本發(fā)明涉及印刷電路板加工制造領(lǐng)域，尤其涉及一種多層印刷電路板的激光打孔方法及使用其的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，多層印刷電路板在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。多層印刷電路板由多層導(dǎo)電基板和多層絕緣基板交替壓制而成，即相鄰兩層導(dǎo)電基板之間設(shè)置一層絕緣基板，每層導(dǎo)電基板布置不同電路并用絕緣基板分隔開；并且多層印刷電路板上設(shè)有多個通孔和盲孔以用于導(dǎo)電基板之間的電氣連接，這些通孔和盲孔均為一些直徑小于150微米的微孔。因此，在多層印刷電路板制造過程中，完成多層基板的壓制后需要對多層印刷電路板進(jìn)行打孔。

目前，飛秒激光因其峰值功率高，容易引起材料的解離，熱效應(yīng)小，加工精度高，在電路板打孔領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)有的加工工藝中采用同一種打孔工藝參數(shù)的飛秒激光對多層印刷電路板進(jìn)行打孔，由于多層印刷電路板中相鄰兩層基板的材質(zhì)不同，對應(yīng)的熱傳導(dǎo)率、對飛秒激光的吸收率均存在差異，從而降低打孔質(zhì)量和打孔效率，加工出來的微孔橫斷面質(zhì)量較差。而且，如需獲得特點層數(shù)的盲孔，則需要精密復(fù)雜的儀器去掃描探測打孔深度，但飛秒激光加工盲孔所需時間小于1毫秒，而且即使是同批次的多層印刷電路板，其厚度也有一定差異，因此控制難度巨大，加工出的盲孔質(zhì)量難以保持穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種智能識別出打孔層數(shù)，自動快速準(zhǔn)確地切換飛秒激光的打孔工藝參數(shù)，盲孔加工質(zhì)量穩(wěn)定，使微孔的橫斷面平整，提高打孔質(zhì)量和精度的多層印刷電路板的激光打孔方法及使用其的系統(tǒng)。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種多層印刷電路板的激光打孔方法，包括向多層印刷電路板打通孔過程：

步驟A1，在打孔工作臺放置多層印刷電路板，并且所述多層印刷電路板的待打孔位置和飛秒/皮秒激光器對準(zhǔn)，所述多層印刷電路板沿厚度方向從上到下設(shè)有N層具有不同材料的基板，N＝2、3、4、…、k，k≥2；

所述飛秒/皮秒激光器可切換地輸出N種不同波長的激光束以對應(yīng)地用于刻蝕N層具有不同材料的基板；

步驟A2，在工控機(jī)輸入所述多層印刷電路板中各層基板的發(fā)光光譜特征和打孔工藝參數(shù)，定義第X層基板的發(fā)光光譜特征為F_X及其打孔工藝參數(shù)為C_X；和定義所述飛秒/皮秒激光器發(fā)出的與第X層基板的打孔工藝參數(shù)C_X對應(yīng)的激光束為H_X，設(shè)定待打孔層X的初始值為1；

步驟A3，所述工控機(jī)向所述飛秒/皮秒激光器發(fā)送所述多層印刷電路板的第X層基板的打孔工藝參數(shù)C_X，所述飛秒/皮秒激光器發(fā)出與第X層基板的打孔工藝參數(shù)C_X對應(yīng)的激光束H_X來對所述多層印刷電路板進(jìn)行打孔；

同時，所述激光束H_X和所述多層印刷電路板相互作用產(chǎn)生打孔發(fā)散光，光譜儀持續(xù)獲取并發(fā)送所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征至所述工控機(jī)；

步驟A4，所述工控機(jī)檢測所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征是否為第X層基板的發(fā)光光譜特征F_X：若是則所述工控機(jī)控制所述飛秒/皮秒激光器繼續(xù)打孔；若不是則所述工控機(jī)控制所述飛秒/皮秒激光器停止打孔，并且所述工控機(jī)更新待打孔層X＝X+1；

步驟A5，重復(fù)步驟A3和步驟A4，直至待打孔層X＝N；

步驟A6，所述工控機(jī)向所述飛秒/皮秒激光器發(fā)送所述多層印刷電路板的第N層基板的打孔工藝參數(shù)C_N；

所述飛秒/皮秒激光器發(fā)出與第N層基板的打孔工藝參數(shù)C_N對應(yīng)的激光束H_N來對所述多層印刷電路板進(jìn)行打孔，直至所述光譜儀在預(yù)設(shè)時間內(nèi)沒獲取到所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征時所述工控機(jī)控制所述飛秒/皮秒激光器停止打孔，從而在多層印刷電路板上形成通孔。

