如何理解pcb鉆孔與紫外線的作用

當(dāng)前用于制作印制電路板微通孔的激光器有四種類型：CO2激光器、YAG激光器、準(zhǔn)分子激光器和銅蒸氣激光器。CO2激光器典型地用于出產(chǎn)大約75μm的孔，但是因?yàn)楣馐鴷?huì)從銅面上反射歸來(lái)，所以它僅僅適合于除去電介質(zhì)。CO2激光器非常不亂、便宜，且不需維護(hù)。準(zhǔn)分子激光器是出產(chǎn)高質(zhì)量、小直徑孔的最佳選擇，典型的孔徑值為小于10μm。這些類型最適適用于微型球柵陣列封裝（ microBGA） 設(shè)備中聚酷亞膠基板的高密度陣列鉆孔。銅蒸氣激光器的發(fā)展尚在初期，然而在需要高出產(chǎn)率時(shí)仍具有上風(fēng)。銅蒸氣激光器能除去電介質(zhì)和銅，然而在出產(chǎn)過程中會(huì)帶來(lái)嚴(yán)峻題目，會(huì)使得氣流只能在受限的環(huán)境中出產(chǎn)產(chǎn)品。

在印制電路板產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用最普遍的激光器是調(diào)QNd： YAG激光器，其波長(zhǎng)為355nm ，在紫外線范圍內(nèi)。這個(gè)波長(zhǎng)可以在印制電路板鉆孔時(shí)使大多數(shù)金屬（Gu ，Ni ，Au ，Ag） 融化，其吸收率超過50% （Meier和Schmidt，2002），有機(jī)材料也能被融化。紫外線激光的光子能量可高達(dá)3.5-7.5eV，在融化過程中能夠使化學(xué)鍵斷裂，部門通過紫外線激光的光化學(xué)作用，部門通過光熱作用。這些機(jī)能使紫外線激光成為印制電路板產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的首選。

YAG激光系統(tǒng)有一個(gè)激光源，提供的能量密度（流量）超過4J/cm2，這個(gè)能量密度是鉆開微通孔表面銅循所必須的。有機(jī)材料的融化過程需要的能量密度大約只有100mJ/cm2，例如環(huán)氧樹脂和聚酷亞肢。為了在這樣寬的頻譜范圍準(zhǔn)確操縱，需要非常正確和精密的控制激光能量。微通孔的鉆孔過程需要兩步，第一步用高能量密度激光打開銅箔，第二步用低能量密度激光除去電介質(zhì)。

激光的波長(zhǎng)為355nm時(shí)，其典型的光點(diǎn)直徑大約為20μm。在脈沖時(shí)間小于140ns 時(shí)，激光的頻率在10-50kHz之間，這時(shí)的材料是不會(huì)產(chǎn)生熱量的。

通過計(jì)算機(jī)控制掃描器/反射系統(tǒng)定位激光束，通過焦闌透鏡聚焦，可以使得光束以準(zhǔn)確的角度鉆孔。掃描過程通過軟件產(chǎn)生一個(gè)矢量模式，以補(bǔ)償材料和設(shè)計(jì)的偏差。掃描面積為55x55mm。這個(gè)系統(tǒng)與CAM軟件兼容，支持所有常用的數(shù)據(jù)格局。

激光系統(tǒng)是德國(guó)人Mis LPKF提出的，其機(jī)械設(shè)計(jì)的基座是將堅(jiān)硬的花崗巖，其表面磨光精度不低于3μm。工作臺(tái)支座放置在氣體軸承上，由線性發(fā)念頭來(lái)控制。定位的正確性由玻璃標(biāo)尺來(lái)控制，其可重復(fù)性確保在±1μm。工作臺(tái)本身安裝了光學(xué)傳感器，可以在不同的反射點(diǎn)對(duì)激光位置進(jìn)行精確調(diào)整，補(bǔ)償光學(xué)變形和長(zhǎng)期漂移的偏差。調(diào)整后，由軟件所產(chǎn)生的一系列修正數(shù)據(jù)，可籠蓋整個(gè)掃描區(qū)域。漂移刻度補(bǔ)償大約需要lmin的時(shí)間進(jìn)行操縱。基板的任何變化，例如位置偏離基準(zhǔn)，可以通過高分辨率的CCD相機(jī)檢測(cè)到，通過軟件控制進(jìn)行補(bǔ)償。

這種系統(tǒng)非常合用于原型的出產(chǎn)，由于它能夠鉆孔和構(gòu)形，從柔性到剛性印制電路板均可使用，包括金屬聚合物，如阻焊劑、保護(hù)層、電介質(zhì)等。Raman等人先容了最提高前輩的固態(tài)紫外線激光系統(tǒng)，以及其在高密度互連微通孔出產(chǎn)中的應(yīng)用。

Lange和Vollrath解釋了紫外線激光系統(tǒng)（微線鉆孔600系統(tǒng)）在鉆孔、構(gòu)形和切割中的各種應(yīng)用。該系統(tǒng)可以鉆孔和微通孔，銅層孔徑減小到了30μm，并且對(duì)于一定范圍內(nèi)的基材能進(jìn)行單步操縱，這種系統(tǒng)也能出產(chǎn)最小寬度為20μm的印制電路板外層導(dǎo)線，其出產(chǎn)能力大大超過了光化學(xué)。這種系統(tǒng)的出產(chǎn)速度可高達(dá)250鉆的操縱，并能夠答應(yīng)所有尺度輸入，例如Gerber和HPGL。它的操縱面積是640mmx560mm（25.2inx22in） ，最大的材料高度為50mm（2in），可合用于大部門常用基板。機(jī)器工作臺(tái)的基座和它的導(dǎo)軌都是用自然的花崗巖制作的，精確度為±3μm。工作臺(tái)由線性驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，由空氣軸承支撐；位置由具有熱量補(bǔ)償?shù)牟Ａ?biāo)尺控制，其精度為土iμm 。操縱臺(tái)上基板的安裝是通過真空設(shè)備完成的。