專利名稱：一種pcb加工中孤立激光孔防擊穿爆孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用CO2激光鉆床加工HDI電路板二階盲孔的工藝方法。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展、PCB技術(shù)水平的不斷提高和大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，對(duì)于大量HDI電路中的埋/盲孔，普通機(jī)械數(shù)控鉆床已不能滿足要求，必須采用激光鉆孔加工技術(shù)。激光鉆孔加工技術(shù)的產(chǎn)生與飛速發(fā)展是PCB行業(yè)技術(shù)發(fā)展的顯著標(biāo)志，是PCB鉆孔技術(shù)發(fā)展的革命。目前業(yè)界 激光鉆孔加工普遍使用C02激光鉆孔機(jī)，C02激光鉆孔是熱燒蝕工藝原理。然而，眾所周知，由于C02激光能量受脈沖周期、脈沖波形、脈沖寬度、PCB表面處理工藝、激光發(fā)射器狀態(tài)、激光孔的類別/結(jié)構(gòu)、PCB介質(zhì)層材質(zhì)、厚度、包括環(huán)境溫度、濕度等因素的影響，孔底樹(shù)脂殘留、孔形異常、孔底銅箔擊穿、孔壁玻璃絲布突起等一系列品質(zhì)問(wèn)題隨之而來(lái)，這其中，以“擊穿爆孔”問(wèn)題最為突出、危害最大，嚴(yán)重影響到企業(yè)與客戶利益。因此也有廠家采用二階盲孔的方式解決上述問(wèn)題，但是直接激光鉆孔二階盲孔需要較大的能量(脈沖寬度與脈沖數(shù))，因此二階盲孔的質(zhì)量很難控制(容易產(chǎn)生擊穿爆孔與孔底銅箔擊穿問(wèn)題如同圖9b所示)，所以一般廠家都采取兩次壓合、兩次開(kāi)天窗、兩次激光鉆孔、兩次鍍銅的工藝。每次只激光鉆孔一階盲孔，因?yàn)樗枘芰啃?，所以盲孔的質(zhì)量容易控制。但是因?yàn)樾枰貜?fù)在幾道工序加工，所以此方法的缺點(diǎn)是工藝流程長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高。還有一些廠家為直接調(diào)整脈沖周期，例如將脈沖周期由500us調(diào)整為lOOOus，這樣所有BLOCK (即激光加工區(qū)域)內(nèi)每個(gè)脈沖間的間隔時(shí)間就會(huì)延長(zhǎng)，散熱時(shí)間就很充分，從而可以保證二階盲孔的孔形質(zhì)量。但是因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)調(diào)整參數(shù)進(jìn)行改善，一般一張PCB的盲孔數(shù)量約為幾萬(wàn)個(gè)，此種方法會(huì)大大延長(zhǎng)PCB的加工時(shí)間(加工時(shí)間會(huì)翻倍)，大大降低了生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制一種PCB加工中孤立激光孔防擊穿爆孔方法。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下一種PCB加工中孤立激光孔防擊穿爆孔方法，其特征在于包括如下步驟I)層壓工序一次性壓合形成二階盲孔HDI板；2)使用X-RAY鉆孔機(jī)加工外層開(kāi)天窗曝光用及激光鉆孔用的定位孔；3)通過(guò)貼膜、曝光、顯影、蝕刻、脫膜工藝，在外層銅箔上蝕刻出鉆孔加工二階盲孔所需天窗；4)使用AOI檢查設(shè)備對(duì)天窗外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，準(zhǔn)備激光鉆孔待加工；5)在激光鉆孔加工前，對(duì)激光鉆孔程序的每個(gè)BLOCK進(jìn)行確認(rèn)，找出只有單個(gè)激光孔(即孤立激光孔8a)的BL0CK2 ；6)更改激光鉆孔程序，在只有單個(gè)激光孔(即孤立激光孔8a)的BL0CK2內(nèi)，增加一個(gè)DUMMY激光孔8c，此DUMMY激光孔8c增加在印制板7沒(méi)有開(kāi)天窗的位置；7)設(shè)定激光鉆孔加工參數(shù)，使用更改后的激光鉆孔程序進(jìn)行二階盲孔鉆孔加工；8)經(jīng)過(guò)后續(xù)激光孔內(nèi)鍍銅工藝，一次性加工形成HDI板二階盲孔。所述步驟7)的加工過(guò)程為按照設(shè)定路線進(jìn)行循環(huán)加工；對(duì)于只有孤立激光孔8a的BL0CK2的加工過(guò)程如下將激光脈沖在孤立激光孔8a連續(xù)循環(huán)燒蝕的加工模式改變?yōu)樵诠铝⒓す饪?a和DUMMY激光孔8c之間往復(fù)循環(huán)燒蝕的加工模式。延長(zhǎng)了孤立激光孔8a的散熱時(shí)間。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的具體如下I、一次激光鉆孔就可以加工二階盲孔，比一般廠家HDI板制程少一次“壓合一開(kāi)天窗一激光鉆孔”工藝，大大縮短了工藝流程；
2、二階盲孔激光鉆孔加工時(shí)間，是一般廠家的激光鉆孔時(shí)間的一半，可以大大提
高生產(chǎn)效率。


圖I是本發(fā)明激光鉆孔機(jī)加工原理示意圖；圖2是本發(fā)明一階盲孔激光鉆孔過(guò)程示意圖；圖3是本發(fā)明二階盲孔激光鉆孔過(guò)程示意圖；圖4是本發(fā)明激光孔加工原理示意圖；圖5是本發(fā)明密集激光孔BLOCK分區(qū)內(nèi)加工過(guò)程示意圖；圖6是本發(fā)明孤立激光孔BLOCK分區(qū)內(nèi)加工過(guò)程示意圖；圖7是本發(fā)明孤立激光孔加工原理示意圖；圖8是本發(fā)明密集激光孔加工原理示意圖；圖9a是本發(fā)明激光孔加工效果圖；圖9b是現(xiàn)有技術(shù)加工擊穿暴孔效果圖。圖中I為激光發(fā)射器,2為光束信號(hào)形成器,3為光圈,4a為信號(hào)反射器1,4b為信號(hào)反射器2，5為鏡頭，6為激光束，7為印制板，8為激光孔，8a為孤立激光孔，8b為密集激光孔，8c為DUMMY激光孔，9為半固化片，10為孔底銅，11為電鍍銅層。
具體實(shí)施例方式圖I是本發(fā)明激光鉆孔機(jī)加工原理示意圖，圖中印制板7在激光鉆孔前的加工過(guò)程如下I)層壓工序一次性壓合形成二階盲孔HDI板；2)使用X-RAY鉆孔機(jī)加工外層開(kāi)天窗曝光用及激光鉆孔用的定位孔；3)通過(guò)貼膜、曝光、顯影、蝕刻、脫膜工藝，在外層銅箔上蝕刻出鉆孔加工二階盲孔所需天窗；4)使用AOI檢查設(shè)備對(duì)天窗外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，準(zhǔn)備激光鉆孔待加工。圖I展示了激光鉆孔機(jī)加工印制板7的加工原理，如圖所示，激光發(fā)射器I產(chǎn)生光源，通過(guò)光束信號(hào)形成器2調(diào)整為激光束6，再經(jīng)過(guò)光圈3和信號(hào)反射器4a和4b到達(dá)鏡頭5，并由激光束6對(duì)印制板7上的激光孔8進(jìn)行加工；圖2是本發(fā)明一階盲孔激光鉆孔過(guò)程示意圖，圖3是本發(fā)明二階盲孔激光鉆孔過(guò)程示意圖，圖中激光束6對(duì)半固化片9進(jìn)行灼燒，使其氣化揮發(fā)，露出孔底銅10，其中一階激光孔采用6次脈沖激光束6加工，二階激光孔采用20次脈沖激光束加工，具體循環(huán)過(guò)程如圖4所示；圖5是本發(fā)明密