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EP1392919A1 - Polymer and use thereof in the production of paper and board - Google Patents

Polymer and use thereof in the production of paper and board

Info

Publication number
EP1392919A1
EP1392919A1 EP02771660A EP02771660A EP1392919A1 EP 1392919 A1 EP1392919 A1 EP 1392919A1 EP 02771660 A EP02771660 A EP 02771660A EP 02771660 A EP02771660 A EP 02771660A EP 1392919 A1 EP1392919 A1 EP 1392919A1
Authority
EP
European Patent Office
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die
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stufe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02771660A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1392919B1 (en
Inventor
Anna-Liisa Tammi
Kari Nurmi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
Raisio Chemicals Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raisio Chemicals Oy filed Critical Raisio Chemicals Oy
Publication of EP1392919A1 publication Critical patent/EP1392919A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1392919B1 publication Critical patent/EP1392919B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24—Polysaccharides
    • D21H17/28—Starch
    • D21H17/29—Starch cationic

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)

Abstract

As additive for the production of paper and board to improve the strength of a wet web a copolymer stabilized with a cationic polysaccharide is proposed in which copolymer an acrylamide of metacrylamide, vinylic craboxyl acid and optionally other vinylic monomers are used as monomers. The west strength of a web means the strength of a paper or board web during production at a dry solids content of 20-60%. The additive according to the invention improves, in addition to the wet strength of the web, also the surface resistance of the product. Compared to the additives of the prior art, a small relative ratio of the number of the side chains to the cationic groups is used, because a polysaccharide having a higher cationic character provides better stability.

Description

Beschreibung
Verfa ren zum Bohren von Mikrolόchern mit einem Laserstra l
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bohren von Mikrolόchern in einem Mehrschichtsubstrat mit einer ersten und min- destens einer zweiten Metallschicht und mit je eils einer z ischen zwei Metallschichten angeordneten Dielektrikums- schicht durch Bestrahlung mit dem Energiestrahl eines Fest- kδrperlasers, wobei die Bestrahlung in zwei Stufen derart er- folgt, daβ in der ersten Stufe jeweils die erste Metallschicht und ein Teil der darunterliegenden Dielektrikums- schicht und daβ in der zweiten Stufe die Dielektrikumsschicht sauber bis auf die zweite Metallschicht abgetragen wird.
Im Zuge der Miniaturisierung von elektrischen Schaltungssub- straten ist es zunehmend erforderlich, sowohl Durchgangslδ- cher als auch Sacklδcher mit Durchmessern von weniger als 200 μm zu erzeugen, die kaum noch mit echanischen Bohrern oder Stanznadeln erzeugt werden kδnnen. In diesem Bereich ist es schon lange tiblich, Mikrolόcher mittels Laserbohren herzu- stellen. Allerdings ergibt sich dabei das Problem, daβ die unterschiedlichen Materialien, also Leitermaterialien, wie Kupfer, einerseits und Dielektrika, wie etwa Polymere mit und ohne Glasfaserverstarkung, andererseits ganzlich unterschied- liche Anforderungen an die Laserbearbeitung stellen. So ist es durchaus bekannt, welche Laser in welchem Wellenlangenbe- reich optimal fur das Bohren in Metallen oder fur das Bohren in Kunststoffen geeignet sind. Probleme treten dann auf, wenn Mehrschichtsubstrate mit ein und demselben Laser durchgebohrt oder zur Herstellung einer leitenden Verbindung zu einer me- tallischen Zwischenlage mit Sacklδchern versehen werden sol- len. Beim Bohren derartiger unterschiedlicher Materialschich- ten kδnnen negative therrαische Effekte auftreten, wie bei- spielsweise Ablδseeffekte zwischen Metallschichten und Die- lektriku sschichten, Schadigung des Dielektrikums selbst oder ein unbeabsichtigtes Durchbohren einer Metallschicht, die mit einem Sackloch kontaktiert werden soil.
