当前用于制作印制电路板微通孔的激光器有四种类型:CO2激光器、YAG激光器、准分子激光器和铜蒸气激光器。CO2激光器典型地用于生产大约75μm的孔,但是由于光束会从铜面上反射回来,所以它仅仅适合于除去电介质。CO2激光器非常稳定、便宜,且不需维护。准分子激光器是生产高质量、小直径孔的最佳选择,典型的孔径值为小于10μm。这些类型最适合用于微型球栅阵列封装( microBGA)设备中聚酷亚胶基板的高密度阵列钻孔。铜蒸气激光器的发展尚在初期,然而在需要高生产率时仍具有优势。铜蒸气激光器能除去电介质和铜,然而在生产过程中会带来严重问题,会使得气流只能在受限的环境中生产产品。
在印制电路板工业中应用最普遍的激光器是调QNd: YAG激光器,其波长为355nm,在紫外线范围内。这个波长可以在印制电路板钻孔时使大多数金属(Gu , Ni , Au , Ag)融化,其吸收率超过50% (Meier和Schmidt,2002),有机材料也能被融化。紫外线激光的光子能量可高达3.5 -7.5eV,在融化过程中能够使化学键断裂,部分通过紫外线激光的光化学作用,部分通过光热作用。这些性能使紫外线激光成为印制电路板工业应用的首选。
YAG激光系统有一个激光源,提供的能量密度(流量)超过4J/cm 2,这个能量密度是钻开微通孔表面铜循所必需的。有机材料的融化过程需要的能量密度大约只有100mJ/cm 2,例如环氧树脂和聚酷亚肢。为了在这样宽的频谱范围正确操作,需要非常准确和精密的控制激光能量。微通孔的钻孔过程需要两步,第一步用高能量密度激光打开铜箔,第二步用低能量密度激光除去电介质。
激光的波长为355nm时,其典型的光点直径大约为20μm。在脉冲时间小于140ns时,激光的频率在10 - 50kHz之间,这时的材料是不会产生热量的。
#p#分页标题#e#
图给出了这种系统基本的原理图。通过计算机控制扫描器/反射系统定位激光束,通过焦阑透镜聚焦,可以使得光束以正确的角度钻孔。扫描过程通过软件产生一个矢量模式,以补偿材料和设计的偏差。扫描面积为55 x55mm。这个系统与CAM软件兼容,支持所有常用的数据格式。
这种系统非常适用于原型的生产,因为它能够钻孔和构形,从柔性到刚性印制电路板均可使用,包括金属聚合物,如阻焊剂、保护层、电介质等。Raman等人介绍了最先进的固态紫外线激光系统,以及其在高密度互连微通孔生产中的应用。
Lange和Vollrath解释了紫外线激光系统(微线钻孔600系统)在钻孔、构形和切割中的各种应用。该系统可以钻孔和微通孔,铜层孔径减小到了30μm,并且对于一定范围内的基材能进行单步操作,这种系统也能生产最小宽度为20μm的印制电路板外层导线,其生产能力大大超过了光化学。这种系统的生产速度可高达250钻的操作,并能够允许所有标准输入,例如Gerber和HPGL。它的操作面积是640mm x 560mm (25. 2in x 22in),最大的材料高度为50mm (2in),可适用于大部分常用基板。机器工作台的基座和它的导轨都是用天然的花岗岩制作的,精确度为±3μm。工作台由线性驱动器驱动,由空气轴承支撑;位置由具有热量补偿的玻璃标尺控制,其精度为土#p#分页标题#e#iμm。操作台上基板的安装是通过真空设备完成的。
转载请注明出处。