工艺培训激光钻孔课件.ppt
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- 工艺 培训 激光 钻孔 课件
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1、一、激光钻机的类型及其工作原理一、激光钻机的类型及其工作原理 目前业界商用的激光钻机可分为目前业界商用的激光钻机可分为:紫外线的紫外线的Nd:YAG(Yltium Alumium Gurnet,钇铝石榴石),钇铝石榴石)雷射机雷射机 ;红外线的红外线的CO2雷射机以及兼具雷射机以及兼具UV/IR之之变头机种变头机种 . 一、激光钻机的类型及其工作原理一、激光钻机的类型及其工作原理各种钻机的特点各种钻机的特点:1、紫外线的、紫外线的Nd:YAG雷射机雷射机:对对3mil以下的微孔以下的微孔很有利,可加工很有利,可加工20-100um的的 孔径,铜箔直接加孔径,铜箔直接加工,但成孔速度却较慢工,但
2、成孔速度却较慢 .2、对、对48mil的微盲孔制作最方便,量产速度约为的微盲孔制作最方便,量产速度约为YAG机的十倍机的十倍 ,平均量产每分钟单面可烧出平均量产每分钟单面可烧出6000孔左右孔左右 3、先用、先用YAG头烧掉全数孔位的铜皮,再用头烧掉全数孔位的铜皮,再用CO2头头烧掉基材而成孔烧掉基材而成孔 激光成孔的原理激光成孔的原理雷射光束的形成雷射光束的形成:当当“射线射线”受到外来的刺激,而增大能受到外来的刺激,而增大能量下所激发的一种强力光束,其中红外光或可见光者拥有量下所激发的一种强力光束,其中红外光或可见光者拥有热能,紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生热能,紫外光则另具
3、有化学能。射到工作物表面时会发生反射(反射(Refliction)吸收()吸收(Absorption)及穿透)及穿透(Transmission)等三种现象,其中只有被吸收者才会)等三种现象,其中只有被吸收者才会发生作用发生作用。其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反应其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反应: 1、 光热烧蚀光热烧蚀Photothermal Ablation 是指雷射光束在其红外光与可见光中所含有的是指雷射光束在其红外光与可见光中所含有的热能,被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解热能,被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物,而将之去除成孔的原理,称为物,而将
4、之去除成孔的原理,称为“光热烧蚀光热烧蚀”。此烧蚀的副作用是在孔壁上有被烧黑的炭化残渣此烧蚀的副作用是在孔壁上有被烧黑的炭化残渣(甚至孔边缘铜箔上也会出现一圈高温造成的黑氧(甚至孔边缘铜箔上也会出现一圈高温造成的黑氧化铜屑),需经后制程化铜屑),需经后制程DesmearDesmear清除,才可完成牢清除,才可完成牢固的盲孔铜壁。固的盲孔铜壁。2、光化裂蚀、光化裂蚀Photochemical Ablation 是指紫外领域所具有的高光子能量(是指紫外领域所具有的高光子能量(Photon Energy),可将长键状高分子有机物的化学键),可将长键状高分子有机物的化学键(Chemical Bond)