In der US 5 593 606 A ist ein Verfahren zum Bohren von Mi- krolδchern in einem Mehrschichtsubstrat beschrieben, bei de mittels eines UV-Lasers mit ein und derselben Dimensionierung mindestens zwei Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften vollstandig durchgebohrt werden sollen. enn allerdings der Laserstrahl so dimensioniert ist, daβ er eine erste Metall- schicht durchbohrt und danach eine Dielektrikumsschicht vollstandig abtragt, besteht ohne weiteres die Gefahr, daβ er an der zweiten Metallschicht nicht rechtzeitig zum Stehen kommt und daβ dabei die zweite Metallschicht mehr oder weniger mit angegriffen wird, wenn nicht durch entsprechende Meβeinrich- tungen das Erreichen der gewϋnschten Bohrtiefe festgestellt und der Bohrvorgang rechtzeitig gestoppt wird.
U dieserα Problem zu begegnen, wird in der US 5 841 099 ein zweistufiges Verfahren (beim Bohren von zwei Schichten) vor- geschlagen, wobei der Laser in einer ersten Stufe zum Bohren einer ersten Metallschicht auf eine hδhere Energiedichte ein- gestellt wird und wobei in der zweiten Stufe zum Bohren einer Dielektrikumsschicht die Energiedichte des Lasers soweit ge- senkt wird, daβ die Schwelle zur Verdampfung von Metall un- terschritten wird. Damit kann der Laser aufgrund seiner nied- rigeren Energiedichte eine an die Dielektrikumsschicht an- grenzende zweite Metallschicht nicht mehr durchbohren. Um diese niedrigere Energiedichte in der zweiten Stufe einzu- stellen, wird dort vorgeschlagen, die Wiederholrate des La- sers zu erhδhen. Allerdings erhalt man auf diese Weise keine optimale Ausnutzung der Laserenergie und keine optimale Bear- beitungsgeschwindigkeit .
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das eingangs genannte zweistufige Verfahren zum Bohren von Mikrolδchern mittels eines Lasers so zu gestalten, daβ die Mikrolδcher in guter Qualitat und mit mδglichst hoher Bearbeitungsgeschwin- digkeit unter optimaler Ausnutzung der Laserleistung erzeugt werden kδnnen.
Erfindungsgemaβ wird dieses Ziel erreicht mit einem Verfahren zum Bohren von Mikrolδchern in einem Mehrschichtsubstrat mit einer ersten und mindestens einer zweiten Metallschicht und mit jeweils einer zwischen zwei Metallschichten angeordneten Dielektrikumsschicht durch Bestrahlung mit de Energiestrahl eines Festkδrperlasers mit einer Wiederholfrequenz von inde- stens 10 kHz, einer Wellenlange von weniger als 1100 nm und einer Pulslange von weniger als 50 ns, wobei die Bestrahlung in zwei Stufen derart erfolgt, daβ in der ersten Stufe jeweils die erste Metallschicht und ein Teil der darunterlie- genden Dielektrikumsschicht und daβ in der zweiten Stufe die Dielektrikumsschicht sauber bis auf die zweite Metallschicht abgetragen wird, mit folgenden Schritten:
- in der ersten Stufe wird der Laserstrahl auf eine Wiederholfrequenz von mindestens 15 kHz eingestellt, auf die erste Metallschicht fokussiert und mit einer ersten Umlauf- geschwindigkeit in einem Kreis entsprechend dem Durchmes- ser des gewϋnschten Loches in so vielen Durchgangen be- wegt, bis zumindest die erste Metallschicht durchschnitten ist, wobei die Metallschicht i Lochbereich vollstandig entfernt wird und - in der zweiten Stufe wird der Laserstrahl auf eine gleiche oder geringere Wiederholrate wie in der ersten Stufe eingestellt, auβer Fokus auf die im Loch freigelegte Dielektrikumsschicht gerichtet und mit einer Umlaufgeschwindigkeit, die hδher ist als die erste, in einem oder mehreren konzentrischen Kreisen innerhalb des gewϋnschten Loch- durchmessers in so vielen Durchgangen bewegt, bis die Dielektrikumsschicht im Lochbereich abgetragen ist, wobei die Defokussierung und/oder die zweite Geschwindigkeit derart eingestellt werden, daβ die wirksame Energiedichte in der zweiten Stufe unterhalb der Schwelle fur eine Abtragung der zweiten Metallschicht liegt. Bei dem erfindungsgemaβen Verfahren wird also nicht wie beim Stand der Technik zur Verringerung der wirksamen Energiedichte beim Abtragen des Dielektriku s in der zweiten Stufe die Wiederholfrequenz erhδht, sondern vorzugsweise gesenkt oder allenfalls auf gleichem Wert gehalten wie in der ersten Stufe. Die Verringerung der wirksamen Energiedichte erfolgt vielmehr durch Defokussierung und damit durch eine Vergrόβe- rung des Fleckdurchmessers, auf den der Laserstrahl auf- trifft, und auβerdem durch eine Erhδhung der Umlaufgeschwin- digkeit, wodurch die Einwirkungszeit der einzelnen Laserim- pulse auf eine bestim te Flache verkϋrzt wird.
