01 激光精細(xì)打孔VS PCB線路板

隨著我國制造業(yè)不斷從制造向智造轉(zhuǎn)型升級，高附加值、高技術(shù)壁壘等更高端的精細(xì)加工成為了重要的發(fā)展方向。在高精細(xì)加工需求不斷增加的同時(shí)，相關(guān)的精細(xì)加工技術(shù)也隨之快速發(fā)展，其中，激光精細(xì)加工技術(shù)在市場上便獲得了越來越多的認(rèn)可和關(guān)注。

作為激光精細(xì)加工的重要分支之一，激光精細(xì)打孔在PCB行業(yè)應(yīng)用較為廣泛，與傳統(tǒng)的PCB打孔工藝相比，激光在PCB行業(yè)上不僅加工速度快，還可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)的2μm以下的小孔、微孔及隱形孔的鉆孔，這更加迎合了PCB市場上的需求！

PCB稱為印刷線路板，是電子行業(yè)中重要的器件，作為連接元器件的重要載體，支撐著電子行業(yè)的發(fā)展。大部分電子產(chǎn)品都離不開PCB線路板的應(yīng)用。因此，激光精細(xì)打孔在PCB行業(yè)上成為了市場加工的主流應(yīng)用。通過CO2激光或紫外激光對PCB電路板打孔，可以高速鉆盲孔、通孔，這種方式的加工效率高、效果好。

PCB行業(yè)的發(fā)展逐漸帶動了激光精細(xì)技術(shù)的發(fā)展，給激光加工行業(yè)，尤其是激光鉆孔行業(yè)帶來了更多的發(fā)展機(jī)會！ 

02 激光精細(xì)打孔在PCB線路板上的主要應(yīng)用

近幾十年來，隨著制造行業(yè)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品的小型化，高速化，對電路板提出了越來越高的要求，而提高電路板小型化的重點(diǎn)在于越來越窄的線寬和分歧層面線路之間越來越小的微型過孔。印制電路板慢慢從單層發(fā)展到雙面板、多面板、多層板和撓性板，也不斷縮小體積，提高性能，想著高密度、高精度、微孔化、小間距和高可靠性方向發(fā)展，其中各種各樣作用的孔尺寸也傾向小孔徑發(fā)展。

目前，PCB行業(yè)逐漸朝著輕薄化、高集成化、高精度化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的工藝存在邊緣有毛刺、有粉塵、有應(yīng)力、有震動、無法加工曲線等不同的問題。在PCB領(lǐng)域中，激光技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢逐漸凸顯出來。其優(yōu)勢在于非接觸式加工無應(yīng)力，不會使板子變形；不會產(chǎn)生粉塵；可加工帶有元器件PCB板；可對任意圖形進(jìn)行加工。

在PCB生產(chǎn)制造過程中，鉆孔是其中一道很重要的工序，而PCB板對于孔的要求也非常高，隨著科技發(fā)展，激光技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，激光鉆孔已經(jīng)是目前PCB生產(chǎn)工藝必不可少的一環(huán)。

激光鉆孔的特點(diǎn)：

線路板上的微孔制作問題以及線路板成型問題作為激光加工的熱點(diǎn)不僅在中國，更是在國外產(chǎn)生了轟動，激光加工憑借其優(yōu)越性帶來了巨大的利益。激光鉆孔技術(shù)也因激光具有高相干性、高方向性、高亮度、高單色性等特性，顯現(xiàn)除了機(jī)械鉆孔無法比擬的優(yōu)勢。激光束能量密度高，操作速度快，而且對于沒有接受輻射的部位不會產(chǎn)生太大影響。熱影響的區(qū)域小，使工件受熱產(chǎn)生出來的變形最小；激光束作為一種非常方便靈活的加工方法，可以用來變換、導(dǎo)向、聚焦方向，可用于配合數(shù)控系統(tǒng)，加工各種各樣的工件，提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

在PCB板制作流程的鉆孔工序中，有兩種激光技術(shù)可用于電路板激光精細(xì)鉆孔：

1、CO2激光波長在遠(yuǎn)紅外線波段內(nèi)

2、紫外線激光波長在紫外線波段內(nèi)。

CO2激光加工是目前PCB鉆孔中應(yīng)用較為廣泛的一種激光加工方式。其操作原理是：CO2氣體在功率提高和保證放電時(shí)間不變的情況下，能夠生成實(shí)用脈沖式紅外激光，它具有穿透性，能夠穿透絕大多數(shù)的有機(jī)物材料。CO2激光應(yīng)用在印制線路板的產(chǎn)業(yè)微通孔制作中，需要微通孔直徑大于100μm(Raman,2001)。關(guān)于這些大孔徑孔的制作，CO2激光具有很高的生產(chǎn)力，這是由于CO2激光制作大孔所需的沖孔時(shí)刻十分短。紫外線激光技能廣泛應(yīng)用在直徑小于100μm的微孔制作中，隨著微縮線路圖的運(yùn)用，孔徑乃至可小于50μm。

紫外激光技術(shù)一般是通過激光器進(jìn)行技術(shù)加工，通過使用有時(shí)被稱為“冷消融”的工藝，紫外激光器的光束會產(chǎn)生一個(gè)縮小的熱影響區(qū)，可以將沖緣加工、碳化以及其它熱應(yīng)力的影響降至最低。