優(yōu)選地，還包括向多層印刷電路板打盲孔過程：

步驟B1，在打孔工作臺放置多層印刷電路板，并且所述多層印刷電路板的待打孔位置和飛秒/皮秒激光器對準(zhǔn)，所述多層印刷電路板從上到下設(shè)有N層材料，N＝2、3、4、…、k，k≥2；

所述飛秒/皮秒激光器可切換地輸出N種不同波長的激光束以對應(yīng)地用于刻蝕N層具有不同材料的基板；

步驟B2，在工控機(jī)設(shè)定需要打孔至所述多層印刷電路板的第M層基板，其中M<N；并在工控機(jī)輸入所述多層印刷電路板中M層基板的發(fā)光光譜特征和打孔工藝參數(shù)，定義第X層基板的發(fā)光光譜特征為F_X及其打孔工藝參數(shù)為C_X，和定義所述飛秒/皮秒激光器發(fā)出的與第X層基板的打孔工藝參數(shù)C_X對應(yīng)的激光束為H_X，設(shè)定待打孔層X的初始值為1；

步驟B3，所述工控機(jī)向所述飛秒/皮秒激光器發(fā)送所述多層印刷電路板的第X層基板的打孔工藝參數(shù)C_X，所述飛秒/皮秒激光器發(fā)出與第X層材料的打孔工藝參數(shù)C_X對應(yīng)的激光束H_X來對所述多層印刷電路板進(jìn)行打孔；

同時，所述激光束和所述多層印刷電路板相互作用產(chǎn)生打孔發(fā)散光，光譜儀持續(xù)獲取并發(fā)送所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征至所述工控機(jī)；

步驟A4，所述工控機(jī)檢測所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征是否為第X層基板的發(fā)光光譜特征F_X：若是則所述工控機(jī)控制所述飛秒/皮秒激光器繼續(xù)打孔；若不是則所述工控機(jī)控制所述飛秒/皮秒激光器停止打孔，并所述工控機(jī)更新待打孔層X＝X+1；

步驟A5，重復(fù)步驟A3和步驟A4，直至待打孔層X＝M+1，所述工控機(jī)控制所述飛秒/皮秒激光器停止打孔，從而在多層印刷電路板上形成深度達(dá)到第M層基板的盲孔。

優(yōu)選地，所述打孔工藝參數(shù)包括激光束重復(fù)頻率和激光束脈沖能量，所述打孔工藝參數(shù)為所述多層印刷電路板的各層基板分別單獨進(jìn)行激光打孔實驗分析獲得，所述激光打孔實驗對孔壁質(zhì)量、孔徑精度以及打孔速度進(jìn)行分析。

優(yōu)選地，使用所述多層印刷電路板的激光打孔方法的系統(tǒng)，包括打孔工作臺、工控機(jī)、飛秒/皮秒激光器、光譜儀、激光投射角調(diào)節(jié)器和安裝機(jī)架；

所述安裝機(jī)架包括安裝底座和安裝立桿，所述安裝立桿設(shè)置于安裝底座的一側(cè)，所述安裝底座的頂部設(shè)有移動滑軌；

所述打孔工作臺活動卡接于所述移動滑軌，所述打孔工作臺設(shè)有工作臺驅(qū)動電機(jī)，所述工作臺驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動所述打孔工作臺沿所述移動滑軌運動；

所述激光投射角調(diào)節(jié)器安裝于所述安裝立桿的頂端并且和所述打孔工作臺在同一垂直面上，所述飛秒/皮秒激光器和激光投射角調(diào)節(jié)器連接，并且所述飛秒/皮秒激光器的激光輸出口向下設(shè)置，所述激光投射角調(diào)節(jié)器控制所述飛秒/皮秒激光器的激光束投射角度；

所述光譜儀安裝于所述安裝立桿的中部并且設(shè)置于飛秒/皮秒激光器的下方，所述光譜儀的檢測光輸入口水平朝向所述安裝底座的另一側(cè)；

所述工控機(jī)安裝于安裝底座的另一側(cè)，所述工作臺驅(qū)動電機(jī)、光譜儀和飛秒/皮秒激光器均與所述工控機(jī)電連接。

優(yōu)選地，還包括激光束整形裝置，所述激光束整形裝置安裝于安裝立桿的中部并且設(shè)置于飛秒/皮秒激光器和光譜儀之間，所述激光束整形裝置的輸入口和飛秒/皮秒激光器的激光輸出口對準(zhǔn)，所述激光束整形裝置的輸出口垂直向下設(shè)置；

所述激光束整形裝置沿光路依次設(shè)置擴(kuò)束單元、整形單元和聚焦透鏡，所述飛秒/皮秒激光器發(fā)出的激光束經(jīng)所述擴(kuò)束單元擴(kuò)束后，進(jìn)入所述整形單元整形為平頂激光束，再由所述聚焦透鏡聚焦得到用于微孔加工的激光束。