集激光孔激光加工區(qū)域(為方便表示，本發(fā)明中將激光力口工區(qū)域用BLOCK表示)分區(qū)內(nèi)加工過(guò)程示意圖，如圖所示，BLOCKl中分布有10個(gè)密集激光孔8b，在激光鉆孔加工過(guò)程中，激光束6遵循著箭頭所指示的路線按從①到⑩的順序循環(huán)加工；圖6是本發(fā)明孤立激光孔BLOCK分區(qū)內(nèi)加工過(guò)程示意圖，如圖所示，BL0CK2中分布有I個(gè)孤立激光孔8a，在激光鉆孔加工過(guò)程中，激光束6只對(duì)①進(jìn)行重復(fù)循環(huán)加工；圖7是本發(fā)明孤立激光孔加工原理示意圖，圖中激光束6對(duì)孤立激光孔8a進(jìn)行6次脈沖連續(xù)灼燒，加工時(shí)每個(gè)脈沖(循環(huán))之間的間隔時(shí)間不足，會(huì)因散熱不充分而導(dǎo)致?lián)舸┍讍?wèn)題的發(fā)生，對(duì)印制板7的質(zhì)量造成嚴(yán)重影響；圖8是本發(fā)明密集激光孔加工原理示意圖，圖中激光束6對(duì)密集激光孔I8b-1、密集激光孔II8b-2、密集激光孔III8b-3進(jìn)行6次脈沖的間歇循環(huán)灼燒，由于BLOCK內(nèi)每增加一個(gè)激光孔，每個(gè)脈沖的間隔時(shí)間就會(huì)增加500us，因此BLOCK內(nèi)含有兩個(gè)以上激光孔時(shí)，就不會(huì)產(chǎn)生因散熱不充分而導(dǎo)致的擊穿爆孔問(wèn)題，如圖9所示。因此對(duì)待激光鉆孔的加工工藝進(jìn)行如下調(diào)整5)在激光鉆孔加工前，對(duì)激光鉆孔程序的每個(gè)BLOCK進(jìn)行確認(rèn)，找出只有單個(gè)激光孔(即孤立激光孔8a)的BL0CK2 ； 6)更改激光鉆孔程序，在只有單個(gè)激光孔(即孤立激光孔8a)的BL0CK2內(nèi)，增加一個(gè)DUMMY激光孔8c (工藝孔)，此DUMMY激光孔8c增加在印制板7沒(méi)有開(kāi)天窗的位置(CO2激光不會(huì)燒蝕銅，不會(huì)影響印制板質(zhì)量);7)設(shè)定激光鉆孔加工參數(shù)，使用更改后的激光鉆孔程序進(jìn)行二階盲孔鉆孔加工；8)經(jīng)過(guò)后續(xù)激光孔內(nèi)鍍銅工藝，一次性加工形成HDI板二階盲孔。所述步驟7)的加工過(guò)程為按照設(shè)定路線進(jìn)行循環(huán)加工；對(duì)于只有孤立激光孔8a的BL0CK2的加工過(guò)程如下將激光脈沖在孤立激光孔8a連續(xù)循環(huán)燒蝕的加工模式改變?yōu)樵诠铝⒓す饪?a和DUMMY激光孔8c之間往復(fù)循環(huán)燒蝕的加工模式。延長(zhǎng)了孤立激光孔8a的散熱時(shí)間。下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明CO2激光鉆孔原理利用CO2激光發(fā)生器發(fā)出額定輸出功率200W、脈沖頻率100-6000HZ、脈沖寬度為l-30us的激光，使其在BEAM的作用下經(jīng)過(guò)整形、濾波并最終形成Gauss mode和Top hat mode2種光束模式,再在Aperture的作用下形成33種光束直徑，用以滿足客戶不同類別產(chǎn)品孔徑要求。Galvano為X/Y掃描振鏡，通過(guò)該部件及透鏡可以在PCB上形成30mm*30mm/50mm*50mm/70mm*70_的激光加工區(qū)域(BLOCK)，用戶可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定加工區(qū)域，一般設(shè)定區(qū)域?yàn)?0mm*50mm,如圖I所示。