采用紫外激光器小型光束尺寸和低應(yīng)力屬性的應(yīng)用是鉆孔，包括貫穿孔、微孔和盲埋孔。紫外激光器系統(tǒng)通過聚焦垂直波束徑直切割穿透基板來鉆孔。依據(jù)所使用的材料，可以鉆出小至10μm的孔。

紫外激光器在進(jìn)行多層鉆孔時(shí)尤為有用，多層PCB使用復(fù)合材料經(jīng)熱壓鑄入在一起。這些所謂的“半固化”會發(fā)生分離，特別是在使用溫度更高的激光器加工后。

紫外線激光技能在制作直徑小于80μm的孔時(shí)產(chǎn)量十分高。因而，為了知足日益添加的微孔生產(chǎn)力的需要，很多線路板廠家現(xiàn)已開始引入雙頭激光鉆孔體系。以下等于當(dāng)今市場用雙頭激光鉆孔體系的三種首要類型：

1)雙頭紫外線鉆孔體系；

2)雙頭CO2激光鉆孔體系；

3)棍合激光鉆孔體系(CO2和紫外線)。

一切HDI PCB板制作流程中的此類鉆孔體系都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。激光鉆孔體系可以簡略地分紅兩種類型，雙鉆頭單一波長體系和雙鉆頭雙波長體系。不論是哪種類型，都有兩個(gè)首要有些影響鉆孔的才能:

1)激光能量/脈沖能量；

2)光束定位體系。

激光脈沖的能量和光束的傳遞功率決議了鉆孔時(shí)刻，鉆孔時(shí)刻是指激光鉆孔機(jī)鉆一個(gè)微通孔的時(shí)刻，光束定位體系決議了在兩個(gè)孔之間移動的速度。這些要素一起決議了激光鉆孔機(jī)制作給定需要的微通孔的速度。雙頭紫外線激光體系最適于用在集成電路中小于90μm的鉆孔，一起其縱橫比也很高。雙頭CO2激光體系運(yùn)用的是調(diào)Q射頻鼓勵(lì)CO2激光器。這種體系的首要優(yōu)點(diǎn)是可重復(fù)率高(到達(dá)了100kHz)、鉆孔時(shí)刻短、操縱面寬，只需要射很少幾下就可以鉆一個(gè)盲孔，然而其鉆孔質(zhì)量會比較低。

03 應(yīng)用案例

1、大族激光

激光鉆孔設(shè)備

采用高精度的檢測設(shè)備激光干涉儀，對裝配制程中的重要和關(guān)鍵幾何運(yùn)動精度進(jìn)行精密檢測、嚴(yán)格把關(guān)；對整機(jī)的高速運(yùn)動精度進(jìn)行細(xì)微準(zhǔn)確的動態(tài)補(bǔ)償，利用激光干涉儀的超高精密度和對非理想環(huán)境進(jìn)行空氣溫度、材料溫度、濕度、氣壓補(bǔ)償，保持1.1ppm的系統(tǒng)精度能力，為整機(jī)最終獲得高的鉆孔精度提供了可靠的保證。

根據(jù)PCB鉆孔機(jī)涉及多個(gè)學(xué)科的特點(diǎn)，構(gòu)建PCB鉆孔機(jī)數(shù)字化樣機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)的階段采用多學(xué)科聯(lián)合設(shè)計(jì)與仿真，對產(chǎn)品的功能與性能作校核與檢驗(yàn)，使產(chǎn)品的性能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，解決各個(gè)學(xué)科之間的沖突與干涉，使其達(dá)到最佳耦合，這將大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)性能。

2、  超越激光

UV紫外激光打孔機(jī)

設(shè)備特點(diǎn)：

1、適用于柔性板（FPC）覆蓋膜（CVL）軟硬結(jié)合板（RF）打通孔、盲孔；

2、軟件權(quán)限分三級管理，日記功能，飛行鉆孔技術(shù)。

3、可定制RTR自動上下料系統(tǒng)。

3、德龍激光

激光精細(xì)加工設(shè)備

設(shè)備型號：AS-5680，本設(shè)備是利用激光對各種材料進(jìn)行異形切割，鉆孔，刻蝕等多種形式的加工處理平臺。

4、先導(dǎo)激光

激光快速打孔

設(shè)備優(yōu)勢：

采用多款激光器配合多軸超快振鏡加工，超大幅面聯(lián)動控制

采用最新激光加工技術(shù)，產(chǎn)能效率提升一倍，最大加工效率20000孔/秒

最小孔徑10μm，光束整形大小可變，小孔邊緣整齊光滑，無熱效應(yīng)、毛刺等現(xiàn)象

CCD視覺預(yù)掃描，mark點(diǎn)、輪廓定位，XY平臺拼接精度≤±3μm

全自動上下料系統(tǒng)，無人操作

應(yīng)用領(lǐng)域：

HDI、PCB、FPC行業(yè)鉆孔、盲孔

陶瓷、玻璃等硬脆材料鉆孔

半導(dǎo)體微電子行業(yè)TSV工藝微細(xì)鉆孔

聚合物薄膜、特種金屬鉆