函数。就光学波导而言，形成波导的通道或沟渠的截面拓朴是关键的。在一些情形中，除了充当做波导以外，该通道的部件可使用作为光学组件，譬如镜子。在此情形中，除了波导本身的拓朴以外，拓朴与表面纹理是为信道特征的关键组件。在基板表面藉由镭射加工沟渠或信道以形成电路互连于基板上的现有技术方法，有时称为镭射直接削磨或镭射都卜勒测速系统(LDA)，其是发表于美国专利案第 7，014，727号将高解析电子电路形成于基板上的方法，专利技术人为Christopher Wargo等人， 其是说明一种在譬如环氧玻璃纤维板(FR-4)的有机基质基板上形成导体的方法。该方法描述使用镭射加工于被施加到基板表面的光阻材料层中的通道。该方法同样地说明将此通道加工到基板内。这些通道随后充填传导材料以形成导体。此专利揭露在基板上形成的通道具有适当尺寸、形状与深度的需求，但却没有揭露或讨论达到此的任何特别方法。特别是，此参考并没有讨论，当路径在方向与形状上改变时通道的尺寸与形状的维持。此外，在电子电路基板中的通道亦可被使用当作光学波导。光学波导的说明是在Mna Hendrickx等人提出的"以镭射削磨与镭射直写做为定义微光学组件用的赋能技术"中被发现，其是刊登在Tadeusz Pustelny等人编辑的积体光学理论与应用，国际光学工程学会会议记录第5956册第5961B-1-5961B-10页。在本文章中，作者描述使用镭射来加工基板中的波导，以便将譬如镭射二极管的电光组件与电子组件更密集地整合在一起。 该文章讨论形成具有与光学装置适当的表面纹理的波导的需要以及其如何能被达到，但却没有详细地讨论在镭射加工的同时如何控制波导的的形状与尺寸。镭射加工信道以形成导体或波导于电子基板中的问题是为，一般而言，这些通道必须改变在基板表面上的方向，以便连接期望诸点。这需要在基板表面中镭射加工形状譬如曲线。使用现有技术镭射光点来加工表面的曲线，其是将造成在加工时该通道的深度被改变。例如，高斯轮廓光束将在转换时留下超高斯轮廓沟槽。圆形平面轮廓(礼帽轮廓) 光束将留下余弦形状的沟槽，且方形平面轮廓将留下平面方形的沟槽。该技术的目前状态是为使用平面方形轮廓，以用于像划线或切割的操作，在此，均勻剂量的镭射照射是令人期望的，以留下具有最小边缘效果的均勻直线切割。基本上，这是由折射、绕射或全像光束整型器所达成，该整型器是被放置在光束路径中，以藉由能量的重新分配而将基本上实质高斯化的一入射光束转换成实质均勻的(其内具有实质均勻密度的圆形或方形轮廓)。此效果是显示于图1，其是为以顶帽轮廓光束来镭射加工的信道的概要图。在图 1中，通道10以具有顶帽或"圆形平面"轮廓的脉冲激光束(未显示)被镭射加工到基板 12内。重迭的圆形14代表激光脉冲的位置。当以脉冲镭射将信道镭射加工时，基本上，当该镭射被脉冲化时，该镭射会被指引或沿着欲加工的信道路径平顺且连续地移动，从而将一平顺且连续的特征加工于基板中。真实数目的位置将依据镭射光点大小、期望的通道宽度与传送到基板的每一脉冲能量以及因每一脉冲移除的材料数量而改变。所示的脉冲位置数目会由真实实行大幅缩减，以更清楚显示这些位置。当脉冲光束向下转换该信道将跟随的预定路径时，所移除的材料数量是由来自每一点所接收的多个脉冲的通道中每一点上所接收的累积数量而计算。假如该镭射是连续波(CW)而非脉冲的话，所有这些实例将相等完整地应用。图2显示藉由具有方形平面焦点的激光束而被镭射加工于基板22中的矩形截面通道20的图，其中一个显示为M。重迭的方形沈，代表当信道20被加工时镭射焦点的连续位置。如图1，图标重迭镭射焦点位置的数目是概略的，并且其可以依据镭射重复率、激光脉冲能量、脉冲大小与其它脉冲参数而在实际操作时改变。要注意的是，因为镭射能量被均勻地分布在方形焦点上，所以当镭射光点沿着期望加工路径移动时，由信道中每一点所收到的计算累积剂量会相等，其是造成产生的通道拥有具有方形边缘的平面底部。这在LDA 应用中常常令人期望。要注意的是，此分析是以脉冲与连续波镭射两者来进行。 被设计来加工电子基板中的特定特征的镭射加工系统，例如在多层电子基板中的信道，其是已经在现有技术中被说明。美国专利申请案第5，798，927号，用于将在多阶段多重速率定位器系统中的阶段移动整合的装置与方法，专利技术人为Culter等人，其是被受让给本专利技术的受让人，其是说明结合具有高与低定位速率以及准确性的光束操纵装置，以快速且准确地定位激光束在工件上。美国专利申请案第6，433，301号，具有固态紫外光高斯光束的光束整型与投影成像以形成通道，专利技术人为Dimsky等人，其是说明使用绕射光学组件以形成用于通道钻孔应用的期望光束形状。图3显示现有技术镭射加工系统图，其是被设计以加工在多层电子基板中的信道。一种可能为脉冲化固态紫外光镭射的镭射30，在控制器32的指示下发出激光脉冲34，其是由可能为全像或绕射的光束塑型光学36所塑型，其随后在控制器32的指示下被可能多为阶段的光束操纵光学38操纵，至可能为平场聚焦透镜 (f-theta)的扫瞄光学40，其后到可能为多层电子基板的工件42之上，该工件固定位置在动作控制单元44，该动作控制单元移动工件42与在控制器32指示下的激光脉冲34有关， 且结合光束操纵光学36以造成激光脉冲34加工期望特征在工件42中。应用这些组件以加工特征于电子基板中的示范性系统，是为Si5330与ICP本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：里欧·鲍德温，
申请(专利权)人：伊雷克托科学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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