专利名称：一种pcb加工中孤立激光孔防击穿爆孔方法
技术领域：
本发明涉及一种使用CO2激光钻床加工HDI电路板二阶盲孔的工艺方法。
背景技术：
随着微电子技术的迅猛发展、PCB技术水平的不断提高和大规模和超大规模集成电路的广泛应用，对于大量HDI电路中的埋/盲孔，普通机械数控钻床已不能满足要求，必须采用激光钻孔加工技术。激光钻孔加工技术的产生与飞速发展是PCB行业技术发展的显著标志，是PCB钻孔技术发展的革命。目前业界 激光钻孔加工普遍使用C02激光钻孔机，C02激光钻孔是热烧蚀工艺原理。然而，众所周知，由于C02激光能量受脉冲周期、脉冲波形、脉冲宽度、PCB表面处理工艺、激光发射器状态、激光孔的类别/结构、PCB介质层材质、厚度、包括环境温度、湿度等因素的影响，孔底树脂残留、孔形异常、孔底铜箔击穿、孔壁玻璃丝布突起等一系列品质问题随之而来，这其中，以“击穿爆孔”问题最为突出、危害最大，严重影响到企业与客户利益。因此也有厂家采用二阶盲孔的方式解决上述问题，但是直接激光钻孔二阶盲孔需要较大的能量(脉冲宽度与脉冲数)，因此二阶盲孔的质量很难控制(容易产生击穿爆孔与孔底铜箔击穿问题如同图9b所示)，所以一般厂家都采取两次压合、两次开天窗、两次激光钻孔、两次镀铜的工艺。每次只激光钻孔一阶盲孔，因为所需能量小，所以盲孔的质量容易控制。但是因为需要重复在几道工序加工，所以此方法的缺点是工艺流程长，生产效率低，生产成本高。还有一些厂家为直接调整脉冲周期，例如将脉冲周期由500us调整为lOOOus，这样所有BLOCK (即激光加工区域)内每个脉冲间的间隔时间就会延长，散热时间就很充分，从而可以保证二阶盲孔的孔形质量。但是因为是通过调整参数进行改善，一般一张PCB的盲孔数量约为几万个，此种方法会大大延长PCB的加工时间(加工时间会翻倍)，大大降低了生产效率。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种PCB加工中孤立激光孔防击穿爆孔方法。本发明采用的技术手段如下一种PCB加工中孤立激光孔防击穿爆孔方法，其特征在于包括如下步骤I)层压工序一次性压合形成二阶盲孔HDI板；2)使用X-RAY钻孔机加工外层开天窗曝光用及激光钻孔用的定位孔；3)通过贴膜、曝光、显影、蚀刻、脱膜工艺，在外层铜箔上蚀刻出钻孔加工二阶盲孔所需天窗；4)使用AOI检查设备对天窗外观质量进行检查，准备激光钻孔待加工；5)在激光钻孔加工前，对激光钻孔程序的每个BLOCK进行确认，找出只有单个激光孔(即孤立激光孔8a)的BL0CK2 ；6)更改激光钻孔程序，在只有单个激光孔(即孤立激光孔8a)的BL0CK2内，增加一个DUMMY激光孔8c，此DUMMY激光孔8c增加在印制板7没有开天窗的位置；7)设定激光钻孔加工参数，使用更改后的激光钻孔程序进行二阶盲孔钻孔加工；8)经过后续激光孔内镀铜工艺，一次性加工形成HDI板二阶盲孔。所述步骤7)的加工过程为按照设定路线进行循环加工；对于只有孤立激光孔8a的BL0CK2的加工过程如下将激光脉冲在孤立激光孔8a连续循环烧蚀的加工模式改变为在孤立激光孔8a和DUMMY激光孔8c之间往复循环烧蚀的加工模式。延长了孤立激光孔8a的散热时间。同现有技术相比，本发明的优点是显而易见的具体如下I、一次激光钻孔就可以加工二阶盲孔，比一般厂家HDI板制程少一次“压合一开天窗一激光钻孔”工艺，大大缩短了工艺流程；
2、二阶盲孔激光钻孔加工时间，是一般厂家的激光钻孔时间的一半，可以大大提
高生产效率。
