专利名称：激光列阵微孔成型装置与方法
技术领域：
本发明涉及激光精密打孔、在聚合物介电绝缘材料上加工列阵微孔，用于集 成电路行业半导体芯片测试卡探针导向板列阵微孔的精密加工的激光列阵微孔 成型装置与方法。
背景技术：
激光微孔成型技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与 非金属)进行微钻孔加工，涉及到光、机、电、材料、控制及检测等多学科综合 技术。激光打孔在汽车、微电子、光通讯、航天航空、生物医学、太阳能及燃料 电池新能源等高新技术产业领域有广泛应用，改进或取代某些传统加工方式。与 传统的红外激光束打孔不同热能量加工，本发明选择短波长、高质量光束的紫外 固体激光，设计和制造达到或接近衍射极限的紫外激光聚焦系统，获得精细的聚 焦光束，利用紫外激光高能的"冷光"特性钻微孔加工，大大降低孔径边缘的热 影响区，提高孔型精度。半导体集成电路产业发展迅猛，计算机、笔记本电脑、 手机电路板、便携式消费电子产品采用高密度多层PCB、体积紧凑向小型化发 展，半导体芯片制作、测试和封装要求不断提高，芯片和电路向高脚数、高密度 和多层电路板方向发展，其结构更加紧凑、外形体积不断縮小。传统的机械打孔 或冲孔已方式无法满足芯片电路向高脚数、高密度、新一代多层电路板发展需求， 采用激光微孔加工。传统的激光打孔为固定光束单脉冲加工单元微 L，本发明采 用光束偏转扫描方式，激光束在计算机程序控制下，按照所需的孔径、孔间距和 孔型等参数进行数据文件至实物输出加工，
发明内容
本发明目的是为了克服现有半导体芯片测试探针卡机械法冲孔存在的缺点，
提供一种用于集成电路行业半导体芯片测试卡探针导向板列阵微孔的精密加工
的激光列阵微孔成型装置与方法。
本发明的技术方案是 一种激光列阵微孔的制作方法，其步骤为 1.设置探针卡列阵微孔板所需的孔径、孔间距和孔型参数，制作计算机控制加
工文件；
2. 开机设定激光参数激光功率、激光脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲数；光 束定位扫描参数的设定；
3. 放置工件定位对准视觉系统套准定位，真空负压吸附探针导向板；
4. 设置、开启加工用辅助气体压力、流量，开始加工；
5. 列阵微孔加工完毕，进行孔径、孔间距和孔型参数测定，合格品包装。
本发明一种激光列阵微孔成型装置，其特点是，它包括高重复频率、超短 脉冲紫外固体激光器、激光束发生器、准直扩束器、快门、光束定位扫描装置、 CCD视觉对位系统、XYZ (可升降)精密位移工作平台、真空负压吸附片架。
本发明的有益效果是随着集成电路芯片密集度不断提高，本发明采用高重 复频率、超短脉冲紫外激光加工列阵微孔，克服现有机械冲孔方式加工测试卡探 针导向板高密度针脚数效率低、接触式加工"冲头"易受损、孔径尺寸变化等缺 陷，将色彩绚丽的动感数码全息图直接压铸在贵金属纪念币材料表面，使纪念币 更具观赏性、集当今高新技术与艺术性融为一体的特色。
图l为具有垂直孔壁、测试探针导向板列阵微孔图； 图2为激光列阵微孔成型装置框图； 图3为激光列阵微孔成型装置实施例1结构图； 图4为激光列阵微孔成型装置实施例2结构图； 图5为芯片测试探针卡制作步骤和流程图。
具体实施例方式
具有垂直孔壁、测试探针导向板列阵微孔图如图1所示，芯片测试卡探针导 向板激光列阵微孔的制作方法制作由以下几个步骤组成，如图5所示,l.芯片 测试点坐标及探针规格参数；2.设置列阵微孔的孔径、孔间距和孔型参数；3. 加工文件制作；4.开机，设定激光及系统控制参数。
(激光功率、激光脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲数)设定光束定位扫描参数或 旋转光束发生器及聚焦镜焦点跟踪控制参数；5.工件定位套准，真空吸片；6. 开启辅助气体、列阵微孔加工；7.加工完毕，进行孔径、孔间距和孔型参数测 定，包装。
一种激光列阵微孔成型装置，图2所示，它包括高重复频率、超短脉冲紫
外固体激光器l、激光束发生器2、准直扩束器3、快门4、光束定位扫描装置5、 CCD视觉对位系统6、 XYZ (可升降)精密位移工作平台7、真空负压吸附片架 8。
实施例h
由图3所示， 一种激光列阵微孔成型装置它包括高重复频率、超短脉冲紫
外固体激光器l、激光束发生器2、准直扩束器3、快门4 (激光能量控制器)、 所述的光束定位扫描装置5由XY光束定位扫描器10、远心f-theta扫描聚焦物 镜11组成、CCD视觉对位系统6、 XYZ (可升降)精密位移工作平台7、真空 负压吸附片架8、列阵微孔工件9。 实施例2:
如图4所示，激光列阵微孔成型装置它包括 一种高重复频率、超短脉冲紫 外固体激光器l、激光束发生器2、准直扩束器3、快门4 (激光能量控制器)、 所述的光束定位扫描装置5由孔径可调旋转光束发生器12、焦平面自动跟踪聚 焦物镜13组成、CCD视觉对位系统6、 XYZ (可升降)精密位移工作平台7、 真空负压吸附片架8、列阵微孔工件9。
