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分析了激光开孔的工艺原理和常见问题

  2020-09-03         Chris         8109

激光是一种受外界刺激激发而增加能量的强光束,其中红外光和可见光具有热能,紫外光具有光能

激光成孔的原理

   激光是一种受外界刺激激发而增加能量的强光束,其中红外光和可见光具有热能,紫外光具有光能。当这类光撞击工件表面时,会出现三种现象:反射、吸收和穿透。

   

  被衬底上的另一个光学元件撞击的激光点由多种模式组成,并以三种方式与被照亮点发生反应。激光钻孔的主要功能是快速去除待加工的基材。它主要依靠光热消融和光化学消融或切除。

(1)光照消融:

是指被加工材料吸收高能激光,在很短的时间内加热,直至熔化蒸发后形成孔的原理。在高能量的作用下,孔壁上有发黑的碳化残留物,在形成孔之前必须将其清理干净。

(2)光化学消融:

它是指紫外区域的高能能量(超过2eV电子伏特)和激光波长超过400纳米的高能光子的效应。这种高能光子可以打破有机材料的长分子链,变成更小的粒子,但它的能量大于原来的分子,并试图逃离它。在外力作用下,衬底材料被迅速去除,形成微孔。因此,这种工艺方法不含高温燃烧,不会产生碳化现象。所以,在毛孔前清理是很容易的。最常用的激光打孔方法有两种:印刷电路板打孔激光主要是射频激发CO2气体激光器和UV固体Nd: YAG激光器。

(3)衬底吸光度:

激光的成功率直接与衬底材料的吸光度有关。印刷电路板由铜箔、玻璃布和树脂组成。这三种材料的吸光度随波长的不同而不同。而铜箔和玻璃布在紫外线0.3 m以下的区域具有较高的吸收率,但进入可见光和IR后会发生较大的滑移。有机树脂材料可以保持相当高的吸收率在所有三个区段的光谱。这是树脂材料的特性,是激光打孔技术的基础。


 

CO2激光打孔的不同工艺

  二氧化碳激光成孔主要有两种方法:直接成孔和掩模成孔。所谓直接hole-forming过程意味着激光调制的主要控制系统设备直径一样印刷电路板上的孔要处理,和孔形成过程进行直接在没有铜箔表面的绝缘介质。应用掩模工艺是在印制板表面涂上特殊掩模,去除孔表面的铜箔表面,通过传统的曝光/显影/蚀刻工艺形成应用窗口。然后用一束比孔径大的激光束照射这些孔以去除暴露的介电层树脂。

(1)铜窗开启方式:

  首先,一层碾压混凝土层板后压力(涂树脂铜箔)由光化学方法窗口,然后蚀刻树脂,然后使用激光烧基材窗口内微盲孔的形成:当光束通过孔径增强有两套微反射镜扫描的镜子,和θ镜头(F)和垂直台面可以兴奋的地方,然后一个接一个盲孔。

   在一平方英寸的电子束中,0.15毫米的盲孔可以打3个孔。第一炮具有约15 s的脉冲宽度,为孔隙形成提供能量。后用枪清理孔壁、孔底残余物和修正孔。


(2)大窗开窗工艺方法:

上述工艺方法形成的孔的直径与打开的铜窗的直径相同。如果操作不慎,打开的窗口位置就会偏移,形成的孔的盲孔位置就会与底垫的中心不一致。铜窗的偏差可能是由基材的收缩和用于图像传输的负变形引起的。所以拿起铜窗技术,扩大铜窗直径大于底部垫约0.05毫米(通常按照孔径的大小来确定,当孔隙大小的0.15毫米,底部垫应该是直径约0.25毫米,其庞大的Windows 0.30毫米直径)的激光打孔,然后,可以烧出位置精度微盲孔底部垫。其主要特点是自由度大,可通过内底垫的程序形成孔。这样有效地防止了由于铜窗直径与孔直径同时偏移导致激光点对窗对齐,从而在大批量的大板上会出现很多不完整的半孔或残孔。

 

(3)树脂表面直接成孔过程

有几种类型的激光钻孔技术:

a .在基材内板的上层涂上树脂铜箔,然后蚀刻掉全部铜箔。然后用CO2激光直接在暴露的树脂表面上形成孔,然后按照镀孔工艺对孔进行加工。

基材采用FR-4半固化铜箔代替树脂包覆铜箔。

 

涂布感光树脂和随后覆层铜箔的工艺。

 

用干膜作为中间层,压制铜箔。

 

涂布其他类型温膜和铜箔涂布工艺可生产。


(4)采用超薄铜箔直接烧蚀技术

将内芯板压入并在两侧涂上树脂铜箔,蚀刻后采用“半蚀刻法”可将铜箔厚度17m减为5微米,再进行黑氧化处理,用CO2激光形成孔。

 


 

   其基本原理是经过氧化处理的黑色表面会强烈地吸收光线,在增加CO2激光器光束能量的前提下,可以直接在超薄铜箔和树脂表面形成孔。然而,最困难的部分是确保“半蚀刻”方法产生均匀的铜层,因此必须特别注意制造。当然,背面可使用铜撕裂材料(UTC),铜箔相当薄,约5微米。

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