激光微孔加工技術在印刷線路板生產中的應用分析

王永翔　陳子安　李鴻光　王建兵

摘要：隨著科學技術的發展，電子產品也變得越來越小型化，以至于線路板的尺寸也在不斷減小。在這種情況下，線路板上用于連接和定位的微孔孔徑也在逐漸減小，從而給微孔加工帶來了一定的挑戰。基于這種認識，本文對激光微孔加工技術進行了闡述，并對該技術在印刷線路板生產中的應用問題展開了分析.從而為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：激光微孔加工技術；印刷線路板；生產；應用

引言：激光微孔加工技術之所以能夠在多個領域得到廣泛應用，就是由于其技術擁有較高峰值的功率和較快的加工速度。而在印刷線路板生產中，微孔加工質量將對線路板質量產生重要影響。應用激光微孔加工技術進行線路板生產，則能得到質量更好的線路板，從而為線路板的安裝和使用提供便利。因此，還應加強對激光微孔加工技術在印刷線路板生產中的應用研究，以便更好的推動線路板生產工業的發展。

1激光微孔加工技術概述

激光微孔加工技術其實就是利用激光進行孔洞加工的技術，可以進行直徑小于50μm的微孔的加工，是一項較為成熟的微孔加工技術。就目前來看，激光微孔加工技術已經成為了西方發達國家電子加工生產的主導技術，在國外PCB行業得到了廣泛應用。就目前來看，激光微孔加工技術基本能夠用于各種材料的加工，微孔的大小與激光的能量密度、類型、波長和加工板厚度有著直接的關系。因為，不同的板材對激光波長有不同的吸收系數，所以還要利用特定波長的激光進行特定板材的加工。

2激光微孔加工技術在印刷線路板生產中的應用

2.1加工原理

從原理上來看，激光微孔加工主要是利用光熱燒蝕和光化學燒蝕進行微孔加工。所謂的光熱燒蝕，其實就是使材料在極短時間內完成高能量激光的吸收，從而使材料被加熱至熔化和蒸發的狀態，繼而達到微孔加工的目的。采用該種原理，能夠使印刷線路板在高能量下形成孔洞，但是孔壁會留下燒黑的炭化殘渣，所以還要在板材孔化前完成清理。采用光化學燒蝕原理，就是利用波長不超過400nm的激光進行有機材料長分子鏈的破壞，從而使分子形成微小顆粒。而在分子能量比原分子大的情況，就會從材料中逸出。在較強的外力吸附下，材料就會被快速除去，進而形成微孔。采用該種原理，材料表面不會出現炭化現象，所以只需簡單進行孔壁清理。

2.2加工設備

就目前來看，在印刷線路板生產中得到應用的激光微孔加工設備主要有三種，即準分子激光器、二氧化碳激光器和紫外Nd：YAG激光器。采用準分子激光器，可以利用248nm的短紫外激光進行線路板的加工。而PCB板可以較好完成該種光的吸收，同時設備產生的激光脈沖只要持續20ns就能達到幾兆瓦的峰值功率。經過均勻化后，光束則能產生平頂波形，然后經過已成型掩模進行投影，進而使板材底部得到熔蝕。采用該種設備，能夠獲得干凈和光滑的孔，但是由于溶蝕速度較慢，所以通常需要上百個脈沖。采用二氧化碳激光器，可以進行波長為10.6μm的紅外波的輸出。相較于紫外固體激光，采用該種激光能夠獲得更大的加工深度。在具體應用時，需要根據金屬孔徑光闌完成光束中心部分的選擇，并使光束在4英寸焦距的鏡頭聚焦，然后對線路板表面進行照射。此外，應用紫外Nd：YAG激光器，可以進行260-1060nm激光的輸出。相較于準分子激光，該種激光的脈沖能量較低，但是獲得的峰值功率卻基本相同。而由于使用該設備能夠獲得呈高斯形狀的激光束，所以能夠獲得更小的光斑，因此能夠完成尺寸較小的微孔加工。

相比較而言，采用準分子激光技術，能夠獲得較高的激光分辨率，并且能夠完成干凈孔的加工。就目前來看，該種技術主要在聚醯亞胺材料的加工上得到了應用，能夠利用大光束掩模完成多孔的同時加工。使用二氧化碳激光器，則可以完成含玻璃纖維的FR4材料的加工，能夠得到孔壁光滑和孔錐度均勻的微孔。但是，使用該種設備得到的孔質量較差，需要利用標準清潔技術完成孔的清理。應用YAG激光，則能得到光滑且直的孔壁，并且能夠完成50μm以下的孔的加工。目前，該設備主要應用在氧化鋁線路板材的加工上。

2.3加工工藝

在印刷線路板生產的過程中，由于紫外固體激光器能夠較好的進行銅材的溶蝕，并且能夠較好的與玻璃等聚合物耦合，同時獲得較小的光斑尺寸，因此得到了較好的應用。而在實際生產中，使用激光微孔加工技術進行印刷線路板的生產可以使用三種工藝技術，即激光沖孔、激光套孔和激光螺旋式加工。采用激光沖孔工藝，需要時激光束保持不動，然后利用高重復率脈沖進行材料加工。所以，孔的大小與光斑尺寸有關，采用該工藝能夠完成直徑較小的孔的加工。采用套孔工藝，就是使聚焦的激光光斑沿著孔的周圍進行行走。而每走一圈，孔的深度就會得到加深。采用該種技術，需要完成每圈激光加工深度的計算。但是，應用該技術獎導致孔中心留下未溶蝕的材料，因此無法在盲孔加工中得到應用。此外，在進行大尺寸孔的加工時，可以使用螺旋式激光加工方法。具體來講，就是使聚焦的激光束從孔的中心向外移動，移動形狀為螺旋式，從而使線路板材得到一層層溶蝕。根據孔的尺寸、材料特性和激光參數，則可以進行螺距、行走圈數等參數的確定。通過數控編程，則能高效完成印刷線路板的微孔加工。

結論：通過分析可以發現，在印刷線路板生產中，激光微孔加工技術可以得到較好的應用。但在實際進行加工時，還應結合不同工藝設備和技術的特點進行合適的加工技術的選擇，以便更好的完成不同材料的線路板加工。因此，相信本文對激光微孔加工技術在印刷線路板生產中的應用問題展開的探討，能夠為相關工作的開展帶來一些啟示。