所述多層印刷電路板的激光打孔方法包括向多層印刷電路板打通孔過程和向多層印刷電路板打盲孔過程，均是利用飛秒激光和不同材料相互作用產(chǎn)生具有不同發(fā)光光譜特征的發(fā)散光這一原理，在飛秒/皮秒激光器對多層印刷電路板進(jìn)行打孔的過程通過光譜儀并發(fā)送所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征至所述工控機(jī)；當(dāng)所述工控機(jī)檢測到所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征發(fā)生改變時，所述工控機(jī)控制所述飛秒/皮秒激光器切換打孔工藝參數(shù)，直至所述多層印刷電路板打孔至指定層或打穿；從而避免使用具有單一打孔工藝參數(shù)的飛秒激光對所述多層印刷電路板打孔時出現(xiàn)的微孔橫斷面質(zhì)量差問題；實現(xiàn)了對所述多層印刷電路板的智能化打孔，智能識別出打孔層數(shù)，自動快速準(zhǔn)確地切換飛秒激光的打孔工藝參數(shù)，使加工出來的通孔的橫斷面平整，提高打孔質(zhì)量和精度。

所述多層印刷電路板的激光打孔系統(tǒng)設(shè)置所述飛秒/皮秒激光器用于對多層印刷電路板進(jìn)行打孔，所述光譜儀在打孔過程持續(xù)獲取飛秒激光和不同材料相互作用產(chǎn)生具有不同發(fā)光光譜特征的發(fā)散光，以便于所述工控機(jī)控制所述飛秒/皮秒激光器快速準(zhǔn)確地切換打孔工藝參數(shù)，提高通孔的橫斷面質(zhì)量；實現(xiàn)打孔的智能自動化，打孔過程無需人工切換飛秒/皮秒激光器的打孔工藝參數(shù)和無需探測微孔深度。所述激光投射角調(diào)節(jié)器控制所述飛秒/皮秒激光器的激光束投射角度，則激光束可以垂直打向所述多層印刷電路板而在所述多層印刷電路板上形成直孔，激光束可以傾斜打向所述多層印刷電路板而在所述多層印刷電路板上形成斜孔。從而設(shè)置所述激光投射角調(diào)節(jié)器可擴(kuò)大所述多層印刷電路板的激光打孔系統(tǒng)的適用范圍和提高其使用靈活性。

附圖說明

附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。

圖1是本發(fā)明其中一個實施例的加工通孔流程圖；

圖2是本發(fā)明其中一個實施例的加工盲孔流程圖；

圖3是本發(fā)明其中一個實施例的激光打孔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明其中一個實施例的多層印刷電路板結(jié)構(gòu)圖。

其中：打孔工作臺1；多層印刷電路板4；飛秒/皮秒激光器3；光譜儀5；工控機(jī)2；安裝機(jī)架6；激光投射角調(diào)節(jié)器8；安裝底座61；安裝立桿62；移動滑軌63；激光束整形裝置7；第一層基板42；第三層基板43；第二層基板44；第四層基板45；層間界面41。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實施例1

本實施例的多層印刷電路板的激光打孔方法，如圖1所示，包括向多層印刷電路板打通孔過程：

步驟A1，在打孔工作臺1放置多層印刷電路板4，并且所述多層印刷電路板4的待打孔位置和飛秒/皮秒激光器3對準(zhǔn)，所述多層印刷電路板4沿厚度方向從上到下設(shè)有N層具有不同材料的基板，N＝2、3、4、…、k，k≥2；

所述飛秒/皮秒激光器3可切換地輸出N種不同波長的激光束以對應(yīng)地用于刻蝕N層具有不同材料的基板；

步驟A2，在工控機(jī)2輸入所述多層印刷電路板4中各層基板的發(fā)光光譜特征和打孔工藝參數(shù)，定義第X層基板的發(fā)光光譜特征為F_X及其打孔工藝參數(shù)為C_X；和定義所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)出的與第X層基板的打孔工藝參數(shù)C_X對應(yīng)的激光束為H_X，設(shè)定待打孔層X的初始值為1；

步驟A3，所述工控機(jī)2向所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)送所述多層印刷電路板4的第X層基板的打孔工藝參數(shù)C_X，所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)出與第X層基板的打孔工藝參數(shù)C_X對應(yīng)的激光束H_X來對所述多層印刷電路板4進(jìn)行打孔；

同時，所述激光束H_X和所述多層印刷電路板4相互作用產(chǎn)生打孔發(fā)散光，光譜儀5持續(xù)獲取并發(fā)送所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征至所述工控機(jī)2；

