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激光蝕刻鑽孔工藝

星之球科技 來源:百度文庫2012-10-13 我要評論(0 )   

激光蝕刻鑽孔工藝包括直接電介體(ti) 鑽孔、共形掩膜鑽孔和完孔成形三種。直接電介體(ti) 鑽孔是用CO2激光束照射材料表麵,每發出一次激光脈衝(chong) 就有一部分材料被蝕刻掉,然後在下一...

       激光蝕刻鑽孔工藝包括直接電介體(ti) 鑽孔、共形掩膜鑽孔和完孔成形三種。直接電介體(ti) 鑽孔是用CO2激光束照射材料表麵,每發出一次激光脈衝(chong) 就有一部分材料被蝕刻掉,然後在下一步工序中對材料整個(ge) 表麵進行電鍍。該工藝的特點是鑽孔速度快,但由於(yu) CO2激光的分辨率太低,其孔徑不能低於(yu) 0.004吋(100μm);另外未覆銅材料還存在共麵和精確度等問題。 

       共形掩膜鑽孔是用CO2激光在覆銅層已經經過腐蝕的電介材料上鑽孔。在光刻工藝中,覆銅層通過化學方法先作完腐蝕,這時它就如同一個(ge) 掩膜,使CO2激光隻作用於(yu) 電介材料上。目前使用的是無需裝備外部*的最新式射頻激勵密封CO2激光,這種激光束具有質量好(TEM00)、重複率高(20kHz以上)及持久耐用等特點。 

        將這些特點和快速掃描儀(yi) (每秒超過1000點)及快速操縱係統如帶線性馬達(最高2500ipm)的工作台等結合起來,可以使鑽孔速 度達到每分鍾60000孔(1mm間隔)。由於(yu) 覆銅層已預先腐蝕掉,所以孔的直徑與(yu) 激光波長無關(guan) ,在25μm至250μm之間。 

        完孔成形使用兩(liang) 種激光,即UV激光與(yu) CO2激光,目前最新的技術是固態UV激光,它利用二極管吸收方式激勵激光棒。一個(ge) 典型的完孔成形係統可產(chan) 生兩(liang) 種激光:吸收二極管產(chan) 生的355μm UV激光(脈衝(chong) 重複率高達100kHz)以及CO2激光。UV激光用來除去銅層,CO2激光用來去除電介質,該工藝已在很多不同的工業(ye) 中分別得到開發應用,其中主要是在美國和歐洲的一些國家。 

       UV激光以一種稱為(wei) 環鑽的方式移動,激光束開始照在孔的中心,然後環繞中心作同心圓移動,同心圓直徑依次增大直至將整個(ge) 區域的覆銅層都蝕刻掉。銅層去掉以後再用CO2激光去除電介質,這時剩餘(yu) 的覆銅層就作為(wei) CO2激光的掩膜。這種工藝的優(you) 點是孔徑可以小至0.002吋(50μm)而且很精確,同時每分鍾鑽孔數量可達5000個(ge) 以上。該工藝也可用於(yu) 多層線路板的鑽孔。 

       傳(chuan) 統弧燈隻有400~500小時壽命,而二極管的使用壽命一般都超過10000小時,所以二極管吸收式激光有助於(yu) 提高產(chan) 量和延長使用壽命。由於(yu) 激光二極管的壽命可以預測得到,因此維修更換就可以事先計劃好,減少了維修時間和意外停機。另外二極管吸收式激光穩定性很高,波動小,所以孔的一致性很高。 

       為(wei) 了適應生產(chan) 的需要,多數激光鑽孔係統都帶有自動化裝置。最新式設備配有為(wei) 兩(liang) 套激光係統供料的自動裝卸裝置,該裝置位於(yu) 機器中間,裝有送料架和堆疊裝貨的小車,為(wei) 兩(liang) 台激光鑽孔係統送料和卸料,並可在鑽孔的同時將線路板翻轉過來。每兩(liang) 台激光係統使用一台自動裝卸裝置可以節省投資和場地。 

       線路板裝到真空吸盤上後,要用對位標記使鑽孔光束與(yu) 線路板相配,可利用通孔或線路板上的圖形作為(wei) 標記。對位標記既可以用機械方法形成,也可以用激光對最上層銅箔蝕刻製成。圖形處理係統讀取到對位標記後,程序就可對線路板進行自動對位、偏位補償(chang) 、旋轉、伸長以及縮小等處理。由於(yu) 供應商不同,有時會(hui) 使用兩(liang) 個(ge) 、三個(ge) 、四個(ge) 或更多對位標記。 

        鑽孔工藝的加工時間取決(jue) 於(yu) 所用的硬件(如掃描儀(yi) 、工作台)以及使用的方法。可提高激光係統產(chan) 量的步進技術能使激光源頻率更高、掃描儀(yi) 每秒掃描區域更大及工作台速度更快;縮短加工時間的方法則包括將激光束分到多個(ge) 工作台上、使掃描儀(yi) 和工作台移動同步以便在工作台移動時鑽孔以及同時對兩(liang) 個(ge) 或多個(ge) 區域進行並行處理等等。 

應用實例 

用戶A:中小規模PCB製造商,所需過孔的孔徑為(wei) 0.006吋(0.15mm)或更大,產(chan) 量相對較低。該用戶合適的選擇是機械鑽孔係統。 

用戶B:過孔要求為(wei) 孔徑0.004~0.006吋(0.1~0.15mm),中等產(chan) 量。加工這種孔不需要用激光,但采用激光鑽孔可提高產(chan) 量,是否采用激光鑽孔取決(jue) 於(yu) 資金的多少。此例中機械鑽孔和激光鑽孔都可以滿足加工要求。 

用戶C:過孔要求為(wei) 孔徑0.004吋(0.1mm)或更小。這時即使產(chan) 量很低也要采用激光鑽孔,因為(wei) 用機械鑽孔方法不能滿足技術要求。 

用戶D:該客戶加工的孔徑範圍大,而且產(chan) 量高。此時可采用多種加工工藝,利用機械鑽孔和激光鑽孔相結合的辦法,使產(chan) 量達到最高以及單位鑽孔費用最低。 


 

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