5、予以打断,於是在众多碎粒造)予以打断,於是在众多碎粒造成体积增大与外力抽吸之下,使板材被快速移除而成体积增大与外力抽吸之下,使板材被快速移除而成孔。相比于光热烧蚀孔壁上不会产生炭化残渣成孔。相比于光热烧蚀孔壁上不会产生炭化残渣. 3、激光盲孔的作用、激光盲孔的作用 起层与层之间的电器连接作用起层与层之间的电器连接作用。二、二氧化碳激光钻孔不同制程的介绍二、二氧化碳激光钻孔不同制程的介绍 1、 保形法保形法(Conformal Mask) 在内层在内层Core板上先压板上先压RCC然后开铜窗,铜窗大小与然后开铜窗,铜窗大小与激光孔大小一致激光孔大小一致,再以直径大于激光窗的激光束烧除再以直径大于
6、激光窗的激光束烧除窗内的基材即可完成微盲孔。窗内的基材即可完成微盲孔。 特点特点: 由于所开激光窗大小与所需钻孔孔径一致由于所开激光窗大小与所需钻孔孔径一致.因此因此,一一旦窗口位置有所偏差时,会使盲孔走位而对底垫造成旦窗口位置有所偏差时,会使盲孔走位而对底垫造成失准(失准(Misregistration)的问题。)的问题。 2、 开大铜窗法开大铜窗法 所谓所谓“开大窗法开大窗法”是将激光窗口直径扩大到比底是将激光窗口直径扩大到比底垫还大约垫还大约2-3mil左右。一般若孔径为左右。一般若孔径为6mil时,底时,底垫应在垫应在10miL左右,其大窗口可开到左右,其大窗口可开到12mil。即可。
7、即可烧出位置精确对准底垫的微盲孔。也就是在大窗烧出位置精确对准底垫的微盲孔。也就是在大窗口备有余地下,让孔位获得较多的弹性空间口备有余地下,让孔位获得较多的弹性空间 。3. 树脂表面直接成孔法树脂表面直接成孔法 RCC+Core的做法进行,但却不开铜窗而将的做法进行,但却不开铜窗而将全部铜箔咬光,之后可用全部铜箔咬光,之后可用CO2雷射在裸露的雷射在裸露的树脂表面直接烧孔,再做树脂表面直接烧孔,再做PTH与化铜电铜完与化铜电铜完成孔的金属化与成线。成孔的金属化与成线。 4、 超薄铜皮直接烧穿法超薄铜皮直接烧穿法 内层芯板两面压贴内层芯板两面压贴RCC背胶铜箔后,可采背胶铜箔后,可采“半半蚀法蚀
8、法”(Half Etching)将其原来)将其原来0.5OZ(17um)的铜皮咬薄到只剩)的铜皮咬薄到只剩8um左右,即减左右,即减铜铜,然后再去做黑氧化层与直接成孔。因在黑面然后再去做黑氧化层与直接成孔。因在黑面强烈吸光与超薄铜层,以及提高强烈吸光与超薄铜层,以及提高CO2雷射的光雷射的光束能量下,可如束能量下,可如YAG雷射般直接穿铜与基材而雷射般直接穿铜与基材而成孔成孔 . 三、激光钻孔加工工艺流程及具体操作步骤三、激光钻孔加工工艺流程及具体操作步骤 1、工艺流程:上板、工艺流程:上板钻带格式转换钻带格式转换选择加工条件选择加工条件能量校正能量校正钻首板钻首板检查检查钻生产板钻生产板卸板
9、卸板 2、具体操作步骤、具体操作步骤 接通总电源接通总电源打开冷却水、压缩空气、吸尘打开冷却水、压缩空气、吸尘启启动动PC/软件软件启动加工系统启动加工系统(预热预热)气体更换气体更换(预预热热)对焦对焦电镜补偿电镜补偿选择能量检测条件选择能量检测条件能量检能量检测测 CAD转换转换操作检索操作检索/时间表检索时间表检索由存板区由存板区取板取板开始加工开始加工卸板送回存板区卸板送回存板区 关闭加工系关闭加工系统统关闭电源关闭电源关闭冷却水、压缩空气关闭冷却水、压缩空气以下是操作界面,对于更为详细的文字说以下是操作界面,对于更为详细的文字说明参阅激光钻孔工作指示明参阅激光钻孔工作指示 注:红框表