步驟A4，所述工控機(jī)2檢測所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征是否為第X層基板的發(fā)光光譜特征F_X：若是則所述工控機(jī)2控制所述飛秒/皮秒激光器3繼續(xù)打孔；若不是則所述工控機(jī)2控制所述飛秒/皮秒激光器3停止打孔，并且所述工控機(jī)2更新待打孔層X＝X+1；

步驟A5，重復(fù)步驟A3和步驟A4，直至待打孔層X＝N；

步驟A6，所述工控機(jī)2向所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)送所述多層印刷電路板4的第N層基板的打孔工藝參數(shù)C_N；

所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)出與第N層基板的打孔工藝參數(shù)C_N對應(yīng)的激光束H_N來對所述多層印刷電路板4進(jìn)行打孔，直至所述光譜儀5在預(yù)設(shè)時間內(nèi)沒獲取到所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征時所述工控機(jī)2控制所述飛秒/皮秒激光器3停止打孔，從而在多層印刷電路板4上形成通孔。

所述多層印刷電路板的激光打孔方法包括向多層印刷電路板打通孔過程和向多層印刷電路板打盲孔過程，均是利用飛秒激光和不同材料相互作用產(chǎn)生具有不同發(fā)光光譜特征的發(fā)散光這一原理，在飛秒/皮秒激光器3對多層印刷電路板4進(jìn)行打孔的過程通過光譜儀5并發(fā)送所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征至所述工控機(jī)2；當(dāng)所述工控機(jī)2檢測到所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征發(fā)生改變時，所述工控機(jī)2控制所述飛秒/皮秒激光器3切換打孔工藝參數(shù)，直至所述多層印刷電路板4打孔至指定層或打穿；從而避免使用具有單一打孔工藝參數(shù)的飛秒激光對所述多層印刷電路板4打孔時出現(xiàn)的微孔橫斷面質(zhì)量差問題。

所述多層印刷電路板的激光打孔方法無需繁復(fù)的算法去計算每層基板的打孔時間，也不需要精密復(fù)雜的儀器去掃描探測打孔深度，而是僅通過光譜儀5檢測打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征來識別飛秒/皮秒激光器3打孔至所述多層印刷電路板4的哪一層，從而既降低打孔成本和打孔難度，又能及時精確切換所述飛秒/皮秒激光器3的打孔工藝參數(shù)，實現(xiàn)在同一工位完成對所述多層印刷電路板4各層基板的打孔加工，避免重復(fù)定位而引起的加工誤差，又防止因未能及時切換打孔工藝參數(shù)而使加工出來的微孔橫斷面不平整。

所述向多層印刷電路板打通孔過程先在所述工控機(jī)2輸入所述多層印刷電路板4中各層基板的發(fā)光光譜特征和打孔工藝參數(shù)，所述飛秒/皮秒激光器3沿著所述多層印刷電路板4的厚度方向由上至下逐層地打穿各層基板；在整個過程中所述光譜儀5持續(xù)獲取飛秒激光和不同材料相互作用產(chǎn)生具有不同發(fā)光光譜特征的發(fā)散光。每到相鄰兩層基板之間的層間界面41時所述發(fā)散光的發(fā)光光譜特征都會發(fā)生改變，此時所述工控機(jī)2就會制停所述飛秒/皮秒激光器3并更新待打孔層X的大小為X+1，以輸送對應(yīng)的打孔工藝參數(shù)給所述飛秒/皮秒激光器3，使所述飛秒/皮秒激光器3能正確地切換與待打孔基板的材料對應(yīng)的打孔工藝參數(shù)，切換準(zhǔn)確而快速；如此重復(fù)，直至所述工控機(jī)2檢測到待打孔層X為N，即打孔深度已到達(dá)最后一層基板，此時控制所述飛秒/皮秒激光器3以與最后一層基板對應(yīng)的打孔工藝參數(shù)對所述多層印刷電路板4進(jìn)行打孔；當(dāng)所述光譜儀5在預(yù)設(shè)時間內(nèi)沒獲取到所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征時，則說明激光束并沒有與所述多層印刷電路板4相互作用，所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)出的激光束穿過所述多層印刷電路板4而沒有發(fā)散開來，所述多層印刷電路板4已形成通孔，因此此時工控機(jī)2制停所述飛秒/皮秒激光器3完成加工。由于所述多層印刷電路板4的整體厚度不超過5mm，打孔直徑范圍為10μm～100μm，而飛秒激光的峰值功率極高，因此飛秒激光可在不超過1s的時間內(nèi)將所述多層印刷電路板4打穿，所以所述預(yù)設(shè)時間可設(shè)置為1s。所述向多層印刷電路板打通孔過程實現(xiàn)了對所述多層印刷電路板4的智能化打孔，智能識別出打孔層數(shù)，自動快速準(zhǔn)確地切換飛秒激光的打孔工藝參數(shù)，使加工出來的通孔的橫斷面平整，提高打孔質(zhì)量和精度。

