當前用于制作線路(lu)板pcb微通孔(kong)的(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)有四種類型(xing):CO 2 激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)、YAG激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)、準分子(zi)(zi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)和銅(tong)蒸氣激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)。CO2 激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)典(dian)型(xing)地用于出產大(da)約75μm的(de)孔(kong),但是因為(wei)光(guang)(guang)束(shu)會(hui)從銅(tong)面上反射歸來,所以(yi)它僅(jin)僅(jin)適合于除去電介質。CO 2激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)非常不亂、便宜,且不需維護。準分子(zi)(zi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)是出產高(gao)質量、小直徑(jing)孔(kong)的(de)最佳選擇,典(dian)型(xing)的(de)孔(kong)徑(jing)值為(wei)小于10μm。這些類型(xing)最適適用于微型(xing)球柵(zha)陣(zhen)列封裝( microBGA) 設備中聚(ju)酷(ku)亞(ya)膠基(ji)板的(de)高(gao)密度陣(zhen)列鉆(zhan)孔(kong)。銅(tong)蒸氣激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)的(de)發(fa)展尚在初期,然而(er)在需要高(gao)出產率時仍具有上風。銅(tong)蒸氣激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)能(neng)除去電介質和銅(tong),然而(er)在出產過(guo)程中會(hui)帶來嚴(yan)峻題目,會(hui)使得氣流只能(neng)在受限的(de)環(huan)境中出產產品。
在(zai)(zai)印制(zhi)線路(lu)(lu)(lu)板(ban) pcb 高(gao)精(jing)密線路(lu)(lu)(lu)板(ban)產業中應用(yong)(yong)最普遍的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器是(shi)調QNd: YAG 激(ji)(ji)光(guang)(guang)器,其(qi)波長為(wei)355nm ,在(zai)(zai)紫(zi)(zi)外(wai)線范(fan)圍內。這(zhe)個波長可(ke)(ke)以在(zai)(zai)印制(zhi)電(dian)路(lu)(lu)(lu)板(ban)鉆孔(kong)時使大(da)多數(shu)金(jin)屬(Gu , Ni , Au , Ag) 融(rong)化,其(qi)吸(xi)收(shou)率超過50% (Meier 和Schmidt , 2002) ,有機材料也能(neng)被融(rong)化。紫(zi)(zi)外(wai)線激(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)光(guang)(guang)子能(neng)量可(ke)(ke)高(gao)達(da)3.5 -7.5eV ,在(zai)(zai)融(rong)化過程中能(neng)夠使化學(xue)鍵斷(duan)裂,部門通(tong)(tong)過紫(zi)(zi)外(wai)線激(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)光(guang)(guang)化學(xue)作用(yong)(yong),部門通(tong)(tong)過光(guang)(guang)熱作用(yong)(yong)。這(zhe)些機能(neng)使紫(zi)(zi)外(wai)線激(ji)(ji)光(guang)(guang)成為(wei)印制(zhi)電(dian)路(lu)(lu)(lu)板(ban)產業應用(yong)(yong)的(de)(de)首選。
YAG 激光系統有一個激光源,提供的能量密度(流量)超過4J/cm 2 , 這個能量密度是鉆開微通孔表面銅循所必須的。有機材料的融化過程需要的能量密度大約只有100mJ/cm 2 , 例如環氧樹脂和聚酷亞肢。為了在這樣寬的頻譜范圍準確操縱,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。
激光的波長為355nm 時,其典型的光點直徑大約為20μm 。在脈沖時間小于140ns 時,激光的頻率在10 - 50kHz 之間,這時的材料是不會產生熱量的。
圖10-13 給出了這種系統基本的原理圖。通過計算機控制掃描器/反射系統定位激光束,通過焦闌透鏡聚焦,可以使得光束以準確的角度鉆孔。掃描過程通過軟件產生一個矢量模式,以補償材料和設計的偏差。掃描面積為55 x55mm 。這個系統與CAM 軟件兼容,支持所有常用的數據格局。
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,由線性發念頭來控制。定位的正確性由玻璃標尺來控制,其可重復性確保在± 1μm 。工作臺本身安裝了光學傳感器,可以在不同的反射點對激光位置進行精確調整,補償光學變形和長期漂移的偏差。調整后,由軟件所產生的一系列修正數據,可籠蓋整個掃描區域。漂移刻度補償大約需要lmin 的時間進行操縱。基板的任何變化,例如位置偏離基準,可以通過高分辨率的CCD 相機檢測到,通過軟件控制進行補償。
這種系統非常合用于原型的出產,由于它能夠鉆孔和構形,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、電介質等。Raman等人先容了最提高前輩的固態紫外線激光系統,以及其在高密度互連微通孔出產中的應用。
Lange 和Vollrath 解釋(shi)了(le)紫(zi)外線(xian)激(ji)光(guang)系統(微(wei)線(xian)鉆(zhan)孔(kong)(kong)600 系統)在鉆(zhan)孔(kong)(kong)、構形和切割中的(de)(de)(de)(de)各種應(ying)用。該系統可(ke)以(yi)鉆(zhan)孔(kong)(kong)和微(wei)通孔(kong)(kong),銅(tong)層(ceng)孔(kong)(kong)徑(jing)減小到了(le)30μm ,并且對于(yu)一定范圍內的(de)(de)(de)(de)基(ji)材能(neng)進行單步操(cao)(cao)縱,這(zhe)種系統也能(neng)出產(chan)(chan)最小寬度(du)(du)(du)為(wei)20μm 的(de)(de)(de)(de)印制(zhi)電路(lu)板外層(ceng)導線(xian),其(qi)出產(chan)(chan)能(neng)力大大超過了(le)光(guang)化學。這(zhe)種系統的(de)(de)(de)(de)出產(chan)(chan)速度(du)(du)(du)可(ke)高(gao)達(da)250 鉆(zhan)的(de)(de)(de)(de)操(cao)(cao)縱,并能(neng)夠答應(ying)所有(you)尺度(du)(du)(du)輸入,例如Gerber 和HPGL 。它(ta)的(de)(de)(de)(de)操(cao)(cao)縱面積是(shi)640mm x 560mm (25. 2in x 22in) ,最大的(de)(de)(de)(de)材料高(gao)度(du)(du)(du)為(wei)50mm (2in) ,可(ke)合用于(yu)大部門常用基(ji)板。機器工作臺的(de)(de)(de)(de)基(ji)座和它(ta)的(de)(de)(de)(de)導軌都是(shi)用自(zi)然(ran)的(de)(de)(de)(de)花(hua)崗(gang)巖制(zhi)作的(de)(de)(de)(de),精(jing)確度(du)(du)(du)為(wei)±3μm 。工作臺由線(xian)性驅(qu)(qu)動(dong)器驅(qu)(qu)動(dong),由空氣軸承(cheng)支(zhi)撐;位(wei)置由具有(you)熱(re)量(liang)補償的(de)(de)(de)(de)玻璃標尺控制(zhi),其(qi)精(jing)度(du)(du)(du)為(wei)土iμm 。操(cao)(cao)縱臺上(shang)基(ji)板的(de)(de)(de)(de)安(an)裝是(shi)通過真空設備完成的(de)(de)(de)(de)。