激光钻孔培训教材课件.ppt

1、1ME机械加工小组机械加工小组2006年年6月月Dongguan Shengyi Electronics Ltd.Meadville Technologies Group2目目 录录&激光钻孔目的激光钻孔目的&激光钻孔原理激光钻孔原理&工艺流程工艺流程&设备及物料设备及物料&激光钻孔参数激光钻孔参数&工艺能力工艺能力&主要问题主要问题&关于激光钻孔的控制关于激光钻孔的控制3 PCB通过吸收CO2红外线激光的能量，烧蚀掉要加工的材料而形成半封闭空间的盲孔形状，为后工序小孔金属化而连通相邻两层线路作准备。激光钻孔目的4 CO2气体在增加功率及维持放电时间下，产生波长在9.3m 10.6m之间的可实

2、用的脉冲式红外激光。红外线的基本特性是能够穿透绝大多数的有机物材料表面到内部的特性，同时，绝大多数有机物材料具有强烈吸收红外线波长的特点。有机物材料分子吸收红外线波长而提高能量，这就体现了红外线的“热效应”特性。CO2激光钻孔机激光钻孔机就是应用红外线的这种光热效应，采用热加工的聚光透镜对有机物进行烧灼，形成连通性盲孔。激光钻孔原理激光头光束整形装置 光阑孔 电扫描镜（两片特殊的反射镜）F透镜扫描区域PCB 待钻板CO2激光钻孔机核心结构简图激光钻孔机核心结构简图5工 艺 流 程主要流程：调钻孔参数测激光能量上板调程序做GCOM补偿找激光标靶钻板下板检板 关键操作说明：调钻孔参数调钻孔参数：根

3、据在线板的结构条件，按照控制计划等相关文件要求设置激光钻孔参数。测激光能量测激光能量：热机，保证能量的稳定性。当前测量为频率为3小时/次，停机10分钟以上必须热机，使能量在0.80.08W范围内。调程序：调程序：从工程网上调入激光钻孔程序。做做Gcomp补偿补偿：检测并补偿电扫描器的镜面反射，使准确定位，精度要求XY15m，频率为3小时/次；检板检板：用百倍镜检查已钻板盲孔烧蚀是否彻底，孔形、孔径是否良好。6设 备 及 物 料1.设备控制设备控制主要设备 编号型号及规格供应商（生产商）备注CO2 激光钻孔机1#1180LC-1C21WE/1C信昌（HITACHI）单轴2#1181LC-1F21

4、WE/1C信昌（HITACHI）单轴3#1179LC-2G212E/2C信昌（HITACHI）双轴4#1197LC-2G212E/2C特新（HITACHI）双轴主要设备主要设备 型号及规格型号及规格供应商（生产商）供应商（生产商）备注备注校准片 Acrylic有机玻璃片尺寸：100100mm 东利企业公司 1#、2#机用，校准片为矩形，公差1mm。尺寸：13070mm 7070mm 东利企业公司 3#、4#机用，校准片为矩形，公差1mm。F透镜保护膜 信昌（HITACHI）能量透过率在93%以上2.主要物料主要物料 7(Aperture光束等级（光束大小）；(Mode钻孔模式；(Pulse p

5、eriod脉冲周期；(Pulse width.脉冲宽度；(Pulse Count脉冲次数；timePulse widthPulse period钻 孔 参 数激光钻孔关键参数激光钻孔关键参数power8(不同盲孔介质材料、孔径、工艺的加工工 艺 能 力工艺工艺介质材料介质材料加工孔径加工孔径备注备注Conformal maskRCC4,5,6,8milRCC生产参数根据介质厚度不同而略有不同FR4:1106 4,5,6,8mil较少用胶片FR4:11080 4,5,6,8mil常用胶片FR4:21065,6,8mil特种组合 FR4:21080 6,8mil特种组合 Large windowR

6、CC4,5,6mil常用胶片FR4:11080 4,5,6mil常用胶片9 采用小区域分段作业。例如将整个panel分为一个个3030mm或5050mm范围，每个3030mm或5050mm范围内孔根据不同钻孔模式按一定顺序或方法逐一加工完成后，移至下个区域。各区域局部加工采用特殊镜面微调反射，进行区域内各孔X、Y定位。区域之间移动定位靠X、Y台面移动实现。如“CO2激光钻孔机激光钻孔机核心核心结构简图结构简图”所示工 艺 能 力加工方式加工方式10Conformal mask 工艺加工工艺加工用图形转移工艺在表面铜箔层蚀刻出与要加工的孔径尺寸相同的“窗口”，然后用比要加工孔径尺寸大的激光光束来