l.采用远心f-theta聚焦扫描物镜方式
设置探针卡列阵微孔板所需的孔径、孔间距和孔型参数，制作计算机控制加 工文件根据探针卡列阵微孔板所需的孔径、孔间距及坐标位置和孔型参数，形
成所需加工图形的控制数据文件。微孔列阵探针导向板制作加工；激光列阵微孔
成型装置及主要光路依次为高重复频率、超短脉冲紫外固体激光器、激光束、准
直扩束、快门(激光能量控制器)、XY光束定位扫描器、远心f-theta扫描聚焦 物镜、CCD视觉对位系统、XYZ (可升降)精密位移工作平台、真空负压吸附 片架、列阵微孔工件，各项参数及表面光洁度达到规定要求。
2.采用旋转光束自动焦平面跟踪方式 同上，设置探针卡列阵微孔板所需的孔径、孔间距和孔型参数，制作计算机控制
加工文件根据探针卡列阵微孔板所需的孔径、孔间距及坐标位置和孔型参数，
形成所需加工图形的控制数据文件。微孔列阵探针导向板制作加工；激光列阵微 孔成型装置及主要光路依次为高重复频率、超短脉冲紫外固体激光器、激光束、
准直扩束、快门(激光能量控制器)、孔径可调旋转光束发生器、焦平面自动跟 踪聚焦物镜、CCD视觉对位系统、XYZ (可升降)精密位移工作平台、真空负 压吸附片架、列阵微孔工件，各项参数及表面光洁度达到规定要求。
本发明的主要应用特色:大规模集成电路芯片测试探针卡(Probe Card)的微 细加工、多层高密度PCB微通道打孔、高亮度LED芯片工艺中的激光精细加工、 钻石饰品微刻、密码防伪微加工等应用其他手段无法加工的高硬度、高脆性、及 高熔点材料的精密尺寸的精细加工(微米及亚微米制造技术)；高密集度(2英 寸芯片面积中成千上万个微孔)的加工等。探针卡(ProbeCard)是应用在IC集成 电路、液晶显示面板封装前，以探针(Probe)进行功能测试，筛选不良品，提高最 终的成品率。而未来的探针卡测试需求，将面临超细间距(ultrafinepitch)、面阵 领!)试(area array testing)、高引脚数(high pin counts)、高观!j试次数(high touch down) 及低成本(low cost)等挑战。国际上新开发的"3D立体探针卡"技术采用了 3D 悬浮微结构加工技术、高硬度微电铸技术等微/纳米精准微加工技术，已突破了 传统人工组装的最小间距(min. pitch)及最大脚数(max. pin counts)极限，开发一体 化的探针卡，将促进国内产业今后开发纳米IC及高分辨率显示器测试之先机。
权利要求
1.一种激光列阵微孔的制作方法，其特征在于，所述方法步骤为1)设置探针卡列阵微孔板所需的孔径、孔间距和孔型参数，制作计算机控制加工文件；2)开机设定激光参数激光功率、激光脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲数；光束定位扫描参数的设定；3)放置工件定位对准视觉系统套准定位，真空负压吸附探针导向板；4)设置、开启加工用辅助气体压力、流量，开始加工；5)列阵微孔加工完毕，进行孔径、孔间距和孔型参数测定，合格品包装。
2. —种激光列阵微孔成型装置，其特征在于，它包括高重复频率、超短脉 冲紫外固体激光器、激光束发生器、准直扩束器、快门、光束定位扫描装置、 CCD视觉对位系统、XYZ (可升降)精密位移工作平台、真空负压吸附片架。
3. 根据权利要求2所述的激光列阵微孔成型装置，其特征在于，所述的光 束定位扫描装置由光束定位扫描装置由XY光束定位扫描器、远心f-theta 扫描聚焦物镜组成。
4. 根据权利要求2所述的激光列阵微孔成型装置，其特征在于，所述的光 束定位扫描装置由孔径可调旋转光束发生器、焦平面自动跟踪聚焦物镜组 成。
全文摘要
本发明公开了激光列阵微孔成型装置与方法，步骤为设置微孔板孔径、孔间距和孔型参数，制作加工文件；设定激光功率、脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲数；光束定位扫描参数的设定；工件定位视觉系统定位，真空负压吸附探针导向板；设置开启辅助气体压力、流量，开始加工；加工完毕后进行孔径、孔间距和孔型参数测定。装置包括高重复频率、超短脉冲紫外固体激光器、激光束发生器、准直扩束器、快门、光束定位扫描装置、CCD视觉对位系统、XYZ位移工作平台、真空负压吸附片架。本发明的有益效果是克服现有机械冲孔方式效率低、“冲头”易受损、孔径尺寸变化等缺陷，将动感数码全息图直接压铸在贵金属纪念币材料表面，使纪念币更具观赏性。
文档编号B23K26/00GK101168217SQ20071017152
公开日2008年4月30日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者姜兆华, 伟 张, 张宛平, 沈冠群, 涌 潘, 王又良 申请人:上海市激光技术研究所