優(yōu)選地，如圖2所示，還包括向多層印刷電路板打盲孔過程：

步驟B1，在打孔工作臺1放置多層印刷電路板4，并且所述多層印刷電路板4的待打孔位置和飛秒/皮秒激光器3對準(zhǔn)，所述多層印刷電路板4從上到下設(shè)有N層材料，N＝2、3、4、…、k，k≥2；

所述飛秒/皮秒激光器3可切換地輸出N種不同波長的激光束以對應(yīng)地用于刻蝕N層具有不同材料的基板；

步驟B2，在工控機(jī)2設(shè)定需要打孔至所述多層印刷電路板4的第M層基板，其中M<N；并在工控機(jī)2輸入所述多層印刷電路板4中M層基板的發(fā)光光譜特征和打孔工藝參數(shù)，定義第X層基板的發(fā)光光譜特征為F_X及其打孔工藝參數(shù)為C_X，和定義所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)出的與第X層基板的打孔工藝參數(shù)C_X對應(yīng)的激光束為H_X，設(shè)定待打孔層X的初始值為1；

步驟B3，所述工控機(jī)2向所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)送所述多層印刷電路板4的第X層基板的打孔工藝參數(shù)C_X，所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)出與第X層材料的打孔工藝參數(shù)C_X對應(yīng)的激光束H_X來對所述多層印刷電路板4進(jìn)行打孔；

同時，所述激光束5和所述多層印刷電路板4相互作用產(chǎn)生打孔發(fā)散光，光譜儀5持續(xù)獲取并發(fā)送所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征至所述工控機(jī)2；

步驟A4，所述工控機(jī)2檢測所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征是否為第X層基板的發(fā)光光譜特征F_X：若是則所述工控機(jī)2控制所述飛秒/皮秒激光器3繼續(xù)打孔；若不是則所述工控機(jī)2控制所述飛秒/皮秒激光器3停止打孔，并所述工控機(jī)2更新待打孔層X＝X+1；

步驟A5，重復(fù)步驟A3和步驟A4，直至待打孔層X＝M+1，所述工控機(jī)2控制所述飛秒/皮秒激光器3停止打孔，從而在多層印刷電路板4上形成深度達(dá)到第M層基板的盲孔。

所述向多層印刷電路板打盲孔過程先在工控機(jī)2設(shè)定所述多層印刷電路板4的打孔層數(shù)及其對應(yīng)的發(fā)光光譜特征和打孔工藝參數(shù)，所述飛秒/皮秒激光器3沿著所述多層印刷電路板4的厚度方向由上至下逐層地打孔至設(shè)定的第M層基板；在整個過程中所述光譜儀5持續(xù)獲取飛秒激光和不同材料相互作用產(chǎn)生具有不同發(fā)光光譜特征的發(fā)散光。每到相鄰兩層基板之間的層間界面41時所述發(fā)散光的發(fā)光光譜特征都會發(fā)生改變，此時所述工控機(jī)2就會制停所述飛秒/皮秒激光器3并更新待打孔層X的大小為X+1，以輸送對應(yīng)的打孔工藝參數(shù)給所述飛秒/皮秒激光器3，使所述飛秒/皮秒激光器3能正確地切換與待打孔基板的材料對應(yīng)的打孔工藝參數(shù)，切換準(zhǔn)確而快速；如此重復(fù)，直至所述工控機(jī)2檢測到待打孔層X為M+1，即打孔深度已到第M層基板和第M+1層基板之間的層間界面41，所述工控機(jī)2制停所述飛秒/皮秒激光器3，從而在多層印刷電路板4上形成深度達(dá)到第M層基板的盲孔。所述向多層印刷電路板打盲孔過程實現(xiàn)了對所述多層印刷電路板4的智能化打孔，既可快速準(zhǔn)確地切換飛秒激光的打孔工藝參數(shù)，使加工出來的通孔的橫斷面平整；又能準(zhǔn)確智能地識別出打孔層數(shù)，使加工出來的盲孔的深度精準(zhǔn)并恰好到層間界面41，從而避免盲孔深度過小而使盲孔底部的導(dǎo)電基板刻蝕不徹底，減少電鍍面積，影響多層印刷電路板4的使用質(zhì)量；和避免盲孔深度過大而刻蝕到盲孔底部的絕緣基板，影響到導(dǎo)電基板間的絕緣效果；并且即使加工的多塊多層印刷電路板4存在厚度差異，也能準(zhǔn)確地打孔至指定層數(shù)，打孔穩(wěn)定高。