7、进行加工。Large windowLarge window工艺加工工艺加工用图形转移工艺在表面铜箔层蚀刻出比要加工的孔径尺寸大的“窗口”，然后用与要加工孔径尺寸相同的激光光束来进行加工。CuDirect工艺工艺加工加工即直接钻铜法，在铜厚减到相应厚度再进行表面处理的铜面上直接加工出相应孔径的盲孔。（目前此工艺在我司研发中）加工工艺加工工艺工 艺 能 力11设备性能工 艺 能 力机号机号1#11802#11813#11794#1197备注备注型号LC-1C21WE/1CLC-1F21WE/1CLC-2G212E/2CLC-2G212E/2C一般钻孔孔径100 200m100 200m100 20

8、0m100 200mCu Direct Drill/100 150m100 150m可钻板厚0.13mm最大钻板尺寸2127定位精度5m钻孔精度20m15m12.5mPositioning speedmax700point/sec1000point/sec1400point/sec1700point/sec平均最大钻孔速度12烧蚀不净激光钻孔参数不合理；激光钻机能量偏低；层压介质层厚度均匀性差；开窗孔径偏差大小孔、漏孔钻孔程序问题；盲孔曝光、显影、蚀铜不良，使开窗过小或未开窗盲孔偏孔标靶偏移/钻孔标靶程序异常；盲孔蚀2开窗偏（如右图）；开窗孔径尺寸偏差；激光钻机台面/电扫描镜定位精度差主 要

9、问 题large windoe开窗偏conformal开窗偏13盲孔孔形差激光钻孔参数不合理；层压介质层厚度不均匀；盲孔蚀铜开窗圆度差；盲孔蚀铜蚀刻未净。盲孔开路激光钻孔能量过小；层压介质层厚度偏差过大；Desmear 除胶不净。主 要 问 题14控 制 与 影 响 钻机设置与控制1.伸缩旋转SCLAING补偿设置：0.06%。设备范围：0.9999%,最小分辨0.0001%ROTATION补偿控制：360.00000,最小分辨0.000012.测板厚设置要求按照层压后板厚的公差来设置板厚范围，可适当微调（50m）3.激光头运行时间监控根据供应商提供的激光头使用寿命来定时监控。4.LASER

10、POWER监控正常生产时每天定时测量（每3小时一次）5.GCOMP校准精度监控正常生产时每天定时测量（每3小时一次）一、参数设置除关键激光钻孔参数的设置外，还有如下控制要求：15 辅助设备及环境条件的控制电源稳压器输出电压：2002V工作气压：0.560.68MPa冷水机设置：201温湿度控制：温度222，湿度5010%。温、湿度等环境因素会影响钻机内部光路控 制 与 影 响16一、前后工序的影响前工序的影响1.板的平整度与尺寸稳定性 由于激光钻孔为自动上下板进而自动识别标靶来进行高精度定位，在自动定位时有一定的伸缩(scaling)和偏转(rotation)控制，故要求待钻板板面较平整，板材

11、尺寸稳定性在受控范围内，板边与板内单元规则分布，否则就会影响激光钻孔的自动定位与正常生产。例如有一款板6935008在锣边是因为故障使得板边被锣成平行四边形，导致激光钻机在自动识别标靶时因为偏转太大而屡屡报警，最终无法自动上下板生产！2.盲孔介质层 盲孔介质层厚度的均匀性直接影响到激光钻孔的孔形质量。尤其是RCC在层压后的介质厚度影响着激光钻孔参数的选定；（如图所示为6935008D0的盲孔切片 图1介质厚度仅52 m，图2介质厚度达80 m）控 制 与 影 响图1图2173.盲孔蚀铜（开窗）质量 开窗尺寸、开窗圆度和蚀铜效果影响盲孔孔形品质；（如图所示）4.激光钻孔用标靶质量 激光钻孔的定位

12、标靶位于板边四角，容易受前工序影响，如标靶残缺、擦花等，前工序任何一个环节损害激光钻孔用标靶都会直接影响激光钻孔生产。尤其是主流的large window工艺的次外层标靶受到影响的机会更多。控 制 与 影 响内 层 标 靶 因残铜而破坏开窗残铜18 后工序的影响1.Desmear咬噬量对激光钻盲孔孔形、孔径的影响 激光钻孔后需要经过Desmear除胶再进行盲孔金属化，在Desmear除胶过程中如果Desmear咬噬量过大会对激光钻盲孔孔形有影响。HDI盲孔的孔径主要由激光钻孔烧蚀大小决定，但HDI盲孔孔径的最终形成要到Desmear除胶后，Desmear咬噬量对激光钻盲孔孔径也有一定的影响。如图所示，6625028图形电镀后切片图，单边咬蚀25，玻璃纤维突出孔形较差 控 制 与 影 响开大窗离线路边咬蚀大19控 制 与 影 响厚径比较大，深镀差孔形差，沉铜效果差20