圍繞25微米和35微米通孔的激光鉆孔展開分析

前言 筆者這幾個(gè)月走訪了不少企業(yè)，碰到很多非常資深的電路板專家，交流中受益匪淺。只是有些小遺憾，很多電路板專家對(duì)激光這個(gè)冷門方向還不熟悉，因此有必要把一些激光方面的東西慢慢講清楚，本文圍繞25微米和35微米通孔的激光鉆孔展開。

一、目前25微米和35微米通孔

傳統(tǒng)鉆孔方式

一般紫外激光鉆孔機(jī)，會(huì)把激光光斑設(shè)置在15微米~25微米之間，因此要鉆25微米的通孔，基本上都是直接燒孔方式加工。所謂燒孔方式加工，就是振鏡跳轉(zhuǎn)到待加工孔位就定住，激光出光，直接把銅箔和PI擊穿，形成25微米通孔。

對(duì)于35微米通孔，則有兩種情況，一種情況是調(diào)整一下外光路和激光參數(shù)或者采取激光焦點(diǎn)離焦的做法，讓激光對(duì)銅箔的有效光斑加大到35微米，采用和25微米通孔鉆孔一樣的燒孔方式加工，這樣可以快速燒出需要的通孔，然后讓外光路調(diào)整回來或者激光焦點(diǎn)回到焦點(diǎn)位置，使得激光焦點(diǎn)恢復(fù)正常光斑大小，再把定位孔和其他孔加工一遍，其實(shí)也是采用了兩次加工的思路。這個(gè)思路最大問題是整體精度會(huì)受到影響，且通孔會(huì)過熱。另一種投機(jī)取巧的方法是采用括弧旋切方式進(jìn)行旋切加工，例如光斑20微米，要旋切35微米直徑通孔，那么激光焦點(diǎn)中心旋切直徑是35微米-20微米=15微米，這已經(jīng)超越了一般振鏡的有精度的切割范圍，因此，實(shí)際上其鉆孔軌跡是彎月亮的形狀，這是振鏡旋切能力不足造成的。

二、25微米和35微米通孔

傳統(tǒng)方式鉆孔的缺陷

對(duì)于25微米和35微米通孔的燒孔方式鉆孔，毫疑問，有以下可能缺陷產(chǎn)生：

1.微孔入口和出口毛刺

由于激光是定點(diǎn)燒孔，因此等離子體很強(qiáng)，孔口毛刺很多，這一點(diǎn)很容易理解。

2.微孔入口和出口不規(guī)則，圓度不好

激光定點(diǎn)燒孔，孔口形狀與光斑形狀密切相關(guān)，同時(shí)與等離子體形狀相關(guān)，而等離子體的建立是隨機(jī)的，因此微孔孔口形狀也是在變化，圓度不好。

3.孔內(nèi)銅箔與PI分層

激光定點(diǎn)燒孔，激光能量非常集中，等離子體也非常集中，這樣銅箔受熱很嚴(yán)重，很容易造成銅箔和PI嚴(yán)重分層，這種分層屬于嚴(yán)重品質(zhì)不良。那種采用大功率激光離焦定點(diǎn)燒孔，以獲得最快的35微米燒孔速度的設(shè)備廠家，是否會(huì)預(yù)料這種方式最終產(chǎn)品可能不被市場(chǎng)接受呢。

4.孔內(nèi)銅箔界面容易形成碳和銅的共生物——黑線

25微米和35微米通孔孔徑已經(jīng)很小了，需要很好的電性能，如果再出現(xiàn)黑線，實(shí)在屬于不好的現(xiàn)象。

5.孔口周圍熱影響區(qū)大

前面都是講的孔內(nèi)過熱造成的現(xiàn)象，即使在表層孔口周圍，也是大量的熱影響區(qū)存在。這其實(shí)也是對(duì)表層銅箔進(jìn)行了一次表面激光正火處理。

6.鉆孔錐度不可控

25微米通孔電鍍，要防止孔口電鍍速度快，孔內(nèi)電鍍速度慢，最終孔口封閉，孔內(nèi)空腔，這是要嚴(yán)格避免的，因此25微米通孔最好是帶錐度的通孔，有利于電鍍不留孔內(nèi)空腔。

對(duì)于35微米通孔的旋切方式鉆孔，只能認(rèn)為那是一種假旋切，否則只能用蝸牛般的效率進(jìn)行真旋切，沒有實(shí)際意義。如果是假旋切，由于振鏡速度不均勻，孔內(nèi)激光光斑重疊度也不均勻，因此會(huì)造成孔內(nèi)諸多不良，在此不再描述。

三、全新的激光微孔鉆孔方式

——旋切鉆孔

對(duì)于25微米和35微米通孔鉆孔，武漢銥科賽科技創(chuàng)新的自主研發(fā)生產(chǎn)紫外激光鉆孔機(jī)，采用了高速旋切鉆孔方式，對(duì)銅箔厚度12微米以內(nèi)的雙面銅箔進(jìn)行旋切鉆孔，可以獲得圓度高、熱影響區(qū)小、錐度可調(diào)的25微米通孔，35微米通孔旋切鉆孔更為輕松。這是25微米激光通孔鉆孔的一個(gè)革命性變化。

四、燒孔鉆孔與旋切鉆孔的比較

為了對(duì)燒孔鉆孔和旋切鉆孔的效果進(jìn)行比較，特列表如下：

五、旋切鉆孔為COF減成法鋪就道路

由于旋切鉆孔解決了25微米通孔鉆孔問題，直接為減成法生產(chǎn)COF板鋪平了道路，有關(guān)采用減成法生產(chǎn)COF的發(fā)明專利正在申請(qǐng)中。

六、簡(jiǎn)約的搭配方案

根據(jù)國內(nèi)終端龍頭企業(yè)技術(shù)部門提出的需求，需要實(shí)現(xiàn)錐度通孔，這樣有利于電鍍和品質(zhì)提升。

目標(biāo)通孔孔底直徑20微米，通孔入口孔徑直徑分別設(shè)置30微米和35微米，孔腰直徑分別是25微米和27.5微米，錐度分別是66.7%和57%，已經(jīng)屬于比較大的錐度了。

圖1 設(shè)計(jì)原理圖

設(shè)計(jì)目標(biāo)1

上層銅切割全數(shù)1圈，開銅圓形直徑30微米；下圈切割開銅，開銅圓形直徑20微米，目標(biāo)：電鍍前錐形孔，電鍍后一端開口，電鍍無黑線。

設(shè)計(jì)目標(biāo)2

上層銅切割全數(shù)1圈，開銅圓形直徑35微米；下圈切割開銅，開銅圓形直徑20微米，目標(biāo)：電鍍前錐形孔，電鍍后一端開口，電鍍無黑線。

總結(jié)

1、采用旋切方式加工25微米通孔，可以調(diào)整錐形孔的錐度，減小熱效應(yīng)不良影響，最終提升25微米鉆孔品質(zhì)。

2、采用這個(gè)方法，對(duì)于超精細(xì)線路的制作有非常好的好處，采用本公司申請(qǐng)的發(fā)明專利方法，使得減成法制作COF成為現(xiàn)實(shí)?！S文信 "PCB世界"APP