图I是本发明激光钻孔机加工原理示意图；图2是本发明一阶盲孔激光钻孔过程示意图；图3是本发明二阶盲孔激光钻孔过程示意图；图4是本发明激光孔加工原理示意图；图5是本发明密集激光孔BLOCK分区内加工过程示意图；图6是本发明孤立激光孔BLOCK分区内加工过程示意图；图7是本发明孤立激光孔加工原理示意图；图8是本发明密集激光孔加工原理示意图；图9a是本发明激光孔加工效果图；图9b是现有技术加工击穿暴孔效果图。图中I为激光发射器,2为光束信号形成器,3为光圈,4a为信号反射器1,4b为信号反射器2，5为镜头，6为激光束，7为印制板，8为激光孔，8a为孤立激光孔，8b为密集激光孔，8c为DUMMY激光孔，9为半固化片，10为孔底铜，11为电镀铜层。
具体实施例方式图I是本发明激光钻孔机加工原理示意图，图中印制板7在激光钻孔前的加工过程如下I)层压工序一次性压合形成二阶盲孔HDI板；2)使用X-RAY钻孔机加工外层开天窗曝光用及激光钻孔用的定位孔；3)通过贴膜、曝光、显影、蚀刻、脱膜工艺，在外层铜箔上蚀刻出钻孔加工二阶盲孔所需天窗；4)使用AOI检查设备对天窗外观质量进行检查，准备激光钻孔待加工。图I展示了激光钻孔机加工印制板7的加工原理，如图所示，激光发射器I产生光源，通过光束信号形成器2调整为激光束6，再经过光圈3和信号反射器4a和4b到达镜头5，并由激光束6对印制板7上的激光孔8进行加工；图2是本发明一阶盲孔激光钻孔过程示意图，图3是本发明二阶盲孔激光钻孔过程示意图，图中激光束6对半固化片9进行灼烧，使其气化挥发，露出孔底铜10，其中一阶激光孔采用6次脉冲激光束6加工，二阶激光孔采用20次脉冲激光束加工，具体循环过程如图4所示；图5是本发明密集激光孔激光加工区域(为方便表示，本发明中将激光力口工区域用BLOCK表示)分区内加工过程示意图，如图所示，BLOCKl中分布有10个密集激光孔8b，在激光钻孔加工过程中，激光束6遵循着箭头所指示的路线按从①到⑩的顺序循环加工；图6是本发明孤立激光孔BLOCK分区内加工过程示意图，如图所示，BL0CK2中分布有I个孤立激光孔8a，在激光钻孔加工过程中，激光束6只对①进行重复循环加工；图7是本发明孤立激光孔加工原理示意图，图中激光束6对孤立激光孔8a进行6次脉冲连续灼烧，加工时每个脉冲(循环)之间的间隔时间不足，会因散热不充分而导致击穿爆孔问题的发生，对印制板7的质量造成严重影响；图8是本发明密集激光孔加工原理示意图，图中激光束6对密集激光孔I8b-1、密集激光孔II8b-2、密集激光孔III8b-3进行6次脉冲的间歇循环灼烧，由于BLOCK内每增加一个激光孔，每个脉冲的间隔时间就会增加500us，因此BLOCK内含有两个以上激光孔时，就不会产生因散热不充分而导致的击穿爆孔问题，如图9所示。因此对待激光钻孔的加工工艺进行如下调整5)在激光钻孔加工前，对激光钻孔程序的每个BLOCK进行确认，找出只有单个激光孔(即孤立激光孔8a)的BL0CK2 ； 6)更改激光钻孔程序，在只有单个激光孔(即孤立激光孔8a)的BL0CK2内，增加一个DUMMY激光孔8c (工艺孔)，此DUMMY激光孔8c增加在印制板7没有开天窗的位置(CO2激光不会烧蚀铜，不会影响印制板质量);7)设定激光钻孔加工参数，使用更改后的激光钻孔程序进行二阶盲孔钻孔加工；8)经过后续激光孔内镀铜工艺，一次性加工形成HDI板二阶盲孔。所述步骤7)的加工过程为按照设定路线进行循环加工；对于只有孤立激光孔8a的BL0CK2的加工过程如下将激光脉冲在孤立激光孔8a连续循环烧蚀的加工模式改变为在孤立激光孔8a和DUMMY激光孔8c之间往复循环烧蚀的加工模式。