PCB科技 - PCB板廠的幾種雷射打孔

雷射是一種强大的光束，當“光線”受到外部光源的刺激並新增能量時會被激發. 紅外光和可見光都有熱能, 紫外線具有光能. 當這種光照射到工件表面時, 出現3種現象：反射, 吸收和滲透. 雷射鑽孔的主要功能是快速去除待加工的基材. 它主要依靠光熱燒蝕和光化學燒蝕, 或所謂的切除術.

在商業上 PCB生產, 有兩種雷射技術可用於雷射鑽孔. 二氧化碳雷射器的波長在遠紅外波段, 紫外雷射的波長在紫外波段. CO2雷射器廣泛用於印製電路板中工業微通孔的生產, and the diameter of the micro-vias is required to be greater than 100mm (Raman, 2001). 用於生產這些大孔徑孔, CO2雷射器生產率高, 因為CO2雷射器製造大孔所需的沖孔時間非常短. 紫外線雷射技術廣泛用於生產直徑小於100mm的微孔. 使用微型電路圖, 孔徑甚至可以小於50mm. 當製造直徑小於80mm的孔時，紫外線雷射技術產生非常高的產量. 因此, 為了滿足日益增長的微孔產能需求, 許多的 PCB製造商 已開始引入雙頭雷射鑽孔系統.

以下是現時市場上使用的3種主要類型的雙頭雷射鑽孔系統：

1）雙頭紫外線鑽孔系統；

2）雙頭CO2雷射打孔系統；

3）棒式雷射鑽孔系統（CO2和UV）。

所有這些類型的鑽井系統都有各自的優缺點。 雷射鑽孔系統可以簡單地分為兩種類型，一種是雙比特單波長系統，另一種是雙比特雙波長系統。

無論類型如何，影響鑽孔能力的主要因素有兩個：

1）雷射能量/脈衝能量；

2）光束定位系統。

雷射脈衝的能量和光束的傳輸效率决定了鑽孔時間。 鑽孔時間是指雷射鑽床鑽一個微通孔的時間，光束定位系統决定兩個孔之間的移動速度。 這些因素共同决定了雷射鑽孔機的速度，以使微通孔符合給定的要求。 雙頭紫外雷射系統最適合在集成電路中鑽取小於90mm的孔，其縱橫比也非常高。

雙頭CO2雷射器系統使用調Q射頻激勵CO2雷射器。 該系統的主要優點是重複性高（高達100kHz）、鑽孔時間短和操作面寬。 鑽盲孔只需幾次，但其鑽井質量相對較低。

最常用的雙頭雷射打孔系統是一種混合式雷射打孔系統，由紫外線鐳射頭和CO2鐳射頭組成。 這種綜合使用的混合雷射鑽孔方法有利於銅和電介質的同時鑽孔。 也就是說，用紫外線對銅進行鑽孔，以生成所需的孔尺寸和形狀，然後使用CO 2雷射器對未覆蓋的電介質進行鑽孔。 鑽取過程是通過鑽取一個2in X 2in的區塊來完成的，這個區塊被稱為域。

CO2雷射可有效去除電介質，甚至不均勻的玻璃增强電介質。 然而，單個CO2雷射器無法形成小孔（小於75mm）並去除銅。 有幾個例外，即它可以去除5mm以下的預處理薄銅箔（lustino，2002）。 紫外線雷射可以製造非常小的孔，並可以去除所有常見的銅街（3-36mm，1oz，甚至電鍍銅箔）。 紫外線雷射器也可以單獨去除介電材料，但速度較慢。 此外，對於非均勻資料，如增强玻璃FR-4，效果通常不好。 這是因為只有當能量密度新增到一定水准時，才能移除玻璃，這也會損壞內墊。 由於棒狀雷射系統包括紫外雷射和CO 2雷射，囙此可以在這兩個領域實現最佳效果。 紫外線雷射器可以完成所有銅箔和小孔，二氧化碳雷射器可以快速鑽取電介質。 洞 該圖顯示了具有可程式設計鑽孔距離的雙頭雷射鑽孔系統的結構。 兩個鑽頭之間的距離可以根據部件的佈局進行調整，從而確保最大的雷射鑽孔能力。

現在，大多數雙頭雷射鑽孔系統在兩個鑽頭之間有固定的距離，並且它們還具有階梯和重複光束定位技術。 分步重複雷射遙控器本身的優點是調節範圍大（高達（50 X 50）mm）。 缺點是雷射遠程調節器必須在固定域中逐步移動，並且兩個鑽頭之間的距離是固定的。 典型雙頭雷射遙控器的兩個鑽頭之間的距離是固定的（約150mm）。 對於不同的面板尺寸，固定距離鑽頭不能在最佳配寘下操作，如可程式設計螺距鑽頭。

現時，雙頭雷射打孔系統具有各種不同規格的效能，可應用於小型印刷電路板製造商以及大批量PCB製造商。

由於陶瓷氧化鋁具有較高的介電常數，囙此可用於製造印刷電路板。 然而，由於其脆弱性，佈線和組裝所需的鑽孔過程難以使用標準工具完成，因為此時必須將機械壓力降至最低，這對雷射鑽孔是一件好事。 Rangel等人（1997）證明，對於氧化鋁基板和塗有金和錨的氧化鋁基板，QNd:YAG雷射器可以用於鑽孔。 使用短脈衝、低能和高峰值功率雷射器有助於避免機械壓力對樣品的損壞，並可以產生直徑小於100mm的高品質通孔。該科技已成功應用於頻率範圍為8-18 GHz的低雜訊微波放大器。

Nd:YAG雷射技術用於加工多種資料上的盲孔和通孔 PCB資料. 其中, 在聚醯亞胺覆銅板上鑽通孔, 最小孔徑為25微米. 從生產成本分析, 最經濟的直徑為25-125微米. 鑽孔速度為10000孔/最小值. 可以使用直接雷射沖孔工藝, 最大孔徑為50微米. 形成的孔的內表面清潔且無碳化, 而且容易電鍍. 類似地, 可以在PTFE覆銅板上鑽通孔, 最小直徑為25微米, 最經濟的直徑是25-125微米. 鑽孔速度為4500孔/最小值. 無需在視窗外預蝕刻. 形成的孔非常乾淨, 無需特殊的PCB加工工藝要求.