激光直接打孔技術定位方法的探討

潘文萍

【摘要】 隨著HDI印制板設計精度的日益提升及成本降低的需求，激光直接打孔技術得到日益廣泛的應用。本文針對激光直接打孔技術定位方法進行探討，通過對比傳統的掃靶孔定位和直接燒靶定位的優缺點，提出了一種新的定位方法-開窗燒靶定位，并對該方法的加工工藝、激光孔與內層圖形的對位精度進行實驗確認，得到了較好的效果。

【關鍵詞】 激光直接打孔 掃靶孔定位 直接燒靶定位 開窗燒靶定位

一、前言

普通的HDI板基本上是1次積層，高階HDI采用2次或以上的積層技術，同時采用疊孔、電鍍填孔、激光直接打孔等先進PCB技術。

二、激光直接打孔技術

2.1 激光直接打孔

激光直接打孔使用連續多槍脈沖，每一槍能量不同，首先使用高能量脈沖熔銅，形成盲孔的雛形，起到開銅窗的作用，減少熔銅飛濺，保證一定的孔圓度，然后用較低能量的脈沖加工介質，對孔壁進行有效修理。傳統的激光直接打孔技術的定位方式一般有兩種：掃靶孔定位和直接燒靶定位。

1、掃靶孔定位。此種方法是在激光直接打孔時，直接使用由X-Ray掃靶機識別內層靶環鉆孔而成的掃靶孔作為定位基準。由于引進了掃靶孔自身的位置精度誤差，定位精度不高，最大偏差會達到60um。而且，當掃靶孔存在銅屑毛刺、孔型不圓等問題時，激光鉆床對掃靶孔的識別精度會大受影響，不但影響生產效率，重要的是激光孔的對位精度會直接變差。然而，雖然存在這些問題，作為一種最方便的定位模式，掃靶孔定位仍然是目前印制板廠商在激光直接打孔工藝上的首選。

2、直接燒靶定位。此種方法是采用黑化或棕化對銅箔進行表面預處理，然后采用激光直接燒靶定位：天窗層銅箔通過半固化片和芯材壓合在一起，在激光束的作用下，天窗層銅箔被燒蝕出蝕銅靶區，此時，半固化片已經被局部燒蝕，且殘留厚度不均勻；在激光束的繼續作用下，蝕銅靶區下部的半固化片被完全燒蝕，并透過次外層承接盤的對位靶孔向芯材內部燒蝕，形成深淺不一的孔洞，嚴重時會造成芯材燒蝕擊穿。由此可見，由于預處理的不均勻，定位靶標的燒蝕狀態不一致，生產過程不穩定，嚴重影響生產效率。雖然這種方法的定位精度能達到30um以內，但很難予以批量使用。

三、開窗燒靶定位

下面僅就開窗燒靶定位和業界普遍采用的掃靶孔定位做一比較。

3.1 工藝流程設計

印制板芯材制作→點焊→天窗層銅箔開窗口→疊板層壓→棕化/黑化→燒靶定位→激光鉆孔

A、層壓方法

a.在天窗層銅箔的四角銑開窗口，形成開窗靶區；

b.層壓疊板時，首先在下鏡板上平鋪一張天窗層銅箔，并使其粗糙面朝上；然后使用疊板臺紅外線發生器產生紅外線形成四個交叉光點，并移動光點位置使其與四個開窗靶區中心對正；取點焊好的印制板芯材按正確的方向平放到天窗層銅箔上，并使其四角的次外層承接盤中心對準四個紅外線交叉光點；最后，在芯材上平鋪一張天窗層銅箔，其粗糙面朝下，并且四角的開窗靶區中心對準四個紅外線交叉光點，蓋上鏡板，層壓加工，再對層壓后的印制板進行黑化加工。其中，所述天窗層銅箔在數控銑床上使用預設的銑程序加工，在銅箔的四角開窗口，形成開窗靶區，所述開窗靶區為正方形（邊長6-10mm）或圓形（直徑6-10mm），四個開窗靶區的間距與印制板芯材上四個次外層承接盤的間距相同。

c.對層壓后的印制板進行棕化或黑化加工。

B、激光直接打孔方法

a.采用預設程序對天窗層銅箔的四個開窗靶區露出的半固化片進行燒蝕，露出次外層承接盤和對位靶孔；

b.以對位靶孔為定位基準，進行激光直接鉆孔。

3.2 對位精度實驗比較

A、實驗數據

開窗燒靶定位工藝的激光孔與內層圖形的對位精度在30um以下，遠遠好于掃靶孔定位工藝的60um。

四、總結

使用直接在天窗層銅箔上定位靶標位置開窗口的開窗燒靶定位方式，取代直接燒靶定位的加工方法，徹底杜絕了由于預處理的不均勻而產生的定位靶標的燒蝕狀態不一致問題，生產過程穩定，生產效率和產品品質顯著提高。

參 考 文 獻

[1] 陳永生『任意層互連印制板工藝發展路線』，印制電路信息，2013年4月