隨 著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，微組裝技術(shù)的進(jìn)步，使印制電路板的制造向著積層化、多功能化方向發(fā)展，使印制電路圖形導(dǎo)線 細(xì)、微孔化窄間距化，加工中所采用的機(jī)械方式鉆孔工藝技術(shù)已不能滿足要求而迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型的微孔加工方式即激光鉆孔技術(shù)。

    一 激光成孔的原理

    激光是當(dāng)“射線”受到外來(lái)的刺激而增加能量下所激發(fā)的一種強(qiáng)力光束，其中紅外光和可見(jiàn)光具有熱能，紫外光另具有光學(xué)能。此種類型的光射到工件的表面時(shí)會(huì)發(fā)生三種現(xiàn)象即反射、吸收和穿透。 

    透過(guò)光學(xué)另件擊打在基材上激光光點(diǎn)，其組成有多種模式，與被照點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生三種反應(yīng)。 

  　激光鉆孔的主要作用就是能夠很快地除去所要加工的基板材料，它主要靠光熱燒蝕和光化學(xué)燒蝕或稱之謂切除。 

 　　(1)光熱燒蝕：指被加工的材料吸收高能量的激光，在極短的時(shí)間加熱到熔化并被蒸發(fā)掉的成孔原理。此種工藝方法在基板材料受到高能量的作用下，在所形成的孔壁上有燒黑的炭化殘?jiān)?，孔化前必須進(jìn)行清理。

 　　(2)光化學(xué)燒蝕：是指紫外線區(qū)所具有的高光子能量(超過(guò)2eV電子伏特)、激光波長(zhǎng)超過(guò)400納 米的高能量光子起作用的結(jié)果。而這種高能量的光子能破壞有機(jī)材料的長(zhǎng)分子鏈，成為更小的微粒，而其能量大于原分子，極力從中逸出，在外力的掐吸情況之下， 使基板材料被快速除去而形成微孔。因此種類型的工藝方法，不含有熱燒，也就不會(huì)產(chǎn)生炭化現(xiàn)象。所以，孔化前清理就非常簡(jiǎn)單。

    以上就是激光成孔的基本原理。目前最常用的有兩種激光鉆孔方式：印制電路板鉆孔用的激光器主要有RF激發(fā)的CO2氣體激光器和UV固態(tài)Nd：YAG激光器。

  　(3)關(guān)于基板吸光度：激光成功率的高低與基板材料的吸光率有著直接的關(guān)系。印制電路板是由銅箔與玻璃布和樹(shù)脂組合而成，此三種材料的吸光度也因波長(zhǎng)不同有所不同但其中銅箔與玻璃布在紫外光0．3mμ以下區(qū)域的吸收率較高，但進(jìn)入可見(jiàn)光與IR后卻大幅度滑落。有機(jī)樹(shù)脂材料則在三段光譜中，都能維持相當(dāng)高的吸收率。這就是樹(shù)脂材料所具有的特性，是激光鉆孔工藝流行的基礎(chǔ)。

    二 CO2激光成孔的不同的工藝方法

　　 CO2激 光成孔的鉆孔方法主要有直接成孔法和敷形掩膜成孔法兩種。所謂直接成孔工藝方法就是把激光光束經(jīng)設(shè)備主控系統(tǒng)將光束的直徑調(diào)制到與被加工印制電路板上的孔 直徑相同，在沒(méi)有銅箔的絕緣介質(zhì)表面上直接進(jìn)行成孔加工。敷形掩膜工藝方法就是在印制板的表面涂覆一層專用的掩膜，采用常規(guī)的工藝方法經(jīng)曝光/顯影/蝕刻工藝去掉孔表面的銅箔面形成的敷形窗口。然后采用大于孔徑的激光束照射這些孔，切除暴露的介質(zhì)層樹(shù)脂?，F(xiàn)分別介紹如下：

　　 (1)開(kāi)銅窗法： 

    首先在內(nèi)層板上復(fù)壓一層RCC(涂樹(shù)脂銅箔)通過(guò)光化學(xué)方法制成窗口，然后進(jìn)行蝕刻露出樹(shù)脂，再采用激光燒除窗口內(nèi)基板材料即形成微盲孔：

　　 當(dāng)光束經(jīng)增強(qiáng)后通過(guò)光圈到達(dá)兩組電流計(jì)式的微動(dòng)反射掃描鏡，并經(jīng)一次垂直對(duì)正(Fθ透鏡)而達(dá)到可進(jìn)行激動(dòng)的臺(tái)面的管區(qū)，然后再逐一燒成微盲孔。