延长了孤立激光孔8a的散热时间。下面结合实例进行说明CO2激光钻孔原理利用CO2激光发生器发出额定输出功率200W、脉冲频率100-6000HZ、脉冲宽度为l-30us的激光，使其在BEAM的作用下经过整形、滤波并最终形成Gauss mode和Top hat mode2种光束模式,再在Aperture的作用下形成33种光束直径，用以满足客户不同类别产品孔径要求。Galvano为X/Y扫描振镜，通过该部件及透镜可以在PCB上形成30mm*30mm/50mm*50mm/70mm*70_的激光加工区域(BLOCK)，用户可根据实际情况设定加工区域，一般设定区域为50mm*50mm,如图I所示。在实际加工生产板时，可根据介质层材质(FR-4、高Tg等)、介质层厚度(1080或106或2116)、激光孔径大小(4>75-4)250um)及激光孔的结构类别(I阶或2阶或LargeWindow孔)而选择不同的激光模式与加工参数，从而获得预期的激光孔效果。对比激光钻孔一阶盲孔，直接一次性激光钻孔二阶盲孔需要更大的脉冲宽度与脉冲数，加工模式也有所不同。*加工一阶盲孔参数，加工过程如图2所示
权利要求
1.一种PCB加工中孤立激光孔防击穿爆孔方法，其特征在于包括如下步骤 1)层压工序一次性压合形成二阶盲孔HDI板； 2)使用X-RAY钻孔机加工外层开天窗曝光用及激光钻孔用的定位孔； 3)通过贴膜、曝光、显影、蚀刻、脱膜工艺，在外层铜箔上蚀刻出钻孔加工二阶盲孔所需天窗； 4)使用AOI检查设备对天窗外观质量进行检查，准备激光钻孔待加工； 5)在激光钻孔加工前，对激光钻孔程序的每个BLOCK进行确认，找出只有孤立激光孔8a 的 BL0CK2 ； 6)更改激光钻孔程序，在只有孤立激光孔8a的BL0CK2内，增加一个DUMMY激光孔8c，此DUMMY激光孔8c增加在印制板7没有开天窗的位置； 7)设定激光钻孔加工参数，使用更改后的激光钻孔程序进行二阶盲孔钻孔加工； 8)经过后续激光孔内镀铜工艺，一次性加工形成HDI板二阶盲孔。
2.根据权利要求I所述的一种PCB加工中孤立激光孔防击穿爆孔方法，其特征在于所述步骤7)的加工过程为按照设定路线进行循环加工；对于只有孤立激光孔8a的BL0CK2的加工过程如下将激光脉冲在孤立激光孔8a连续循环烧蚀的加工模式改变为在孤立激光孔8a和DUMMY激光孔8c之间往复循环烧蚀的加工模式。
全文摘要
本发明公开了一种PCB加工中孤立激光孔防击穿爆孔方法，其特征在于包括如下步骤层压工序一次性压合形成二阶盲孔HDI板，使用X-RAY钻孔机加工外层开天窗曝光用及激光钻孔用的定位孔，在外层铜箔上蚀刻出钻孔加工二阶盲孔所需天窗，在激光钻孔加工前，对激光钻孔程序的每个BLOCK进行确认，找出只有单个激光孔的BLOCK2，更改激光钻孔程序，在只有单个激光孔的BLOCK2内，增加一个DUMMY激光孔8c，设定激光钻孔加工参数，使用更改后的激光钻孔程序进行二阶盲孔钻孔加工。利用该办法只需调整激光钻孔的加工程序，不必通过调整激光钻孔加工参数(延长脉冲周期)的方法去避免“击穿爆孔”问题的发生，此方法可以大大缩短激光钻孔的加工时间，提高PCB的生产效率。
文档编号H05K3/00GK102802360SQ20121029548
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者王大伟, 秦丽洁, 纪龙江 申请人:大连太平洋电子有限公司