Fur das Bohren des Loches in der Metallschicht (Kupfer- schicht) in der ersten Stufe genϋgt in der Regel, daβ der La- ser in einem einzigen Kreis entsprechend dem Durchmesser des gewtinschten Loches so oft bewegt wird, bis die Metallschicht kreisfδrmig ausgeschnitten ist. Bei Durchmessern bis zu 150 μm lost sich dann der ausgeschnittene Metallkern aufgrund des Warmeeffekts von selbst und springt heraus. Bei grδβeren Lochdurchmessern kann ein zusatzlicher Impuls zur Erwarmung auf den freigeschnittenen Metallkern gegeben werden.
Um einen sauberen Lochrand in der Metallschicht zu erzielen, wird in der ersten Stufe des Laserbohrens eine hohe Uberlap- pung (> 50%) der Einzelimpulse, die den Kreis bilden, ange- strebt. Zu diesem Zweck wahlt man fur diese erste Stufe eine hδhere Wiederholfrequenz von mindestens 15 kHz, vorzugsweise zwischen 20 und 30 kHz. In diesem Bereich liefern die verfϋg- baren Laser zwar nicht mehr die maximale mittlere Leistung. Doch wird vorzugsweise ein Neodymium-Vanadat-Laser (Nd:V04- Laser) verwendet, bei dem der Leistungsabfall bei hδheren Wiederholfrequenzen noch relativ gering ist. So kann bei einem 355 nm-Nd-Vanadat-Laser von 3,5 W mit einem Brennfleck- durchmesser von 12 um eine lineare Umlaufgeschwindigkeit von > 175 mm/s erreicht werden. Bei Lasern mit hδherer Leistung kδnnen aufgrund hδherer Wiederholfrequenzen auch noch hδhere Geschwindigkeiten erreicht werden. Entsprechend gut einsetz- bar ist auch ein Neody -Vanadat-Laser mit einer Wellenlange von 532 nm.
In der zweiten Stufe kann das dielektrische Material durch Flihren des Lasers in mindestens zwei konzentrischen Kreisen abgetragen werden, wobei in diesem Fall keine Uberlappung der aufeinanderfolgenden Laserpulse erforderlich ist. Hier wird die Wiederholfrequenz annahernd so gewahlt, daβ die maximal verfϋgbare Laserleistung zum Materialabtrag ausgenutzt wird. Diese maximale Leistung ergibt sich bekanntlich bei einer et- was geringeren Wiederholfrequenz, beim Nd:V04-Laser also bei etwa 10 bis 20 kHz. Die Anpassung der wirksame Energiedichte auf einen Wert unterhalb der Verdampfungsschwelle fur Metall erfolgt in diesem Fall, wie erwahnt, durch Vergrδfierung des bestrahlten Fleckdurchmessers, also durch eine Defokussierung bzw. durch eine Veranderung des Vergrδβerungsfaktors des Kol- limators. Zusatzlich wird vorzugsweise die U laufgeschwindigkeit derart erhδht, daβ die einzelnen Pulse nicht mehr nur auf einen dem Strahldurch esser entsprechenden Fleck treffen, sondern ihre Energie durch einen Schmiereffekt auf eine grδ- βere Flache verteilen.