10、示非必要的操作注:红框表示非必要的操作点击点击“ON/OFF” 按纽按纽.点击点击“Mach. str” 按纽按纽.点击点击“Comp.Exec”或或”Comp.Cfrm”按纽按纽点击点击 “Energy”按纽按纽修改数字选择加工程序选择加工程序选择加工条件选择加工条件四、安全操作注意事项四、安全操作注意事项 1.由于激光束的能量很高,对人的眼睛会造成由于激光束的能量很高,对人的眼睛会造成严重伤害,因此,严禁身体的任何部分暴露在严重伤害,因此,严禁身体的任何部分暴露在激光束下。如有特殊需要请带上激光防护眼镜。激光束下。如有特殊需要请带上激光防护眼镜。 2.在机器运行时,绝对不允许身体的任何部分
11、在机器运行时,绝对不允许身体的任何部分进入机器的加工区域。进入机器的加工区域。 五、品质问题产生原因及解决方法五、品质问题产生原因及解决方法品质缺陷品质缺陷产生原因产生原因解决方法解决方法孔内余胶孔内余胶激光光束能量不稳定激光光束能量不稳定激光光束能量不足或脉激光光束能量不足或脉冲次数不够冲次数不够板弯板翘板弯板翘须进行能量较正须进行能量较正提高激光光束的能量或提高激光光束的能量或增加脉冲次数增加脉冲次数改善加工板的板弯板翘改善加工板的板弯板翘情况情况偏孔偏孔开激光窗的非林变形开激光窗的非林变形芯板发生涨缩芯板发生涨缩钻机本身的精度问题钻机本身的精度问题更换非林更换非林对非林进行补偿对非林进行
12、补偿须对钻机进行较正须对钻机进行较正品质缺陷品质缺陷 产生原因产生原因解决方法解决方法爆孔爆孔焦距不合适焦距不合适进行对焦调整焦距进行对焦调整焦距孔形不良孔形不良介质层厚度不均,介质层厚度不均,铜垫反射较多的能量铜垫反射较多的能量能量过高能量过高控制介质层的厚度公控制介质层的厚度公差在差在1015um之间之间用用DOE的方法找出的方法找出适合的加工条件适合的加工条件六、如何使用工作指示和工艺通知六、如何使用工作指示和工艺通知1、对于在操作过程中出现疑问,可以查阅工、对于在操作过程中出现疑问,可以查阅工作指示相关操作,基本上以工作指示为主。作指示相关操作,基本上以工作指示为主。2、由于工作指示没
13、有包括或工作指示的部分、由于工作指示没有包括或工作指示的部分指导项目不适合现在操作的要求,工艺临时指导项目不适合现在操作的要求,工艺临时发放工艺通知指导生产,工序领班负责按要发放工艺通知指导生产,工序领班负责按要求执行。求执行。喷喷 锡锡 制制 程程 二厂工艺组二厂工艺组2005/09/102005/09/10 内容内容l概述概述l设备设备l流程介绍流程介绍l操作环境及注意事项操作环境及注意事项l常见问题及解决方法常见问题及解决方法概述概述l定义:定义: 热风整平俗称喷锡,是将印制板浸入熔热风整平俗称喷锡,是将印制板浸入熔融的焊料(通常是融的焊料(通常是nb)中)中再通过热风将印制板的表面及金
14、属化孔再通过热风将印制板的表面及金属化孔内的多余焊料吹掉,从而得到一个平滑、内的多余焊料吹掉,从而得到一个平滑、均匀光滑的焊料涂覆层。均匀光滑的焊料涂覆层。概述概述l作用:作用: 保护铜面不被氧化;铅锡有优良的焊接性能,保护铜面不被氧化;铅锡有优良的焊接性能,为电子元器件提供可靠的焊接表面。为电子元器件提供可靠的焊接表面。l其它:其它: 喷锡是一种表面处理方法,和其并行的有电喷锡是一种表面处理方法,和其并行的有电镀镍金、化学镍金、镀镍金、化学镍金、sp、沉银等、沉银等 ,以及现在为了提倡环保而发展的沉锡。,以及现在为了提倡环保而发展的沉锡。设备l垂直喷锡机:设备成本低、维护容易垂直喷锡机:设备
