激光蝕刻鉆孔工藝包括直接電介體鉆孔、共形掩膜鉆孔和完孔成形三種。直接電介體鉆孔是用CO2激光束照射材料表面，每發(fā)出一次激光脈沖就有一部分材料被蝕刻掉，然后在下一步工序中對(duì)材料整個(gè)表面進(jìn)行電鍍。該工藝的特點(diǎn)是鉆孔速度快，但由于CO2激光的分辨率太低，其孔徑不能低于0.004吋(100μm)；另外未覆銅材料還存在共面和精確度等問題。
共形掩膜鉆孔是用CO2激光在覆銅層已經(jīng)經(jīng)過腐蝕的電介材料上鉆孔。在光刻工藝中，覆銅層通過化學(xué)方法先作完腐蝕，這時(shí)它就如同一個(gè)掩膜，使CO2激光只作用于電介材料上。目前使用的是無需裝備外部*的最新式射頻激勵(lì)密封CO2激光，這種激光束具有質(zhì)量好(TEM00)、重復(fù)率高(20kHz以上)及持久耐用等特點(diǎn)。
將這些特點(diǎn)和快速掃描儀(每秒超過1000點(diǎn))及快速操縱系統(tǒng)如帶線性馬達(dá)(最高2500ipm)的工作臺(tái)等結(jié)合起來，可以使鉆孔速 度達(dá)到每分鐘60000孔(1mm間隔)。由于覆銅層已預(yù)先腐蝕掉，所以孔的直徑與激光波長(zhǎng)無關(guān)，在25μm至250μm之間。
完孔成形使用兩種激光，即UV激光與CO2激光，目前最新的技術(shù)是固態(tài)UV激光，它利用二極管吸收方式激勵(lì)激光棒。一個(gè)典型的完孔成形系統(tǒng)可產(chǎn)生兩種激光：吸收二極管產(chǎn)生的355μm UV激光(脈沖重復(fù)率高達(dá)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(zhì)，該工藝已在很多不同的工業(yè)中分別得到開發(fā)應(yīng)用，其中主要是在美國和歐洲的一些國家。
UV激光以一種稱為環(huán)鉆的方式移動(dòng)，激光束開始照在孔的中心，然后環(huán)繞中心作同心圓移動(dòng)，同心圓直徑依次增大直至將整個(gè)區(qū)域的覆銅層都蝕刻掉。銅層去掉以后再用CO2激光去除電介質(zhì)，這時(shí)剩余的覆銅層就作為CO2激光的掩膜。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是孔徑可以小至0.002吋(50μm)而且很精確，同時(shí)每分鐘鉆孔數(shù)量可達(dá)5000個(gè)以上。該工藝也可用于多層線路板的鉆孔。
傳統(tǒng)弧燈只有400～500小時(shí)壽命，而二極管的使用壽命一般都超過10000小時(shí)，所以二極管吸收式激光有助于提高產(chǎn)量和延長(zhǎng)使用壽命。由于激光二極管的壽命可以預(yù)測(cè)得到，因此維修更換就可以事先計(jì)劃好，減少了維修時(shí)間和意外停機(jī)。另外二極管吸收式激光穩(wěn)定性很高，波動(dòng)小，所以孔的一致性很高。
為了適應(yīng)生產(chǎn)的需要，多數(shù)激光鉆孔系統(tǒng)都帶有自動(dòng)化裝置。最新式設(shè)備配有為兩套激光系統(tǒng)供料的自動(dòng)裝卸裝置，該裝置位于機(jī)器中間，裝有送料架和堆疊裝貨的小車，為兩臺(tái)激光鉆孔系統(tǒng)送料和卸料，并可在鉆孔的同時(shí)將線路板翻轉(zhuǎn)過來。每?jī)膳_(tái)激光系統(tǒng)使用一臺(tái)自動(dòng)裝卸裝置可以節(jié)省投資和場(chǎng)地。
線路板裝到真空吸盤上后，要用對(duì)位標(biāo)記使鉆孔光束與線路板相配，可利用通孔或線路板上的圖形作為標(biāo)記。對(duì)位標(biāo)記既可以用機(jī)械方法形成，也可以用激光對(duì)最上層銅箔蝕刻制成。圖形處理系統(tǒng)讀取到對(duì)位標(biāo)記后，程序就可對(duì)線路板進(jìn)行自動(dòng)對(duì)位、偏位補(bǔ)償、旋轉(zhuǎn)、伸長(zhǎng)以及縮小等處理。由于供應(yīng)商不同，有時(shí)會(huì)使用兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多對(duì)位標(biāo)記。
鉆孔工藝的加工時(shí)間取決于所用的硬件(如掃描儀、工作臺(tái))以及使用的方法?？商岣呒す庀到y(tǒng)產(chǎn)量的步進(jìn)技術(shù)能使激光源頻率更高、掃描儀每秒掃描區(qū)域更大及工作臺(tái)速度更快；縮短加工時(shí)間的方法則包括將激光束分到多個(gè)工作臺(tái)上、使掃描儀和工作臺(tái)移動(dòng)同步以便在工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)鉆孔以及同時(shí)對(duì)兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域進(jìn)行并行處理等等。
應(yīng)用實(shí)例
用戶A：中小規(guī)模PCB制造商，所需過孔的孔徑為0.006吋(0.15mm)或更大，產(chǎn)量相對(duì)較低。該用戶合適的選擇是機(jī)械鉆孔系統(tǒng)。
用戶B：過孔要求為孔徑0.004～0.006吋(0.1～0.15mm)，中等產(chǎn)量。加工這種孔不需要用激光，但采用激光鉆孔可提高產(chǎn)量，是否采用激光鉆孔取決于資金的多少。此例中機(jī)械鉆孔和激光鉆孔都可以滿足加工要求。
用戶C：過孔要求為孔徑0.004吋(0.1mm)或更小。這時(shí)即使產(chǎn)量很低也要采用激光鉆孔，因?yàn)橛脵C(jī)械鉆孔方法不能滿足技術(shù)要求。
用戶D：該客戶加工的孔徑范圍大，而且產(chǎn)量高。此時(shí)可采用多種加工工藝，利用機(jī)械鉆孔和激光鉆孔相結(jié)合的辦法，使產(chǎn)量達(dá)到最高以及單位鉆孔費(fèi)用最低。
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