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激光钻孔技术在印制电路板上的应用

2008-7-16   杭州远华激光


近年来随着微电子技术的飞速发展,大规模和超大规模集成电路的广泛应用,微组装技术的进步,使印制电路板的制造向着积层化、多功能化方向发展,使印制电路图形导线细、微孔化窄间距化,加工中所采用的机械方式钻孔工艺技术已不能满足要求而迅速发展起来的一种新型的微孔加工方式即激光钻孔技术。 

    一 激光成孔的原理 

    激光是当“射线”受到外来的刺激而增加能量下所激发的一种强力光束,其中红外光和可见光具有热能,紫外光另具有光学能。此种类型的光射到工件的表面时会发生三种现象即反射、吸收和穿透。 

    透过光学另件击打在基材上激光光点,其组成有多种模式,与被照点会产生三种反应。 

   激光钻孔的主要作用就是能够很快地除去所要加工的基板材料,它主要靠光热烧蚀和光化学烧蚀或称之谓切除。 

   (1)光热烧蚀:指被加工的材料吸收高能量的激光,在极短的时间加热到熔化并被蒸发掉的成孔原理。此种工艺方法在基板材料受到高能量的作用下,在所形成的孔壁上有烧黑的炭化残渣,孔化前必须进行清理。 

   (2)光化学烧蚀:是指紫外线区所具有的高光子能量(超过2eV电子伏特)、激光波长超过400纳米的高能量光子起作用的结果。而这种高能量的光子能破坏有机材料的长分子链,成为更小的微粒,而其能量大于原分子,极力从中逸出,在外力的掐吸情况之下,使基板材料被快速除去而形成微孔。因此种类型的工艺方法,不含有热烧,也就不会产生炭化现象。所以,孔化前清理就非常简单。
 
    以上就是激光成孔的基本原理。目前最常用的有两种激光钻孔方式:印制电路板钻孔用的激光器主要有RF激发的CO2气体激光器和UV固态Nd:YAG激光器。 

   (3)关于基板吸光度:激光成功率的高低与基板材料的吸光率有着直接的关系。印制电路板是由铜箔与玻璃布和树脂组合而成,此三种材料的吸光度也因波长不同有所不同但其中铜箔与玻璃布在紫外光0.3mμ以下区域的吸收率较高,但进入可见光与IR后却大幅度滑落。有机树脂材料则在三段光谱中,都能维持相当高的吸收率。这就是树脂材料所具有的特性,是激光钻孔工艺流行的基础。 

    二CO2激光成孔的不同的工艺方法 

   CO2激光成孔的钻孔方法主要有直接成孔法和敷形掩膜成孔法两种。所谓直接成孔工艺方法就是把激光光束经设备主控系统将光束的直径调制到与被加工印制电路板上的孔直径相同,在没有铜箔的绝缘介质表面上直接进行成孔加工。敷形掩膜工艺方法就是在印制板的表面涂覆一层专用的掩膜,采用常规的工艺方法经曝光/显影/蚀刻工艺去掉孔表面的铜箔面形成的敷形窗口。然后采用大于孔径的激光束照射这些孔,切除暴露的介质层树脂。现分别介绍如下: 

   (1)开铜窗法: 

    首先在内层板上复压一层RCC(涂树脂铜箔)通过光化学方法制成窗口,然后进行蚀刻露出树脂,再采用激光烧除窗口内基板材料即形成微盲孔: 

   当光束经增强后通过光圈到达两组电流计式的微动反射扫描镜,并经一次垂直对正(Fθ  透镜)而达到可进行激动的台面的管区,然后再逐一烧成微盲孔。

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