Bei Verwendung eines Nd-Vanadat-Lasers mit hδherer Leistung ist es auch denkbar, in der zweiten Stufe den Laserstrahl nicht im Kreis umlaufen zu lassen, sondern den Strahl soweit aufzuweiten, daβ er die gesamte Lochflache ϋberdeckt. In diesem Fall wird das Dielektrikum mit einer zentralen Einstel- lung des Strahls abgetragen, wobei das in der ersten Stufe aus der Metallschicht ausgeschnittene Loch als Maske dient.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausfiihrungsbeispielen an- hand der Zeichnung naher erlautert. Es zeigen Figur 1 eine schematisch gezeigte Laseranordnung mit einer Einstellung fur die erste Stufe des erfindungsgemaβen Verfah- rens,
Figur 2 die Laseranordnung von Figur 1 mit einer Einstellung fur die zweite Stufe des erfindungsgemaβen Verfahrens,, Figur 3A bis 3C eine Schnittdarstellung eines Substrats in verschiedenen Verfahrensstadien beim Bohren eines Mikroloches in einer ersten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaβen Verfah- rens, Figur 4 eine sche atische Darstellung der Fϋhrung des Laser- strahls in der ersten Stufe des erfindungsgemaβen Verfahrens zur Erzeugung des Loches gemaβ Figur 3A und 3B, Figur 5 eine schematische Darstellung der Fϋhrung des Laser- strahls in der zweiten Stufe des erfindungsgemaβen Verfahrens zur Erzeugung des Loches gemaβ Figur 3C,
Figur 6A bis 6C einen Schnitt durch ein Substrat in verschiedenen Stadien bei der Erzeugung eines Mikroloches in einer zweiten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaβen Verfahrens, Figur 7 eine schematische Darstellung der Laserstrahlfϋhrung zur Erzeugung eines Mikroloches in einer Metallschicht gemaβ Figuren 6A und 6B,
Figur 8 die schematische Darstellung der Laserstrahlfϋhrung in einer Dielektrikumsschicht zur Erzeugung eines Mikroloches gemaβ Figur 6C, Figur 9 ein Diagramm zur Darstellung der mittleren Ausgangs- leistung verschiedener Halbleiterlaser in Abhangigkeit von der Wiederholfrequenz und
Figur 10 ein Diagramm zur Darstellung der mittleren Ausgangs- leistung und der Pulsbreite eines Neodym-Vanadat-Lasers mit 355 nm Wellenlange in Abhangigkeit von der Pulswiederholfre- quenz .
Die in den Figuren 1 und 2 schematisch und keineswegs aβ- stabgerecht gezeigte Anordnung zeigt einen Laser 1 mit einer Ablenkeinheit 2 und einer optischen Abbildungseinheit 3, ϋber die ein Laserstrahl 4 auf ein Substrat 10 gerichtet wird. Dieses Substrat 10 besitzt eine obere, erste Metallschicht (Kupferschicht) 11 sowie eine zweite Metallschicht 12, zwischen denen eine Dielektrikumsschicht 13 angeordnet ist. Die- se Dielektrikumsschicht besteht beispielsweise aus einem Po- lymermaterial wie RCC oder einem glasfaserverstarkerten Poly- mermaterial, wie FR4. Wahrend die Metallschicht, die in der Regel aus Kupfer besteht, im er die gleiche Energierαenge zur Bearbeitung bzw. Abtragung (bei gleicher Dicke und gleichem Volumen) erfordert, hangt die benδtigte Energie enge beim Dielektrikum stark von dessen Zusammensetzung ab. Erwahnt sei noch, daβ das Substrat 10 auch aus mehr als den genannten drei Schichten bestehen kann, wobei weitere Metallschichten jeweils durch Dielektrikumsschichten voneinander getrennt sind und wahlweise durch entsprechende Bohrungen miteinander und mit der obersten Metallschicht 11 verbunden werden kόn- nen.
Im vorliegenden Beispiel geht es darum, die erste Metallschicht 11 durch Sacklδcher 14 mit der zweiten Metallschicht 12 zu verbinden, ohne daβ die Schicht 12 durchgebohrt wird. Diese Lδcher 14 sollen beispielsweise einen Durchmesser von etwa 100 bis 120 μm haben. Sie kδnnen aber auch grδβer oder kleiner sein.