優(yōu)選地，所述打孔工藝參數(shù)包括激光束重復(fù)頻率和激光束脈沖能量，所述打孔工藝參數(shù)為所述多層印刷電路板4的各層基板分別單獨進(jìn)行激光打孔實驗分析獲得，所述激光打孔實驗對孔壁質(zhì)量、孔徑精度以及打孔速度進(jìn)行分析。所述激光打孔實驗為通過飛秒激光單獨和所述多層印刷電路板4的某層基板相互作用，分析其孔壁質(zhì)量、孔徑精度以及打孔速度，以獲得所述多層印刷電路板4的某層基板的打孔工藝參數(shù)，通常需要進(jìn)行多次所述激光打孔實驗才能獲得所述打孔工藝參數(shù)。飛秒/皮秒激光器采用這個打孔工藝參數(shù)對所述多層印刷電路板4的某層基板打孔時，激光的能量利用率高，不易擴(kuò)散，加工精度高。

優(yōu)選地，使用所述多層印刷電路板的激光打孔方法的系統(tǒng)，如圖3所示，包括打孔工作臺1、工控機(jī)2、飛秒/皮秒激光器3、光譜儀5、激光投射角調(diào)節(jié)器8和安裝機(jī)架6；

所述安裝機(jī)架6包括安裝底座61和安裝立桿62，所述安裝立桿62設(shè)置于安裝底座61的一側(cè)，所述安裝底座61的頂部設(shè)有移動滑軌63；

所述打孔工作臺1活動卡接于所述移動滑軌63，所述打孔工作臺1設(shè)有工作臺驅(qū)動電機(jī)，所述工作臺驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動所述打孔工作臺1沿所述移動滑軌63運動；

所述激光投射角調(diào)節(jié)器8安裝于所述安裝立桿62的頂端并且和所述打孔工作臺1在同一垂直面上，所述飛秒/皮秒激光器3和激光投射角調(diào)節(jié)器8連接，并且所述飛秒/皮秒激光器3的激光輸出口向下設(shè)置，所述激光投射角調(diào)節(jié)器8控制所述飛秒/皮秒激光器3的激光束投射角度；

所述光譜儀5安裝于所述安裝立桿62的中部并且設(shè)置于飛秒/皮秒激光器3的下方，所述光譜儀5的檢測光輸入口水平朝向所述安裝底座61的另一側(cè)；

所述工控機(jī)2安裝于安裝底座61的另一側(cè)，所述工作臺驅(qū)動電機(jī)、光譜儀5和飛秒/皮秒激光器3均與所述工控機(jī)2電連接。

所述多層印刷電路板的激光打孔系統(tǒng)設(shè)置所述飛秒/皮秒激光器3用于對多層印刷電路板4進(jìn)行打孔，所述飛秒/皮秒激光器3作激光源，由于飛秒激光刻蝕能在極短的時間和極小空間內(nèi)和物質(zhì)相互作用，其作用為機(jī)制為光化學(xué)效應(yīng)，刻蝕加工時直接切斷化學(xué)鍵，幾乎不產(chǎn)生熱效應(yīng)，大大地提高了激光能量的利用率，大大地減弱熱效應(yīng)帶來的負(fù)面影響，做到微米級精細(xì)加工。所述光譜儀5在打孔過程持續(xù)獲取飛秒激光和不同材料相互作用產(chǎn)生具有不同發(fā)光光譜特征的發(fā)散光，以便于所述工控機(jī)2控制所述飛秒/皮秒激光器3快速準(zhǔn)確地切換打孔工藝參數(shù)，提高通孔的橫斷面質(zhì)量。所述工作臺驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動所述打孔工作臺1沿所述移動滑軌63運動，從而移動放置在所述打孔工作臺1的多層印刷電路板4，以使打孔前打孔位置與飛秒/皮秒激光器3對準(zhǔn)，和打孔后移動多層印刷電路板4直至下一個打孔位置與飛秒/皮秒激光器3對準(zhǔn)。所述工作臺驅(qū)動電機(jī)、光譜儀5和飛秒/皮秒激光器3均由所述工控機(jī)2控制，實現(xiàn)打孔的智能自動化，打孔過程無需人工切換飛秒/皮秒激光器3的打孔工藝參數(shù)和無需探測微孔深度。

所述飛秒/皮秒激光器3和激光投射角調(diào)節(jié)器8連接，所述激光投射角調(diào)節(jié)器8控制所述飛秒/皮秒激光器3的激光束投射角度，則激光束可以垂直打向所述多層印刷電路板4而在所述多層印刷電路板4上形成直孔，激光束可以傾斜打向所述多層印刷電路板4而在所述多層印刷電路板4上形成斜孔。從而設(shè)置所述激光投射角調(diào)節(jié)器8可擴(kuò)大所述多層印刷電路板的激光打孔系統(tǒng)的適用范圍和提高其使用靈活性。