　 在一英寸見(jiàn)方的小管區(qū)內(nèi)經(jīng)電子快束這定位后，對(duì)#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#0.15mm的盲孔可連打三槍成孔。其中第一槍的脈沖寬度約為15μs，此時(shí)提供能量達(dá)到成孔的目的。后再槍則利用來(lái)清理孔壁孔底的殘?jiān)托拚住?/span>

    激光能量控制良好的0.15mm微盲孔的SEM橫斷面及45度的全圖，此種開(kāi)窗口的成孔工藝方法，當(dāng)?shù)讐|(靶標(biāo)盤)不大時(shí)又需大排版或二階盲孔時(shí)，其對(duì)準(zhǔn)度就比較困難。

  　(2)開(kāi)大窗口工藝方法：

    前 一種工藝方法成孔的直徑與所開(kāi)的銅窗口相同，如果操作稍有不慎就會(huì)使所開(kāi)窗口的位置產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致成孔的盲孔位置走位致使與底墊中心失準(zhǔn)的問(wèn)題產(chǎn)生。該銅 窗口的偏差產(chǎn)生的原因有可能是基板材料漲縮和圖像轉(zhuǎn)移所采用的底片變形有關(guān)。所以采取開(kāi)大銅窗口的工藝方法，就是將銅窗口直徑擴(kuò)大到比底墊還大經(jīng) 0.05mm左右(通常按照孔徑的大小來(lái)確定，當(dāng)孔徑為0.15mm時(shí)，底墊直徑應(yīng)在0．25mm左右，其大窗口直徑為0．30mm)然 后再進(jìn)行激光鉆孔，即可燒出位置精確對(duì)準(zhǔn)底墊的微盲孔。其主要特點(diǎn)是選擇自由度大，進(jìn)行激光鉆孔時(shí)可選擇另按內(nèi)層底墊的程式去成孔。這就有效的避免由于銅 窗口直徑與成孔直徑相同時(shí)造成的偏位而使激光點(diǎn)無(wú)法對(duì)正窗口，使批量大的大拚板面上會(huì)出現(xiàn)許多不完整的半孔或殘孔的現(xiàn)象。

　  (3)樹(shù)脂表面直接成孔工藝方法  

 　 采用激光成孔有幾種類型的工藝方法進(jìn)行激光鉆孔：

    A．基板是采用在內(nèi)層板上層壓涂樹(shù)脂銅箔，然后將銅箔全部蝕刻去掉，就可采用CO2激光在裸露的樹(shù)脂表面直接成孔，再繼續(xù)按照鍍覆孔工藝方法進(jìn)行孔化處理。

    B．基板是采用FR-4半固化片和銅箔以代替涂樹(shù)脂銅箔的相類似制作工藝方法。

    C．涂布感光樹(shù)脂后續(xù)層壓銅箔的工藝方法制作。

    D．采用干膜作介質(zhì)層與銅箔的壓貼工藝方法制作。

    E.涂布其它類型的溫膜與銅箔覆壓的工藝方法來(lái)制作。

   (4)采用超薄銅箔的直接燒蝕的工藝方法

    內(nèi)層芯板兩面壓貼涂樹(shù)脂銅箔后，可采用“半蝕方法”將銅箔厚度17m經(jīng)蝕刻后減薄到5微米，然后進(jìn)行黑氧化處理，就可采用CO2激光成孔。 

  　其基本原理就是經(jīng)氧化處理成黑的表面會(huì)強(qiáng)烈吸光，就會(huì)在提高CO2激光的光束能量的前提下，就可以直接在超薄銅箔與樹(shù)脂表面成孔。但最困難的就是如何確保 “半蝕方法”能否獲得厚度均勻一致的銅層，所以制作起來(lái)要特別注視。當(dāng)然可采用背銅式可撕性材料(UTC)，銅箔相當(dāng)簿約5微米。 

    根據(jù)這種類型的板加工，目前在工藝上主要采取以下幾個(gè)方面：

這主要對(duì)材料供應(yīng)商提出嚴(yán)格的質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)，要確保介質(zhì)層的厚度的差異在510μm之間。因?yàn)橹挥写_保涂樹(shù)脂銅箔基材的介質(zhì)厚度的均勻性，在同樣的激光能量的作用下，才能確?？仔偷臏?zhǔn)確性和孔底部的干凈。同時(shí)還需要在后續(xù)工序中，采用最佳的除鉆污工藝條件，確保激光成孔后盲孔底部的干凈無(wú)殘留物。對(duì)盲孔化學(xué)鍍和電鍍層的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生良好的作用。