Erfindungsgemaβ erfolgt die Bohrung der Lδcher in zwei Stu- fen. Figur 1 zeigt die Anordnung fϋr die erste Stufe, wobei der Laserstrahl 4 auf einen Brennpunkt FI auf der Oberflache der Schicht 11 fokussiert wird. Die Energie des Laserstrahls wird dabei auf einen Fleck (Spot) mit einem Durchmesser fl gerichtet, um die Energie mδglichst konzentriert zum Abtrag der Metallschicht 11 einzusetzen. Dabei wird der Laserstrahl in einem Kreis mit dem Durchmesser DI bewegt, wie dies in Figur 4 gezeigt ist. Die Umlaufgeschwindigkeit in diesem Kreis DI ist so gewahlt, daβ sich die einzelnen Impulse beispielsweise mit mehr als 60% ϋberlappen. Auf diese Weise wird ein glatter Rand aus der Metallschicht geschnitten. Je nach Dicke der Metallschicht ist eine bestimmte Anzahl von Kreisumlaufen erforderlich, bis diese vollstandig durchschnitten ist. Die Figuren 3A und 3B zeigen den zeitlichen Verlauf dieser Stufe 1 in verschiedenen Stadien. Das Metall wird ringfδrmig gemaβ Figur 3A ausgeschnitten, bis die Metallschicht durchtrennt ist. Danach springt (zu indest bei Lochdurchmessern < 150 μm) der abgetrennte Kern aufgrund des Warmeeffekts von selbst heraus, so daβ der Zustand von Figur 3B entsteht. Nach dem Durchbohren der Metallschicht 11 wird der Laser gemaβ Figur 2 so eingestellt, daβ der Brennpunkt F2 auβerhalb des zu bohrenden Lochbereiches liegt, also beispielsweise s=2 m oberhalb der Kupferschicht 12. Im Bereich der zu bohrenden Schicht trifft der Laserstrahl somit auf einen Fleck mit dem Durchmesser f2. Auβerdem wird die Wiederholfrequenz vorzugsweise verringert, um die maximale Laserenergie zu nut- zen. Der so eingestellte Laserstrahl wird nun wiederum im
Kreis bewegt, und zwar zunachst wieder in einem Kreis mit dem Durchmesser DI, danach in einem konzentrischen Kreis mit dem Durchmesser D2. Fϋr normale Lochdurchmesser und Materialstar- ken genϋgen dabei wenige Umlaufe, um auf diese Weise das Die- lektrikumsmaterial bis auf die zweite Metallschicht 12 vollstandig und sauber abzutragen. Auch wenn bei den Umlaufen des Laserstrahls nicht die gesamte Lochflache ϋberstrichen wird, wird doch der Rest des Dielektrikums aufgrund der Warmeent- • wicklung mit verdampft. Je nach den Materialien, Material- starken und dem gewϋnschten Lochdurchmesser kδnnen natϋrlich auch mehr konzentrische Kreise mit dem Laserstrahl ausgefϋhrt werden. Die Umlaufgeschwindigkeit wird dabei so gewahlt, daβ die wirksame Energiedichte unterhalb der Schwelle fϋr die Verdampfung der zweiten Metallschicht 12 liegt. Es entsteht schlieβlich ein Blindloch 14 gemaβ Figur 3C.
Wie anhand der Figuren 1 und 2 erkennbar ist, wird zunachst fϋr alle Bohrungen 14 die erste Stufe ausgefϋhrt, d.h., daβ fϋr alle vorgesehenen Lδcher zunachst die Metallschicht durchbohrt wird, so daβ der Zustand gemaβ Figur 3B erreicht wird. Danach wird der Laser auf die Stufe 2 eingestellt, und alle Lδcher werden durch Abtragen der Dielektrikumsschicht fertiggestellt .
Fϋr das in den Figuren 3A bis 3C sowie 4 und 5 dargestellte Beispiel wurden Bohrungen mit einem Nd:V0-Laser einer Wellenlange von 355 nm durchgefϋhrt, und zwar mit einem Durch- messer von 110 μm. Dabei wurde unter folgenden Bedingungen gearbeitet:
Bei dieser Einstellung wurde fϋr die erste Stufe eine Ausbeu- te von 130 Bohrungen pro Sekunde und in der zweiten Stufe ei- ne Ausbeute von 305 Lδchern pro Sekunde erzielt.
