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當前用于制作印制電路板微通孔的激光器有四種類(lèi)型:CO 2 激光器、YAG激光器、準分子激光器和銅蒸氣激光器。CO2 激光器典型地用于生產(chǎn)大約75μm的孔，但是由于光束會(huì )從銅面上反射回來(lái)，所以它僅僅適合于除去電介質(zhì)。CO 2激光器非常穩定、便宜，且不需維護。準分子激光器是生產(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(lèi)型最適合用于微型球柵陣列封裝( microBGA) 設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，然而在需要高生產(chǎn)率時(shí)仍具有優(yōu)勢。銅蒸氣激光器能除去電介質(zhì)和銅，然而在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )帶來(lái)嚴重問(wèn)題，會(huì )使得氣流只能在受限的環(huán)境中生產(chǎn)產(chǎn)品。 在印制電路板工業(yè)中應用最普遍的激光器是調QNd: YAG 激光器，其波長(cháng)為355nm ，在紫外線(xiàn)范圍內。這個(gè)波長(cháng)可以在印制電路板鉆孔時(shí)使大多數金屬(Gu , Ni , Au , Ag) 融化，其吸收率超過(guò)50% (Meier 和Schmidt ， 2002) ，有機材料也能被融化。紫外線(xiàn)激光的光子能量可高達3.5 -7.5eV ，在融化過(guò)程中能夠使化學(xué)鍵斷裂，部分通過(guò)紫外線(xiàn)激光的光化學(xué)作用，部分通過(guò)光熱作用。這些性能使紫外線(xiàn)激光成為印制電路板工業(yè)應用的首選。 YAG 激光系統有一個(gè)激光源，提供的能量密度(流量)超過(guò)4J/cm 2 ， 這個(gè)能量密度是鉆開(kāi)微通孔表面銅循所必需的。有機材料的融化過(guò)程需要的能量密度大約只有100mJ/cm 2 ， 例如環(huán)氧樹(shù)脂和聚酷亞肢。為了在這樣寬的頻譜范圍正確操作，需要非常準確和精密的控制激光能量。微通孔的鉆孔過(guò)程需要兩步，第一步用高能量密度激光打開(kāi)銅箔，第二步用低能量密度激光除去電介質(zhì)。 激光的波長(cháng)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。 圖給出了這種系統基本的原理圖。通過(guò)計算機控制掃描器/反射系統定位激光束，通過(guò)焦闌透鏡聚焦，可以使得光束以正確的角度鉆孔。掃描過(guò)程通過(guò)軟件產(chǎn)生一個(gè)矢量模式，以補償材料和設計的偏差。掃描面積為55 x55mm 。這個(gè)系統與CAM 軟件兼容，支持所有常用的數據格式。 激光系統是德國人Mis LPKF 提出的，其機械設計的基座是將堅硬的花崗巖，其表面磨光精度不低于3μm 。工作臺支座放置在氣體軸承上，由線(xiàn)性發(fā)動(dòng)機來(lái)控制。定位的準確性由玻璃標尺來(lái)控制，其可重復性確保在± 1μm 。工作臺本身安裝了光學(xué)傳感器，可以在不同的反射點(diǎn)對激光位置進(jìn)行精確調整，補償光學(xué)變形和長(cháng)期漂移的偏差。調整后，由軟件所產(chǎn)生的一系列修正數據，可覆蓋整個(gè)掃描區域。漂移刻度補償大約需要lmin 的時(shí)間進(jìn)行操作�；宓娜魏巫兓�，例如位置偏離基準，可以通過(guò)高分辨率的CCD 相機檢測到，通過(guò)軟件控制進(jìn)行補償。 這種系統非常適用于原型的生產(chǎn)，因為它能夠鉆孔和構形，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、保護層、電介質(zhì)等。Raman等人介紹了最先進(jìn)的固態(tài)紫外線(xiàn)激光系統，以及其在高密度互連微通孔生產(chǎn)中的應用。 Lange 和Vollrath 解釋了紫外線(xiàn)激光系統(微線(xiàn)鉆孔600 系統)在鉆孔、構形和切割中的各種應用。該系統可以鉆孔和微通孔，銅層孔徑減小到了30μm ，并且對于一定范圍內的基材能進(jìn)行單步操作，這種系統也能生產(chǎn)最小寬度為20μm 的印制電路板外層導線(xiàn)，其生產(chǎn)能力大大超過(guò)了光化學(xué)。這種系統的生產(chǎn)速度可高達250 鉆的操作，并能夠允許所有標準輸入，例如Gerber 和HPGL 。它的操作面積是640mm x 560mm (25. 2in x 22in) ，最大的材料高度為50mm (2in) ，可適用于大部分常用基板。機器工作臺的基座和它的導軌都是用天然的花崗巖制作的，精確度為±3μm 。工作臺由線(xiàn)性驅動(dòng)器驅動(dòng)，由空氣軸承支撐;位置由具有熱量補償的玻璃標尺控制，其精度為土iμm 。操作臺上基板的安裝是通過(guò)真空設備完成的。 |
