激光直接打孔技術(shù)定位方法的探討

潘文萍

【摘要】 隨著HDI印制板設計精度的日益提升及成本降低的需求，激光直接打孔技術(shù)得到日益廣泛的應用。本文針對激光直接打孔技術(shù)定位方法進行探討，通過對比傳統(tǒng)的掃靶孔定位和直接燒靶定位的優(yōu)缺點，提出了一種新的定位方法-開窗燒靶定位，并對該方法的加工工藝、激光孔與內(nèi)層圖形的對位精度進行實驗確認，得到了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】 激光直接打孔 掃靶孔定位 直接燒靶定位 開窗燒靶定位

一、前言

普通的HDI板基本上是1次積層，高階HDI采用2次或以上的積層技術(shù)，同時采用疊孔、電鍍填孔、激光直接打孔等先進PCB技術(shù)。

二、激光直接打孔技術(shù)

2.1 激光直接打孔

激光直接打孔使用連續(xù)多槍脈沖，每一槍能量不同，首先使用高能量脈沖熔銅，形成盲孔的雛形，起到開銅窗的作用，減少熔銅飛濺，保證一定的孔圓度，然后用較低能量的脈沖加工介質(zhì)，對孔壁進行有效修理。傳統(tǒng)的激光直接打孔技術(shù)的定位方式一般有兩種：掃靶孔定位和直接燒靶定位。

1、掃靶孔定位。此種方法是在激光直接打孔時，直接使用由X-Ray掃靶機識別內(nèi)層靶環(huán)鉆孔而成的掃靶孔作為定位基準。由于引進了掃靶孔自身的位置精度誤差，定位精度不高，最大偏差會達到60um。而且，當掃靶孔存在銅屑毛刺、孔型不圓等問題時，激光鉆床對掃靶孔的識別精度會大受影響，不但影響生產(chǎn)效率，重要的是激光孔的對位精度會直接變差。然而，雖然存在這些問題，作為一種最方便的定位模式，掃靶孔定位仍然是目前印制板廠商在激光直接打孔工藝上的首選。

2、直接燒靶定位。此種方法是采用黑化或棕化對銅箔進行表面預處理，然后采用激光直接燒靶定位：天窗層銅箔通過半固化片和芯材壓合在一起，在激光束的作用下，天窗層銅箔被燒蝕出蝕銅靶區(qū)，此時，半固化片已經(jīng)被局部燒蝕，且殘留厚度不均勻；在激光束的繼續(xù)作用下，蝕銅靶區(qū)下部的半固化片被完全燒蝕，并透過次外層承接盤的對位靶孔向芯材內(nèi)部燒蝕，形成深淺不一的孔洞，嚴重時會造成芯材燒蝕擊穿。由此可見，由于預處理的不均勻，定位靶標的燒蝕狀態(tài)不一致，生產(chǎn)過程不穩(wěn)定，嚴重影響生產(chǎn)效率。雖然這種方法的定位精度能達到30um以內(nèi)，但很難予以批量使用。

三、開窗燒靶定位

下面僅就開窗燒靶定位和業(yè)界普遍采用的掃靶孔定位做一比較。

3.1 工藝流程設計

印制板芯材制作→點焊→天窗層銅箔開窗口→疊板層壓→棕化/黑化→燒靶定位→激光鉆孔

A、層壓方法

a.在天窗層銅箔的四角銑開窗口，形成開窗靶區(qū)；

b.層壓疊板時，首先在下鏡板上平鋪一張?zhí)齑皩鱼~箔，并使其粗糙面朝上；然后使用疊板臺紅外線發(fā)生器產(chǎn)生紅外線形成四個交叉光點，并移動光點位置使其與四個開窗靶區(qū)中心對正；取點焊好的印制板芯材按正確的方向平放到天窗層銅箔上，并使其四角的次外層承接盤中心對準四個紅外線交叉光點；最后，在芯材上平鋪一張?zhí)齑皩鱼~箔，其粗糙面朝下，并且四角的開窗靶區(qū)中心對準四個紅外線交叉光點，蓋上鏡板，層壓加工，再對層壓后的印制板進行黑化加工。其中，所述天窗層銅箔在數(shù)控銑床上使用預設的銑程序加工，在銅箔的四角開窗口，形成開窗靶區(qū)，所述開窗靶區(qū)為正方形（邊長6-10mm）或圓形（直徑6-10mm），四個開窗靶區(qū)的間距與印制板芯材上四個次外層承接盤的間距相同。

c.對層壓后的印制板進行棕化或黑化加工。

B、激光直接打孔方法

a.采用預設程序?qū)μ齑皩鱼~箔的四個開窗靶區(qū)露出的半固化片進行燒蝕，露出次外層承接盤和對位靶孔；

b.以對位靶孔為定位基準，進行激光直接鉆孔。

3.2 對位精度實驗比較

A、實驗數(shù)據(jù)

開窗燒靶定位工藝的激光孔與內(nèi)層圖形的對位精度在30um以下，遠遠好于掃靶孔定位工藝的60um。

四、總結(jié)

使用直接在天窗層銅箔上定位靶標位置開窗口的開窗燒靶定位方式，取代直接燒靶定位的加工方法，徹底杜絕了由于預處理的不均勻而產(chǎn)生的定位靶標的燒蝕狀態(tài)不一致問題，生產(chǎn)過程穩(wěn)定，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)顯著提高。

參 考 文 獻

[1] 陳永生『任意層互連印制板工藝發(fā)展路線』，印制電路信息，2013年4月