激光钻孔

时间：2013-06-07 【转载】阅读

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在孔径大于0.008吋(200um)的场合基本上都使用机械式钻孔，而较小孔径则主要应用激光钻孔。激光钻孔的孔径最小为0.001吋(25um)，一般标准孔径为0.004吋(100um)至0.006吋(150um)。
　　直到1999年年底，激光钻孔还仅在少数几个产品中使用，那时全世界只有400台设备，其中300台在日本，均用于第一代激光钻孔工艺：未覆铜材料的CO2钻孔。预计到2002年激光钻孔的数量将会有很大的增加，因为那时移动电话需求量估计会达到3.5亿部。为生产出足够的印刷线路板，将需要2,000台激光钻孔设备，这个数字还没包括小型因特网接入设备、个人电脑和其他设备的需求。
　　激光蚀刻钻孔工艺包括直接电介体钻孔、共形掩膜钻孔和完孔成形三种。直接电介体钻孔是用CO2激光束照射材料表面，每发出一次激光脉冲就有一部分材料被蚀刻掉，然后在下一步工序中对材料整个表面进行电镀。该工艺的特点是钻孔速度快，但由于CO2激光的分辨率太低，其孔径不能低于0.004吋(100um)；另外未覆铜材料还存在共面和精确度等问题。
　　共形掩膜钻孔是用CO2激光在覆铜层已经经过腐蚀的电介材料上钻孔。在光刻工艺中，覆铜层通过化学方法先作完腐蚀，这时它就如同一个掩膜，使CO2激光只作用于电介材料上。目前使用的是无需装备外部激光气的最新式射频激励密封CO2激光，这种激光束具有质量好(TEM00)、重复率高(20kHz以上)及持久耐用等特点。
　　将这些特点和快速扫描仪(每秒超过1,000点)及快速操纵系统如带线性马达(最高2,500IPM)的工作台等结合起来，可以使钻孔速度达到每分钟60,000孔(1mm间隔)。由于覆铜层已预先腐蚀掉，所以孔的直径与激光波长无关，在25um至250um之间。
　　完孔成形使用两种激光，即UV激光与CO2激光，目前最新的技术是固态UV激光，它利用二极管吸收方式激励激光棒。一个典型的完孔成形系统可产生两种激光：吸收二极管产生的355umUV激光(脉冲重复率高达100kHz)以及CO2激光。UV激光用来除去铜层，CO2激光用来去除电介质，该工艺已在很多不同的工业中分别得到开发应用，其中主要是在美国和欧洲的一些国家。
　　UV激光以一种称为环钻的方式移动，激光束开始照在孔的中心，然后环绕中心作同心圆移动，同心圆直径依次增大直至将整个区域的覆铜层都蚀刻掉。铜层去掉以后再用CO2激光去除电介质，这时剩余的覆铜层就作为CO2激光的掩膜。这种工艺的优点是孔径可以小至0.002吋(50um)而且很精确，同时每分钟钻孔数量可达5,000个以上。该工艺也可用于多层线路板的钻孔。
　　传统弧灯只有400～500小时寿命，而二极管的使用寿命一般都超过10,000小时，所以二极管吸收式激光有助于提高产量和延长使用寿命。由于激光二极管的寿命可以预测得到，因此维修更换就可以事先计划好，减少了维修时间和意外停机。另外二极管吸收式激光稳定性很高，波动小，所以孔的一致性很高。
　　为了适应生产的需要，多数激光钻孔系统都带有自动化装置。最新式设备配有为两套激光系统供料的自动装卸装置，该装置位于机器中间，装有送料架和堆叠装货的小车，为两台激光钻孔系统送料和卸料，并可在钻孔的同时将线路板翻转过来。每两台激光系统使用一台自动装卸装置可以节省投资和场地。
　　