Ein weiteres Beispiel mit etwas abgewandelter Einstellung sei anhand der Figuren 6A bis 6C, 7 und 8 erlautert. Wie im vor- hergehenden Beispiel besteht die Metallschicht wiederum aus Kupfer, wahrend die Dielektrikumsschicht nunmehr aus mit
Glasfaser verstarktem FR4 besteht. Um auch in diesem Fall das Loch mόglichst effektiv zu erzeugen, werden in der Stufe 1 mehr Umlaufe des Laserstrahls 4 angewandt, als allein fϋr das Durchschneiden der Metallschicht 11 notwendig ware. Auf diese Weise wird bereits in der ersten Stufe tief in die Dielektrikumsschicht 12 eingeschnitten, zumindest im Randbereich (Figur 6B) . U eine mδglichst hohe Laserenergie zur Verfϋgung zu haben, wird in diesem Fall die Wiederholfrequenz niedriger gewahlt, namlich 20 kHz. Dadurch ϋberschneiden sich die ein- zelnen Pulse weniger als im vorhergehenden Beispiel, wie in Figur 7 im Vergleich zu Figur 4 zu sehen ist. Dies wird aber durch die grόfiere Zahl von Umlaufen ausgeglichen, so daβ trotzdem im Kupfer ein glatter Rand entsteht. In der zweiten Stufe ist der Laser auf die gleiche Wiederholfrequenz von 10 kHz wie im ersten Beispiel eingestellt. Allerdings genϋgt hier bereits ein Umlauf des Laserstrahls (in zwei konzentri- schen Kreisen DI und D2), um den verbleibenden Rest des Die- lektrikums abzutragen. Im einzelnen galten bei diesem Beispiel folgende Werte:
Bei diesem zweiten Beispiel konnte fϋr die erste Stufe eine Ausbeute von 77 Bohrungen pro Sekunde und in der zweiten Stufe eine Ausbeute von 543 Bohrungen pro Sekunde erzielt werden.
In Figur 9 sind die Nd:V04-Laser mit 355 nm bzw. 532 nm den entsprechenden Nd: YAG-Lasern hinsichtlich ihrer Leistung bei bestimmten Wiederholfrequenzen gegenϋbergestellt . Dabei wird deutlich, daβ die Nd;V04-Laser in ihrer mittleren Leistung oberhalb von 10 kHz Wiederholfrequenz deutlich ansteigen und ihr Maximum zwischen 20 und 30 kHz erreichen, wahrend die Nd:YAG-L'aser ihr Maximum bei 5 kHz haben und danach stark ab- falien. Daraus wird deutlich, daβ die Nd:V04-Laser fϋr das erfindungsgemaβe Verfahren deutliche Vorteile bieten. ' Figur 10 zeigt noch einmal den Verlauf der Leistung zusammen mit der Pulsbreite in Abhangigkeit von der Wiederholfrequenz fϋr einen Nd:Vθ4-Laser mit 355 nm Wellenlange. Daraus wird deutlich, daβ in dem vorzugsweise benutzten Bereich der Wiederholfrequenz zwischen 10 und 40 kHz einerseits die mittlere Ausgangsleistung des Lasers im maximalen Bereich liegt, wah- rend die Pulsbreite unterhalb von etwa 35 ns liegt.

Claims

Patentansprϋche
1. Verfahren zum Bohren von Mikro-Lδchern (14) in einem Mehr- schicht-Substrat (10) mit einer ersten (11) und mindestens einer zweiten (12) Metallschicht und mit jeweils einer zwischen zwei Metallschichten angeordneten Dielektrikumsschicht (13) durch Bestrahlung mit dem Energiestrahl eines Festkόr- perlasers (1) mit einer Wiederholfrequenz von mindestens 10 kHz, einer Wellenlange von weniger als 1100 n und einer Pulslange von weniger als 50 ns, wobei die Bestrahlung in zwei Stufen derart erfolgt, daβ in der ersten Stufe jeweils die erste Metallschicht und ein Teil der darunterliegenden Dielektrikumsschicht und daβ in der zweiten Stufe die Dielektrikumsschicht sauber bis auf die zweite Metallschicht abge- tragen wird, mit folgenden Schritten:
- in der ersten Stufe wird der Laserstrahl (4) auf eine Wiederholfrequenz von mindestens 50 kHz eingestellt, auf die erste Metallschicht (11) fokussiert und mit einer ersten Urαlaufgeschwindigkeit in einem Kreis entsprechend dem Durchmesser (DI) des gewϋnschten Loches in so vielen
Durchgangen bewegt, bis zumindest die erste Metallschicht (11) durchschnitten ist, wobei die Metallschicht im Lochbereich vollstandig entfernt wird, und in der zweiten Stufe wird der Laserstrahl (4) auf eine gleiche oder geringere Wiederholrate wie in der ersten
Stufe eingestellt, auβer Fokus auf die im Loch (14) frei- gelegte Dielektrikumsschicht (13) gerichtet und mit einer Umlaufgeschwindigkeit, die hδher ist als die erste, in einem (DI) oder mehreren (D2) konzentrischen Kreisen inner- halb des gewϋnschten Lochdurchmessers in so vielen Durchgangen bewegt, bis die Dielektrikumsschicht im Lochbereich abgetragen ist, wobei die Defokussierung (s) und die zweite Geschwindigkeit derart eingestellt werden, daβ die wirksame Energiedichte in der zweiten Stufe unterhalb der Schwelle fϋr eine Abtragung der zweiten Metallschicht liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daβ ein Neody- mium-Vanadat-Laser mit einer Wellenlange von 355 nm verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daβ ein Neody- mium-Vanadat-Laser mit einer Wellenlange von 532 nm verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daβ die Wiederholfrequenz in der ersten Stufe zwischen etwa 15 kHz und etwa 40 kHz und in der zweiten Stufe zwischen etwa 10 kHz und 20 kHz eingestellt wird, wobei die Wiederholfrequenz in der zweiten Stufe immer gleich oder niedriger ist als in der ersten Stufe.
