镭射培训教材课件

1、Laser钻孔培训教材2004雷 鸣 主讲2022年7月30日2001年9月13日1依利安达（广州）电子科技有限公司课 程 大 纲一、镭射钻孔的原理和流程1、镭射钻孔的目的。2、镭射钻孔的工艺原理。3、镭射钻孔的工艺流程。二、镭射钻孔工艺控制和主要品质缺陷1、镭射钻孔的工艺。2、镭射钻孔品质检查及控制。3、镭射钻孔品质缺陷及原因分析。2001年9月13日2依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的原理和流程镭射钻孔的目的：在板料上钻出客户要求的孔，孔的位置及大小均需满足客户的要求。实现层与层间的导通。实现HDI2001年9月13日3依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理微孔加工的主

2、要方法机械成孔感光成孔激光成孔ALIVH（“无芯材”全层导通孔法） (Any Layer Inner Via Hole)其他2001年9月13日4依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理激光成孔法特点速度快 几百几万/分钟对位精度高 0.8mil加工孔径小 Min 1mil孔径改变容易工艺相对简单2001年9月13日5依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理PCB成孔用激光的种类：RF/CO2激光TEA/CO2激光Nd：YAG/UV激光其他2001年9月13日6依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理PCB成孔用激光光谱：VISIBLE可见光INFRARED红外线

3、光ULTRAVIOLET紫外线光400 nm750 nm100 nm 5th H, 4th H, 3rd H, Ar-Ion 2nd H, Nd:YAG CO2 Nd:YAG Nd:YAG Nd:YAG Nd:YAG Nd:YLF212 nm266 nm355 nm488 nm532 nm1064 nm1000 nm10,000 nm1321 nmLaser Type激光类型Wavelength波长2001年9月13日7依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理激光成孔的关键加工材料对激光波长的吸收率反射吸收透射2001年9月13日8依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理P

4、CB材料对光波的吸收：Wavelength (microns)Total AbsorptionUVIRVisibleFR4Matte CuGlassCopper is reflectiveGlass is transparentResins vary in the IR based on additives. Can be almost transparentStrong absorption in all materialsCopper DelaminationpossibleStrong absorption in Resin&Glass2001年9月13日9依利安达（广州）电子科技有限公

5、司镭射钻孔的工艺原理激光成孔的方式光热烧蚀 （加热蒸发过程）吸收高能量 熔化 蒸发 残余炭焦化物 Desmear光化学烧蚀吸收能量超过2ev,波长低于400nm光子 破坏长分子链 高能量微粒逃逸2001年9月13日10依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理固体Nd：YAG/UV激光器激发激光原理图：THGX-tal355nmOutputNd:YAGQ-SwSHGX-tal1064nm532nm355nmLaser Diode BarHRMirrorOutputCouplerBeamSplitterBeamDump355nm Diode Pumped UV YAG Laser钕、钇铝

6、柘榴石(三次谐波)2001年9月13日11依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理Co2激光器激发激光原理图：MirrorMediumMirrorPumpingLaser BeamCo2 Laser：Medium（介质）：Co2Pumping（激发源）：Electrode（电极）Wave Length（波长）：9.3 - 10.6m2001年9月13日12依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理 ESI公司5200UV激光钻孔机激光器Nd:YAG/UV激光器：2001年9月13日13依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理Nd:YAG/UV激光特性：30ns200

7、1年9月13日14依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理UV激光器输出能量图：波长越短，光点越小，能量越强2001年9月13日15依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理（HITACHI公司CO2激光钻孔机应用）Co2激光特性：激发介质：CO2 激发源：Electrode（电极） 波 长：9.3 - 10.6mPulse width：指Laser光脉冲一次的时间通常为1s-100s。Pulse period：Laser光的周期通常RF Co2为0.25ms-10ms。Hit count：Laser光脉冲次数。Pulse energy：Laser光脉冲一次的能量。Peak

8、power：指瞬间（单位时间）Laser光能量其值为 pe/pw。Drilling mode：Cycle mode，Burst mode，Step mode。2001年9月13日16依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺原理（HITACHI公司CO2激光钻孔机应用）Co2激光特性：pwPulse PeriodPEWave LengthPeak Power = PE (Pulse Energy) / Pulse width (5200kw)PA (Average Power) = PE x f (45200w) Co2 Laser wave介绍2001年9月13日17依利安达（广州）电子