15、成本低、维护容易l水平喷锡机:产量大、平整性好水平喷锡机:产量大、平整性好流程流程 微蚀微蚀水洗水洗吹干吹干涂助焊剂涂助焊剂热风整平热风整平 风床冷却风床冷却热水洗热水洗水洗水洗冷风吹干冷风吹干 热风烘干热风烘干流程流程微蚀微蚀l原理原理CU + CU+ 2CU+2CU+Na2S2O8+H2SO4Na2SO4+2CUSO4+2H+l作用作用 去除铜表面氧化物及残留污物;去除铜表面氧化物及残留污物; 粗化铜表面,使铜表面形成一个微观的粗糙面,增粗化铜表面,使铜表面形成一个微观的粗糙面,增强焊料和铜面的结合力。强焊料和铜面的结合力。流程流程微蚀微蚀l控制要点控制要点 NPS浓度:浓度高微蚀量大;浓
16、度:浓度高微蚀量大; 温度:温度高微蚀量大;温度:温度高微蚀量大; 压力:压力大微蚀量大;压力小,孔内微压力:压力大微蚀量大;压力小,孔内微 蚀效果差;蚀效果差; 速度:速度慢微蚀量大。速度:速度慢微蚀量大。 其中其中NPS浓度及速度影响较大。浓度及速度影响较大。 流程流程吹干吹干l作用作用 吹干板面及孔内水迹,防止在上松香时吹干板面及孔内水迹,防止在上松香时涂覆不到铜面上,使松香失效。涂覆不到铜面上,使松香失效。l控制要点控制要点 热风温度热风温度70以上。以上。流程流程涂助焊剂涂助焊剂l作用作用 润湿铜表面润湿铜表面,降低焊料与铜表面的界面张降低焊料与铜表面的界面张力力,使焊料与铜表面生成
17、使焊料与铜表面生成Cu6Sn5金属化金属化合物。合物。l控制要点控制要点 不能混水使用,使其助焊效果失效,出不能混水使用,使其助焊效果失效,出现露铜;防止污染。现露铜;防止污染。流程流程热风整平热风整平l热风整平包括焊料涂覆及焊料整平热风整平包括焊料涂覆及焊料整平流程流程热风整平热风整平焊料涂覆焊料涂覆l作用作用 焊料涂覆即是浸锡,使锡涂覆在铜表面,与焊料涂覆即是浸锡,使锡涂覆在铜表面,与铜结合。铜结合。l控制要点控制要点 1.浸锡时间:时间太短易出现露铜或塞孔;时浸锡时间:时间太短易出现露铜或塞孔;时间太长对绿油(剥离)及板材(爆板)都有不间太长对绿油(剥离)及板材(爆板)都有不利影响。一般
18、浸锡时间要求在利影响。一般浸锡时间要求在2-4s。流程流程热风整平热风整平焊料涂覆焊料涂覆l控制要点控制要点2.2.锡温:锡温太低,易出现锡粗及锡厚;锡温过锡温:锡温太低,易出现锡粗及锡厚;锡温过高则易造成绿油剥离及爆板。一般锡温高则易造成绿油剥离及爆板。一般锡温230-230-260260才能达到较好的涂覆效果。才能达到较好的涂覆效果。3.3.焊料成分:锡(焊料成分:锡(60-66%60-66%)铅()铅(34-40%34-40%) 铜(铜(0.3%0.3%) 铜含量超标及铅含量过高都易铜含量超标及铅含量过高都易造成锡粗。最佳比例:铅造成锡粗。最佳比例:铅/ /锡锡=37/63=37/63。
