紫外线激光器在印制电路板钻孔中的应用

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1、紫外线激光器在印制电路板钻孔中的应用紫外线激光器在印制电路板钻孔中的应用当前用于制作印制电路板微通孔的激光器有四种类型:CO2激光器、YAG激光器、准分子激光器和铜蒸气激光器。CO2激光器典型地用于生产大约75μm的孔，但是由于光束会从铜面上反射回来，所以它仅仅适合于除去电介质。CO2激光器非常稳定、便宜，且不需维护。准分子激光器是生产高质量、小直径孔的最佳选择，典型的孔径值为小于10μm。这些类型最适合用于微型球栅阵列封装(microBGA)设备中聚酷亚胶基板的高密度阵列钻孔。铜蒸气激光器的发展尚在初期，然而在需要高生产率时仍具有优势。铜蒸气激光器

2、能除去电介质和铜，然而在生产过程中会带来严重问题，会使得气流只能在受限的环境中生产产品。在印制电路板工业中应用最普遍的激光器是调QNd:YAG激光器，其波长为355nm，在紫外线范围内。这个波长可以在印制电路板钻孔时使大多数金属(Gu,Ni,Au,Ag)融化，其吸收率超过50%(Meier和Schmidt，2002)，有机材料也能被融化。紫外线激光的光子能量可高达3.5-7.5eV，在融化过程中能够使化学键断裂，部分通过紫外线激光的光化学作用，部分通过光热作用。这些性能使紫外线激光成为印制电路板工业应用的首选。YAG激光系统有一个激光源，提供的能量密

3、度(流量)超过4J/cm2，深圳金百泽电子科技股份有限公司（www.kbsems.com）成立于1997年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的PCB设计、PCB快速制造、SMT加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话：0755-26546699-223这个能量密度是钻开微通孔表面铜循所必需的。有机材料的融化过程需要的能量密度大约只有100mJ/cm2，例如环氧树脂和聚酷亚肢。为了在这样宽的频谱范围正确操作，需要非常准确和精密的控制激光能量。微通孔

4、的钻孔过程需要两步，第一步用高能量密度激光打开铜箔，第二步用低能量密度激光除去电介质。激光的波长为355nm时，其典型的光点直径大约为20μm。在脉冲时间小于140ns时，激光的频率在10-50kHz之间，这时的材料是不会产生热量的。图10-13给出了这种系统基本的原理图。通过计算机控制扫描器/反射系统定位激光束，通过焦阑透镜聚焦，可以使得光束以正确的角度钻孔。扫描过程通过软件产生一个矢量模式，以补偿材料和设计的偏差。扫描面积为55x55mm。这个系统与CAM软件兼容，支持所有常用的数据格式。激光系统是德国人MisLPKF提出的，其机械设计的基座是将

5、坚硬的花岗岩，其表面磨光精度不低于3μm。工作台支座放置在气体轴承上，由线性发动机来控制。定位的准确性由玻璃标尺来控制，其可重复性确保在±1μm。工作台本身安装了光学传感器，可以在不同的反射点对激光位置进行精确调整，补偿光学变形和长期漂移的偏差。调整后，由软件所产生的一系列修正数据，可覆盖整个扫描区域。漂移刻度补偿大约需要lmin的时间进行操作。基板的任何变化，例如位置偏离基准，可以通过高分辨率的CCD相机检测到，通过软件控制进行补偿。这种系统非常适用于原型的生产，因为它能够钻孔和构形，从柔性到刚性印制电路板深圳金百泽电子科技股份有限公司（www.k

6、bsems.com）成立于1997年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产品研发的PCB设计、PCB快速制造、SMT加工、组装与测试及硬件集成等垂直整合解决方案，是国内最具特色的电子制造服务提供商。电话：0755-26546699-223均可使用，包括金属聚合物，如阻焊剂、保护层、电介质等。Raman等人介绍了最先进的固态紫外线激光系统，以及其在高密度互连微通孔生产中的应用。Lange和Vollrath解释了紫外线激光系统(微线钻孔600系统)在钻孔、构形和切割中的各种应用。该系统可以钻孔和微通孔，铜

7、层孔径减小到了30μm，并且对于一定范围内的基材能进行单步操作，这种系统也能生产最小宽度为20μm的印制电路板外层导线，其生产能力大大超过了光化学。这种系统的生产速度可高达250钻的操作，并能够允许所有标准输入，例如Gerber和HPGL。它的操作面积是640mmx560mm(25.2inx22in)，最大的材料高度为50mm(2in)，可适用于大部分常用基板。机器工作台的基座和它的导轨都是用天然的花岗岩制作的，精确度为±3μm。工作台由线性驱动器驱动，由空气轴承支撑;位置由具有热量补偿的玻璃标尺控制，其精度为土iμm。操作台上基板的安装是通过真空设

8、备完成的。深圳金百泽电子科技股份有限公司（www.kbsems.com）成立于1997年，是线路板行业十强企