激光微孔加工技术在印刷线路板生产中的应用分析

王永翔　陈子安　李鸿光　王建兵

摘要：随着科学技术的发展，电子产品也变得越来越小型化，以至于线路板的尺寸也在不断减小。在这种情况下，线路板上用于连接和定位的微孔孔径也在逐渐减小，从而给微孔加工带来了一定的挑战。基于这种认识，本文对激光微孔加工技术进行了阐述，并对该技术在印刷线路板生产中的应用问题展开了分析.从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：激光微孔加工技术；印刷线路板；生产；应用

引言：激光微孔加工技术之所以能够在多个领域得到广泛应用，就是由于其技术拥有较高峰值的功率和较快的加工速度。而在印刷线路板生产中，微孔加工质量将对线路板质量产生重要影响。应用激光微孔加工技术进行线路板生产，则能得到质量更好的线路板，从而为线路板的安装和使用提供便利。因此，还应加强对激光微孔加工技术在印刷线路板生产中的应用研究，以便更好的推动线路板生产工业的发展。

1激光微孔加工技术概述

激光微孔加工技术其实就是利用激光进行孔洞加工的技术，可以进行直径小于50μm的微孔的加工，是一项较为成熟的微孔加工技术。就目前来看，激光微孔加工技术已经成为了西方发达国家电子加工生产的主导技术，在国外PCB行业得到了广泛应用。就目前来看，激光微孔加工技术基本能够用于各种材料的加工，微孔的大小与激光的能量密度、类型、波长和加工板厚度有着直接的关系。因为，不同的板材对激光波长有不同的吸收系数，所以还要利用特定波长的激光进行特定板材的加工。

2激光微孔加工技术在印刷线路板生产中的应用

2.1加工原理

从原理上来看，激光微孔加工主要是利用光热烧蚀和光化学烧蚀进行微孔加工。所谓的光热烧蚀，其实就是使材料在极短时间内完成高能量激光的吸收，从而使材料被加热至熔化和蒸发的状态，继而达到微孔加工的目的。采用该种原理，能够使印刷线路板在高能量下形成孔洞，但是孔壁会留下烧黑的炭化残渣，所以还要在板材孔化前完成清理。采用光化学烧蚀原理，就是利用波长不超过400nm的激光进行有机材料长分子链的破坏，从而使分子形成微小颗粒。而在分子能量比原分子大的情况，就会从材料中逸出。在较强的外力吸附下，材料就会被快速除去，进而形成微孔。采用该种原理，材料表面不会出现炭化现象，所以只需简单进行孔壁清理。

2.2加工设备

就目前来看，在印刷线路板生产中得到应用的激光微孔加工设备主要有三种，即准分子激光器、二氧化碳激光器和紫外Nd：YAG激光器。采用准分子激光器，可以利用248nm的短紫外激光进行线路板的加工。而PCB板可以较好完成该种光的吸收，同时设备产生的激光脉冲只要持续20ns就能达到几兆瓦的峰值功率。经过均匀化后，光束则能产生平顶波形，然后经过已成型掩模进行投影，进而使板材底部得到熔蚀。采用该种设备，能够获得干净和光滑的孔，但是由于溶蚀速度较慢，所以通常需要上百个脉冲。采用二氧化碳激光器，可以进行波长为10.6μm的红外波的输出。相较于紫外固体激光，采用该种激光能够获得更大的加工深度。在具体应用时，需要根据金属孔径光阑完成光束中心部分的选择，并使光束在4英寸焦距的镜头聚焦，然后对线路板表面进行照射。此外，应用紫外Nd：YAG激光器，可以进行260-1060nm激光的输出。相较于准分子激光，该种激光的脉冲能量较低，但是获得的峰值功率却基本相同。而由于使用该设备能够获得呈高斯形状的激光束，所以能够获得更小的光斑，因此能够完成尺寸较小的微孔加工。

相比较而言，采用准分子激光技术，能够获得较高的激光分辨率，并且能够完成干净孔的加工。就目前来看，该种技术主要在聚醯亚胺材料的加工上得到了应用，能够利用大光束掩模完成多孔的同时加工。使用二氧化碳激光器，则可以完成含玻璃纤维的FR4材料的加工，能够得到孔壁光滑和孔锥度均匀的微孔。但是，使用该种设备得到的孔质量较差，需要利用标准清洁技术完成孔的清理。应用YAG激光，则能得到光滑且直的孔壁，并且能够完成50μm以下的孔的加工。目前，该设备主要应用在氧化铝线路板材的加工上。

2.3加工工艺

在印刷线路板生产的过程中，由于紫外固体激光器能够较好的进行铜材的溶蚀，并且能够较好的与玻璃等聚合物耦合，同时获得较小的光斑尺寸，因此得到了较好的应用。而在实际生产中，使用激光微孔加工技术进行印刷线路板的生产可以使用三种工艺技术，即激光冲孔、激光套孔和激光螺旋式加工。采用激光冲孔工艺，需要时激光束保持不动，然后利用高重复率脉冲进行材料加工。所以，孔的大小与光斑尺寸有关，采用该工艺能够完成直径较小的孔的加工。采用套孔工艺，就是使聚焦的激光光斑沿着孔的周围进行行走。而每走一圈，孔的深度就会得到加深。采用该种技术，需要完成每圈激光加工深度的计算。但是，应用该技术奖导致孔中心留下未溶蚀的材料，因此无法在盲孔加工中得到应用。此外，在进行大尺寸孔的加工时，可以使用螺旋式激光加工方法。具体来讲，就是使聚焦的激光束从孔的中心向外移動，移动形状为螺旋式，从而使线路板材得到一层层溶蚀。根据孔的尺寸、材料特性和激光参数，则可以进行螺距、行走圈数等参数的确定。通过数控编程，则能高效完成印刷线路板的微孔加工。

结论：通过分析可以发现，在印刷线路板生产中，激光微孔加工技术可以得到较好的应用。但在实际进行加工时，还应结合不同工艺设备和技术的特点进行合适的加工技术的选择，以便更好的完成不同材料的线路板加工。因此，相信本文对激光微孔加工技术在印刷线路板生产中的应用问题展开的探讨，能够为相关工作的开展带来一些启示。