優(yōu)選地，如圖3所示，還包括激光束整形裝置7，所述激光束整形裝置7安裝于安裝立桿62的中部并且設(shè)置于飛秒/皮秒激光器3和光譜儀5之間，所述激光束整形裝置7的輸入口和飛秒/皮秒激光器3的激光輸出口對準(zhǔn)，所述激光束整形裝置7的輸出口垂直向下設(shè)置；所述激光束整形裝置7沿光路依次設(shè)置擴(kuò)束單元、整形單元和聚焦透鏡，所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)出的激光束經(jīng)所述擴(kuò)束單元擴(kuò)束后，進(jìn)入所述整形單元整形為平頂激光束，再由所述聚焦透鏡聚焦得到用于微孔加工的激光束。所述激光束整形裝置7用于將飛秒/皮秒激光器3輸出的高斯激光束整形為平頂激光束并進(jìn)行聚焦處理，從而提高激光束的利用率及加工效率，使微孔邊緣光滑，減小了空的錐度，得到近似垂直的微孔，同時避免了盲孔底部受損，得到底部平坦的盲孔。

實施例2

采用實施例1所述的多層印刷電路板的激光打孔方法在多層印刷電路板4打一個直徑為60μm的通孔。如圖4所示，本實施例中多層印刷電路板4的層數(shù)為4層，總厚度為1.8mm，第一層基板42和第三層基板43的材料為紫銅，第二層基板44和第四層基板45的材料為FR-4環(huán)氧樹脂；飛秒/皮秒激光器3的波長為800nm，脈寬為50fs，最高激光束重復(fù)頻率為1KHz，最大激光束脈沖能量為3mJ。

具體步驟如下：

步驟一，獲取多層印刷電路板4所用的導(dǎo)電材料紫銅和絕緣材料FR-4環(huán)氧樹脂在飛秒激光束作用下的發(fā)光光譜特征，并將這些發(fā)光光譜特征存儲在工控機(jī)2中；

步驟二，經(jīng)過激光打孔實驗可得到：當(dāng)飛秒/皮秒激光器3的激光束重復(fù)頻率為500Hz、激光束脈沖能量為3mJ時，紫銅膜的打孔效率高、孔端面質(zhì)量好，工控機(jī)2設(shè)為第一層基板42和第三層基板43的打孔工藝參數(shù)；當(dāng)飛秒/皮秒激光器3的激光束重復(fù)頻率為50Hz、激光束脈沖能量為2mJ時，F(xiàn)R-4環(huán)氧樹脂的打孔效率高、孔斷面質(zhì)量，工控機(jī)2設(shè)為第二層基板44和第四層基板45的打孔工藝參數(shù)；

步驟三，讀取工控機(jī)2中多層印刷電路板4的第一層基板42的打孔工藝參數(shù)C₁：飛秒/皮秒激光器1的激光束重復(fù)頻率為500Hz、激光束脈沖能量為3mJ，并通過工控機(jī)2將打孔工藝參數(shù)C₁發(fā)送給飛秒/皮秒激光器3；

步驟四，工控機(jī)2控制打孔工作臺1移動到孔的加工位置，開啟飛秒/皮秒激光器3，飛秒/皮秒激光器3發(fā)出的激光束H₁由激光束整形裝置7整形后輻照到多層印刷電路板4的第一層基板42的上表面，直至打孔至多層印刷電路板4的第一層基板42和第二層基板44的層間界面41；

步驟五，當(dāng)激光束H₁作用到層間界面41時，激光束H₁與多層印刷電路板4作用的發(fā)光光譜特征發(fā)生了改變，工控機(jī)2發(fā)送指令給飛秒/皮秒激光器3，使飛秒/皮秒激光器3停止使用打孔工藝參數(shù)C₁對多層印刷電路板4進(jìn)行打孔，并將第二層基板44的打孔工藝參數(shù)C₂：激光束重復(fù)頻率為50Hz、激光束脈沖能量為2mJ，發(fā)送給飛秒/皮秒激光器3，飛秒/皮秒激光器3發(fā)出激光束H₂對多層印刷電路板4的第二層基板44進(jìn)行激光打孔，直至第二層基板44與第三層基板43的層間界面41，如此重復(fù)，直至打孔至第四層基板45。所述工控機(jī)2向所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)送所述多層印刷電路板4的第四層基板45的打孔工藝參數(shù)C₄：激光束重復(fù)頻率為50Hz、激光束脈沖能量為2mJ，發(fā)送給飛秒/皮秒激光器3；