在實(shí)際加工生產(chǎn)板時(shí)，可根據(jù)介質(zhì)層材質(zhì)(FR-4、高Tg等)、介質(zhì)層厚度(1080或106或2116)、激光孔徑大小(4>75-4)250um)及激光孔的結(jié)構(gòu)類別(I階或2階或LargeWindow孔)而選擇不同的激光模式與加工參數(shù)，從而獲得預(yù)期的激光孔效果。對(duì)比激光鉆孔一階盲孔，直接一次性激光鉆孔二階盲孔需要更大的脈沖寬度與脈沖數(shù)，加工模式也有所不同。*加工一階盲孔參數(shù)，加工過(guò)程如圖2所示
權(quán)利要求
1.一種PCB加工中孤立激光孔防擊穿爆孔方法，其特征在于包括如下步驟 1)層壓工序一次性壓合形成二階盲孔HDI板； 2)使用X-RAY鉆孔機(jī)加工外層開(kāi)天窗曝光用及激光鉆孔用的定位孔； 3)通過(guò)貼膜、曝光、顯影、蝕刻、脫膜工藝，在外層銅箔上蝕刻出鉆孔加工二階盲孔所需天窗； 4)使用AOI檢查設(shè)備對(duì)天窗外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，準(zhǔn)備激光鉆孔待加工； 5)在激光鉆孔加工前，對(duì)激光鉆孔程序的每個(gè)BLOCK進(jìn)行確認(rèn)，找出只有孤立激光孔8a 的 BL0CK2 ； 6)更改激光鉆孔程序，在只有孤立激光孔8a的BL0CK2內(nèi)，增加一個(gè)DUMMY激光孔8c，此DUMMY激光孔8c增加在印制板7沒(méi)有開(kāi)天窗的位置； 7)設(shè)定激光鉆孔加工參數(shù)，使用更改后的激光鉆孔程序進(jìn)行二階盲孔鉆孔加工； 8)經(jīng)過(guò)后續(xù)激光孔內(nèi)鍍銅工藝，一次性加工形成HDI板二階盲孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種PCB加工中孤立激光孔防擊穿爆孔方法，其特征在于所述步驟7)的加工過(guò)程為按照設(shè)定路線進(jìn)行循環(huán)加工；對(duì)于只有孤立激光孔8a的BL0CK2的加工過(guò)程如下將激光脈沖在孤立激光孔8a連續(xù)循環(huán)燒蝕的加工模式改變?yōu)樵诠铝⒓す饪?a和DUMMY激光孔8c之間往復(fù)循環(huán)燒蝕的加工模式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種PCB加工中孤立激光孔防擊穿爆孔方法，其特征在于包括如下步驟層壓工序一次性壓合形成二階盲孔HDI板，使用X-RAY鉆孔機(jī)加工外層開(kāi)天窗曝光用及激光鉆孔用的定位孔，在外層銅箔上蝕刻出鉆孔加工二階盲孔所需天窗，在激光鉆孔加工前，對(duì)激光鉆孔程序的每個(gè)BLOCK進(jìn)行確認(rèn)，找出只有單個(gè)激光孔的BLOCK2，更改激光鉆孔程序，在只有單個(gè)激光孔的BLOCK2內(nèi)，增加一個(gè)DUMMY激光孔8c，設(shè)定激光鉆孔加工參數(shù)，使用更改后的激光鉆孔程序進(jìn)行二階盲孔鉆孔加工。利用該辦法只需調(diào)整激光鉆孔的加工程序，不必通過(guò)調(diào)整激光鉆孔加工參數(shù)(延長(zhǎng)脈沖周期)的方法去避免“擊穿爆孔”問(wèn)題的發(fā)生，此方法可以大大縮短激光鉆孔的加工時(shí)間，提高PCB的生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H05K3/00GK102802360SQ20121029548
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者王大偉, 秦麗潔, 紀(jì)龍江 申請(qǐng)人:大連太平洋電子有限公司