5. Verfahren nach einem der Ansprϋche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daβ die Wiederholfrequenz in beiden Stufen auf 15 kHz eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprϋche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daβ die Um- laufgeschwindigkeit des Laserstrahls (4) in der ersten Stufe zwischen 200 und 300 mm/s und in der zweiten Stufe zwischen 200 und 600 mm/s betragt, in jedem Fall aber hδher ist als in der ersten Stufe.
7. Verfahren nach einem der Ansprϋche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daβ die Um- laufgeschwindigkeit in der zweiten Stufe hδher als 600 mm/s betragt .
8. Verfahren nach einem der Ansprϋche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daβ bei einem gewϋnschten Lochdurchmesser > 150 μm in der ersten Stufe ein zusatzlicher Kreis von Laseri pulsen auf den Bereich inner- halb des vom Laserstrahl (4) beschriebenen Kreises (DI) ge- richtet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprϋche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daβ zunachst fϋr alle Lδcher eines Bearbeitungsbereiches die erste Stufe ausgefϋhrt wird, daβ dann die Lasereinstellung verandert und die zweite Stufe fϋr alle Lδcher des Bereichs durchgefϋhrt wird.
10. Verfahren zum Bohren von Mikro-Lδchern (14) in einem Mehr- schicht-Substrat (10) mit einer ersten (11) und mindestens einer zweiten (12) Metallschicht und mit jeweils einer zwi- schen zwei Metallschichten angeordneten Dielektrikumsschicht (13) durch Bestrahlung mit dem Energiestrahl eines Festkδr- perlasers (1) mit einer Wiederholfrequenz von mindestens 10 kHz, einer Wellenlange von weniger als 1100 nm und einer Pulslange von weniger als 50 ns, wobei die Bestrahlung in zwei Stufen derart er olgt, daβ in der ersten Stufe jeweils die erste Metallschicht und ein Teil der darunterliegenden Dielektrikumsschicht und daβ in der zweiten Stufe die Dielektrikumsschicht sauber bis auf die zweite Metallschicht abgetragen wird, mit folgenden Schritten: - in der ersten Stufe wird der Laserstrahl (4) auf eine Wiederholfrequenz von mindestens 50 kHz eingestellt, auf die erste Metallschicht (11) fokussiert und mit einer ersten Umlaufgeschwindigkeit in einem Kreis entsprechend dem Durchmesser (DI) des gewϋnschten Loches in so vielen Durchgangen bewegt, bis zumindest die erste Metallschicht (11) durchschnitten ist, wobei die Metallschicht im Lochbereich vollstandig entfernt wird, und - in der zweiten Stufe wird der Laserstrahl auf eine gleiche oder geringere Wiederholfrequenz wie in der ersten Stufe eingestellt, und zentrisch auf die im Loch freigelegte Dielektrikumsschicht gerichtet, wobei der Strahl derart defokussiert wird, daβ der von ih bestrahlte Fleck minde- stens so groβ ist wie die Flache des zu bohrenden Loches, derart, daβ das in der ersten Stufe ausgeschnittene Loch in der Metallschicht als Maske wirkt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daβ ein Neo- dymium-Vanadat-Laser mit einer Wellenlange von 532 nm verwendet wird.
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