所述飛秒/皮秒激光器3發(fā)出對應(yīng)的激光束H₄來對所述多層印刷電路板4進(jìn)行打孔，直至所述光譜儀5在1s內(nèi)沒獲取到所述打孔發(fā)散光的發(fā)光光譜特征時所述工控機(jī)2控制所述飛秒/皮秒激光器3停止打孔，從而在多層印刷電路板4上形成直徑為60μm的通孔。經(jīng)檢測，與使用單一參數(shù)的飛秒激光進(jìn)行打孔相比，本實施例的打孔效率提高了60％，通孔橫斷面質(zhì)量得到大幅度提高。

實施例3

采用實施例1所述的多層印刷電路板的激光打孔方法在多層印刷電路板4打一個直徑為80μm，打孔至第三層基板43的盲孔。本實施例中多層印刷電路板4的層數(shù)為4層，總厚度為1.8mm，第一層基板42和第三層基板43的材料為紫銅，第二層基板44和第四層基板45的材料為FR-4環(huán)氧樹脂；飛秒/皮秒激光器3的波長為800nm，脈寬為50fs，最高激光束重復(fù)頻率為1KHz，最大激光束脈沖能量為3mJ。

具體步驟如下：

步驟一，獲取多層印刷電路板4所用的導(dǎo)電材料紫銅和絕緣材料FR-4環(huán)氧樹脂在飛秒激光束2作用下的發(fā)光光譜特征，并將這些發(fā)光光譜特征存儲在工控機(jī)2中；

步驟二，經(jīng)過激光打孔實驗可得到：當(dāng)飛秒/皮秒激光器3的激光束重復(fù)頻率為500Hz、激光束脈沖能量為3mJ時，紫銅膜的打孔效率高、孔端面質(zhì)量好，工控機(jī)2設(shè)為第一層基板42和第三層基板43的打孔工藝參數(shù)；當(dāng)飛秒/皮秒激光器3的激光束重復(fù)頻率為50Hz、激光束脈沖能量為2mJ時，F(xiàn)R-4環(huán)氧樹脂的打孔效率高、孔斷面質(zhì)量，工控機(jī)2設(shè)為第二層基板44和第四層基板45的打孔工藝參數(shù)；

步驟三，讀取工控機(jī)2中多層印刷電路板4的第一層基板42的打孔工藝參數(shù)C₁：飛秒/皮秒激光器1的激光束重復(fù)頻率為500Hz、激光束脈沖能量為3mJ，并通過工控機(jī)2將打孔工藝參數(shù)發(fā)送給飛秒/皮秒激光器3；

步驟四，工控機(jī)2控制打孔工作臺1移動到孔的加工位置，開啟飛秒/皮秒激光器3，飛秒/皮秒激光器3發(fā)出的激光束H₁由激光束整形裝置7整形后輻照到多層印刷電路板4的第一層基板42的上表面，直至打孔至多層印刷電路板4的第一層基板42和第二層基板44的層間界面41；

步驟五，當(dāng)激光束H₁作用到層間界面41時，激光束H₁與多層印刷電路板4作用的發(fā)光光譜特征發(fā)生了改變，工控機(jī)2發(fā)送指令給飛秒/皮秒激光器3，使飛秒/皮秒激光器3停止使用打孔工藝參數(shù)C₁對多層印刷電路板4進(jìn)行打孔，并將第二層基板44的打孔工藝參數(shù)C₂：激光束重復(fù)頻率為50Hz、激光束脈沖能量為2mJ，發(fā)送給飛秒/皮秒激光器3，飛秒/皮秒激光器3發(fā)出激光束H₂對多層印刷電路板4的第二層基板44進(jìn)行激光打孔，直至第二層基板44與第三層基板43的層間界面41；

步驟六，當(dāng)所述光譜儀5檢測到激光束H₂與多層印刷電路板4作用的光譜特征發(fā)生改變時，工控機(jī)2發(fā)送指令給飛秒/皮秒激光器3，使飛秒/皮秒激光器3停止使用打孔工藝參數(shù)C₂對多層印刷電路板4進(jìn)行打孔，并將第三層基板43的打孔工藝參數(shù)C₃：激光束重復(fù)頻率為500Hz、激光束脈沖能量為3mJ，發(fā)送給飛秒/皮秒激光器3，飛秒/皮秒激光器3發(fā)出激光束H₃對多層印刷電路板4的第三層基板43進(jìn)行激光打孔，直至第三層基板43與第四層基板45的層間界面41；此時激光束H₃與多層印刷電路板4作用的光譜特征發(fā)生改變，所述工控機(jī)2控制所述飛秒/皮秒激光器3停止打孔，從而在多層印刷電路板4上形成深度達(dá)到第三層基板43的盲孔。經(jīng)檢測，本實施的盲孔橫孔斷面質(zhì)量良好，盲孔深度方向的位置精確，解決了現(xiàn)有飛秒激光打孔方法無法精確定位盲孔孔深的難題。

以上結(jié)合具體實施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。