9、科技有限公司镭射钻孔的工艺流程钻孔位置校准和补偿：原理1. 单个坐标确定XY方向偏移。2. 两个坐标确定XY方向偏移十旋转量。3. 3个坐标确定XY方向偏移十旋转量十涨缩量。4. 4个坐标确定XY方向偏移十旋转量十涨缩量十梯形校正。2001年9月13日18依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺流程钻孔位置校准和补偿：方法以内层Target对位用比例钻带直接钻出激光对位Target 0.5mm对位孔激光刮出内层T argetX-Ray钻出内层T arget2001年9月13日19依利安达（广州）电子科技有限公司激光钻孔过程示意图：镭射钻孔的工艺流程2001年9月13日20依利安达（广州）

10、电子科技有限公司镭射钻孔的工艺流程激光钻孔光束定位系统：偏转式检流计光束定位 (Basic Galvanometer Layout)Y direction galvanometerX direction galvanometerUncorrected galvanometer field on work surface2001年9月13日21依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺流程激光钻孔光束定位系统：远心透镜 (Telecentric Lens & Beam)Laser BeamGalvo (single axis)作用：1.使激光还原为垂直光2.板面调焦3.形成一个大的工作区域2

11、001年9月13日22依利安达（广州）电子科技有限公司UV激光钻孔成孔方式：螺旋状旋转掏孔（Spiral）镭射钻孔的工艺流程（ESI公司5200激光钻孔机应用）Inner Dia2001年9月13日23依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺流程（ESI公司5200激光钻孔机应用）UV激光钻孔成孔方式：圆周旋转挖孔（Trepan）To next viaProgrammable number of revolutionLaser beam trajectoryFrom last viaLaser beam turns on & off2001年9月13日24依利安达（广州）电子科技有限公司

12、镭射钻孔的工艺流程（ESI公司5200激光钻孔机应用）UV激光钻孔成孔方式：直接冲孔（Punch）2001年9月13日25依利安达（广州）电子科技有限公司Co2激光钻孔成孔方式：Co2 Laser 成孔原理:使用数个Pulse射入盲孔，通过Laser能量将介电材料高温气化使之逸出,从而形成盲孔。镭射钻孔的工艺流程（HITACHI公司CO2激光钻孔机应用）Laser 光束内层Pad2001年9月13日26依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺流程（HITACHI公司CO2激光钻孔机应用）Co2激光钻孔成孔方式： 1、Burst 模式 对一个孔进行所有的脉冲加工后，才对下个孔进行加工。特点

13、：生产效率较高孔内散热较差2001年9月13日27依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺流程（HITACHI公司CO2激光钻孔机应用）Co2激光钻孔成孔方式： 2、Cycle 模式使用第一脉冲加工区域内所有的孔，完成后使用第二脉冲进行加工，接下来是第三、第四特点：生产效率较略低(较Burst)孔内散热较好2001年9月13日28依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔的工艺流程压 板机械钻孔镭射钻孔电 镀2001年9月13日29依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔工艺控制和主要品质缺陷 主要的镭射工艺:Conformal Mask+CO2 UV+CO2 UV Direct Dril

14、lCo2 Direct Drill2001年9月13日30依利安达（广州）电子科技有限公司Conformal Mask+CO2 的工艺流程:压板来板 Conformal Mask（菲林开窗） CO2 Laser 机械钻通孔 电镀镭射钻孔工艺控制和主要品质缺陷Conformal Mask+CO2 的工艺特点:适用于Mass Production 适用于加工68mil microvia 增加菲林开窗工序2001年9月13日31依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔工艺控制和主要品质缺陷UV+CO2 的工艺流程:压板来板 机械钻通孔 UV Laser开窗 CO2 Laser 电镀UV+CO2 的工

15、艺特点:生产效率较Conformal Mask+CO2 低适用于加工48mil microvia无须菲林开窗工序，控制简单2001年9月13日32依利安达（广州）电子科技有限公司UV Direct Drill 的工艺流程:压板来板 机械钻通孔 UV Laser 电镀UV Direct Drill的工艺特点:孔越小速度越快适用于加工2mil microvia镭射钻孔工艺控制和主要品质缺陷2001年9月13日33依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔工艺控制和主要品质缺陷镭射钻孔品质检查及控制:整体质量：对位良好，孔底树脂清洁彻底，无破坏底铜孔壁质量：孔壁要求平滑，无焦渣，无Under Cut和玻璃丝突出盲孔形状：保证良好的斜度，无鼓形孔（ Barrel Shaped ）2001年9月13日34依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔工艺控制和主要品质缺陷镭射钻孔品质缺陷及原因分析盲孔品质缺陷:Under CutRemained Glass FiberRemained ResinVoidDamageMicro CrackBarrel Shaped Inner HoleDelaminate2001年9月13日35依利安达（广州）电子科技有限公司镭射钻孔工艺控制和主要品质缺陷盲孔缺陷示例:盲孔质量良好破坏底铜对位不良残余树脂20