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半导体/PCB

PCB激光钻孔加工

星之球科技 来源:特思德2012-07-06 我要评论(0 )   

PCB激光钻孔加工: [ 一 ]CO2激光钻孔的加工方法主要有:直接加工法(Direct)和敷形掩膜加工法(Conformal mask)两种。 1 直接加工法: 把激光光束直径调制到与被加工孔...

PCB激光钻孔加工:

 

[ 一 ]CO2激光钻孔的加工方法主要有:直接加工法(Direct)和敷形掩膜加工法(Conformal mask)两种。

 

1 直接加工法:

把激光光束直径调制到与被加工孔的直径相同,在没有铜箔的绝缘介质(如树脂层)上直接进行孔加工。

 

2 敷形掩膜工艺:

在制板表面涂覆一层专用的掩膜,用传统的曝光/显影/蚀刻工艺去掉孔表面的铜形成敷形窗口。

然后用大于孔径的激光束照射这些孔,切除曝露的介质层树脂。

要求这种专用的掩膜材料或者能够反射激光,或者其烧蚀临界值(ablation threshold)远远大于树脂烧蚀的值。

这样,掩膜材料不会被激光烧损,而树脂却被烧蚀切除。

如果掩膜中只有一个孔被激光照射,一次只形成一个孔。

如果采用大的激光束,在在制板面扫描,一次可产生许多孔。

 

[ 二 ]YAG/UV激光钻孔系统的钻孔技术。

(1)导通孔。

导通孔可以用PCB激光钻孔加工和激光圆周旋转挖孔进行制作。

究竟采用那种方法取决于所要求孔的尺寸。

小孔,当直径小于2mils(50μm)时用激光直接冲孔产生。

而大孔用激光圆周旋转挖孔产生。

 

1:PCB激光钻孔加工:

激光束定位在需要钻孔的位置,重复发射高频率脉冲将板材冲透。孔尺寸的取决于聚焦激光束的尺寸。

此工艺不会在材料中产生应力。因而孔距可以非常小。

覆铜箔材料和多层板全可以加工。其钻孔速度是300~10000孔/分。

影响其冲孔速度的主要因素是材料的厚度与材料的结构。

 

2:激光圆周旋转挖孔:

激光束从孔中心开始切挖,然后绕孔作一定数量的圆周开挖运动,再回到孔中心,因而确切的说是切或挖孔而不是钻孔。

这一方法通常用于一定直径的通孔加工。

利用5100,S型高速光束定位器,光束切割走的轨迹是单一通路。

其轨迹是可编程的。孔的尺寸与形状也是可编程的。

材料的厚度是其切割深度的极限。挖孔速度的峰值是6000孔/分。

对增强材料挖孔速度是120~1800孔/分。挖孔速度由材料厚度、结构和孔尺寸决定。

 

(2)盲孔加工:

孔内所有的必须清除干净而又不损伤下面的铜箔,激光的能量密度要刚好调整到这样一个水平———即达到一个烧蚀临界值。

激光束移动到要求的位置并以一个脉冲快速形成盲孔。孔径可达150μm。冲孔速度4000孔/分。典型的速度为2500孔/分。

 

(3)激光螺旋状旋转掏孔:

当在FR4/玻璃布上加工孔时。其能量密度能烧蚀金属铜与玻璃布.

YAG浅的穿透深度刚好保证精确的孔深。孔的尺寸由可编程的螺旋状激光束控制。

从孔中心开始的激光束向周围作螺旋运动,所走过的螺旋轨迹能按一定的深度清除孔内的所有材料。

孔干净且无碳化或焦化,很容易电镀。

铜箔表面不要预蚀刻出窗孔。此法多用于微盲孔的加工。

 

[ 三 ]YAG紫外激光的应用:

 

1 用UV固态:YAG激光钻孔机在聚酰亚胺覆铜箔层压板上钻导通孔,最小孔径是1mils(25μm)。

最经济的直径是1-6mils(25~152μm)。钻孔速度10000孔/分。

可采用直接激光冲孔,孔径最大约2mails(50μm)。

也可采用激光圆周旋转挖孔。孔径干净并且无碳化,很容易电镀,其表面铜箔也不需要预蚀刻出窗孔。

 

2 在聚四氟乙烯(PTFE)覆铜箔层压板钻导通孔,最小孔径为1mils(25μm),经济的孔径是1-6mils(25-152μm)。

钻孔速度4500孔/分。能切割顶部和底部的铜箔———不需要预蚀刻出窗孔,能穿透内层铜箔,可加工多层板。

可以加工非常大的板厚与孔径比的孔。

孔很干净,不需要附加别的处理工艺步骤的要求。

当用激光直接冲孔时最大直径约35μm。

 

3 在FR4钻导通孔,孔径最小为2mils(50μm)。

经济的直径是2-6mils(25-152μm)。钻孔速度1800孔/分。

能切透顶部与底部的铜箔及内层铜箔,不要求预蚀刻出窗孔,可加工多层板,能加工大的板厚孔径比的孔。

玻璃纤维能被干净的切断而无损伤。不需要附加别的处理工艺步骤的要求,就能可靠的电镀。

当然也可以钻盲孔,钻孔速度1000孔/分。

 

[ 四 ]两种PCB激光钻孔加工的优缺点比较:

 

  根据目前激光钻孔的性能及生产实践结果、两种激光钻孔的优缺点如下:

(1)可钻孔径:CO2激光加工最小孔径为50μm;YAG/UV固体激光可以加工25μm直径的小孔。

 

(2)钻孔速度:YAG/UV固体激光钻孔速度比高能量CO2激光钻孔速度慢。

YAG/UV固态激光为10000孔/分以内;而CO2激光可达30000孔/分,所以CO2激光钻孔生产效率高。

 

(3)介质材料的适应性:YAG/UV固态激光适用于各种PCB材料(包括铜箔和玻璃布)的钻孔加工;而CO2激光仅宜用于树脂介质层。

 

(4)钻孔工艺:YAG/UV固态激光为短脉冲紫外激光,波长为266nm,激光功率密度高,可以直接在铜箔上穿(冲)孔,可以进行微贯通孔和盲孔加工;

而CO2激光波长为9400nm的红外光束,由于铜对红外线波长吸收率很低,因而CO2红外激光不能烧蚀金属铜,需要采用敷形掩膜工艺形成窗孔,才能在附树脂铜箔介质层上钻孔,只宜加工盲孔。

 

(5)钻孔质量:YAG/UV 固态激光钻孔后孔内干净、无残渣,不需进行去腻污等后续工艺处理就可以进行化学镀铜;

 

而CO2激光钻孔后在内层铜箔表面会出现介质材料残膜或炭化残留物,必须加强后续工序的除胶、除残渣处理,

如:采用准分子(Excimers)激光清除碳化残留物。

同时,由于CO2激光钻孔原理为激光烧蚀介质材料,故孔壁质量较差,甚至出现盲孔底铜下面与内部介质层分离的缺陷。
 

 

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