19、流程流程热风整平热风整平焊料整平焊料整平l作用作用 焊料整平实际上是在空气风刀处完成的。空气风刀通焊料整平实际上是在空气风刀处完成的。空气风刀通过(吹)热风到在印制板上以除去多余的焊料。空气过(吹)热风到在印制板上以除去多余的焊料。空气风刀的设计和温度是关系到能否达到高质量焊料整平风刀的设计和温度是关系到能否达到高质量焊料整平的关键。低熔点的的关键。低熔点的63/37锡锡/铅焊料和合适的维护将有铅焊料和合适的维护将有利于空气风刀达到好的连接盘上焊料的分布和厚度控利于空气风刀达到好的连接盘上焊料的分布和厚度控制。制。流程流程热风整平热风整平焊料整平焊料整平l控制要点控制要点 1.风刀温度:锡厚风
20、刀温度:锡厚 2.风刀角度:锡厚、孔细、风刀角度:锡厚、孔细、 塞孔塞孔 3.风刀压力:锡厚、锡白风刀压力:锡厚、锡白 4.风刀(离板)距离:锡厚、锡白风刀(离板)距离:锡厚、锡白 5.刀口宽度:锡厚、塞孔刀口宽度:锡厚、塞孔 6.上升速度:锡厚、塞孔、不平整上升速度:锡厚、塞孔、不平整流程流程冷却冷却l作用作用 板上热风焊料整平的焊料应冷却到完全固态为板上热风焊料整平的焊料应冷却到完全固态为止,或者在冷却站处达到所要求的板温度。确止,或者在冷却站处达到所要求的板温度。确定冷却步骤的因素应包括产品结构、材料的定冷却步骤的因素应包括产品结构、材料的Tg温度、可允许的翘曲等。温度、可允许的翘曲等。
21、l控制要点控制要点 风力强度、吹风时间:影响锡粗风力强度、吹风时间:影响锡粗流程流程热水洗热水洗后处理后处理l作用作用 完全除去板上的助焊剂和油污,板面达完全除去板上的助焊剂和油污,板面达到所要求的离子和到所要求的离子和SIR(表面绝缘电阻)(表面绝缘电阻)值。值。l控制要点控制要点 后处理热水一般加热到后处理热水一般加热到40。流程流程冷风吹干及热风烘干冷风吹干及热风烘干l冷风吹前段吸水滚轮保持湿润,热冷风吹前段吸水滚轮保持湿润,热风吹温度风吹温度70以上以上操作环境及注意事项操作环境及注意事项l操作环境操作环境 高温、噪音大、金属蒸汽大高温、噪音大、金属蒸汽大l注意事项注意事项 员工操作时
22、应戴手套及穿专用围裙,防止烫伤;员工操作时应戴手套及穿专用围裙,防止烫伤;塞耳塞减少噪音对耳朵的伤害;戴口罩防止吸塞耳塞减少噪音对耳朵的伤害;戴口罩防止吸入蒸汽。入蒸汽。常见问题及解决方法常见问题及解决方法故 障 现 象可 能 原 因纠 正 方 法焊料涂覆层太厚焊料涂覆层太薄板子上的铅锡合金厚度不均匀金属化孔堵塞或焊料太厚a.风 刀 压 力 低b.提 升 板 子 的 速 度 太 快c.风 刀 温 度 低d.风 刀 距 离 板 子 太 远e.风 刀 角 度 太 大a.增加风刀压力b.降低板子提升速度c.提高风刀温度d.调整风刀距离板子距离e.检查风刀角度并调整a.风 刀 压 力 太 高b.风 刀
23、 气 流 温 度 高c.提 升 板 子 的 速 度 太 慢d.风 刀 距 离 板 子 太 近e.风 刀 角 度 太 小a.减小风刀压力b.降低风刀气流温度c.试降低提升速度d.调整风刀距离e.检查风刀角度并调整a.风 刀 不 清 洁、有 堵 塞b.风 刀 气 流 量 有 误c.由 于 板 子 太 薄,或 板 子 弯 曲a.检查风刀,并用清洁器清洁b.检查并调节风刀气流量控制阀c.加强工艺控制a.板 子 的 提 升 速 度 太 快b.风 刀 压 力 太 低c.锡 锅 或 风 刀 气 流 温 度 低d.上 夹 具 进 板 子 不 垂 直 , 熔 融 焊 料 可 能 会 流 进 金 属 孔 内e.风
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