镭射钻孔培训教材(ppt 40页)

(4)Remained Glass Fiber
31
Laser Microvia缺陷分析
PROBLEMS Remained Resin
(5)Remained Resin
Cause and Effect
a.Very thin smeared resin on the bottom of
hole not reach sublimation point
吸收率
各种材料都吸收
UV
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0
VISIBLE
IR 树脂吸收红外光强
Resin Matte Cu Glass
铜反射
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2
波长 (um)
玻璃反射
由于不同材料对各类激光的吸收均不相同，导致LASER加工混合材料时的困难。
Blind Vias
Aspect Ratio
12
Laser 钻机介绍
我司现有 Laser 钻机
➢HITACHI
LC-1C21E/1C LC-2F21SE/1C LC-2F212SE/2C LC-2G212E/2C LC-2G212BE/2C
➢SUMITOMO
LAVIA 1000TW
➢ESI
5320 5330
1000 nm 1064 nm
ULTRAVIOLET
400 nm
VISIBLE
750 nm
Wavelength
光谱图
5
10,000 nm 1321 nm
INFRARED
Laser 钻孔简介
2、常见的LASER激发方式
1) LASER 类型——UV 激发介质——YAG 激发能量——发光二极管 代表机型：ESI 5320
40 mil Pad
8 mil Pad
15.7 mil Through Hole 15
3 mil Hole
Laser 钻机介绍 HITACHI &SUMITOMO Laser对位系统——
Conformal Mask靶标对位
1.对位标靶---圆形 2.对位补偿类似ESI
16
光学系统
Laser 钻机介绍 Laser Beam
Accuracy of XY table Accuracy of Scanners Alignment Accuracy against PWB elasticity PWB warp
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Laser Microvia缺陷分析
PROBLEMS Micro Crack
Cause and Effect The pressure from resin sublimation by LASER
10
Laser 钻孔简介
4.2、不同材料对波长的吸收情况（2001版本）
11
Laser 钻孔简介
5、各种方法加工孔直径的范围
10:1
Mechanical
Drill
UV YAG
1:1
CO2
Photo-via
.1:1
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50
mm
Thru Vias
Barrel Shaped Inner Hole (6)Micro Crack
(8)Void
(7)Damage
25
PROBLEMS Under Cut Delaminate
Laser Microe
Cause and Effect Heat accumulation from RCC copper surface Impact to the RCC surface by Laser Beam
(6)Micro Crack
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Laser Microvia缺陷分析
Solution -Short Pulse(less than less) -The best suited shape of LASER wave
-The best pulse energy adapt to nature of material( Standard:about 10J/cm2,pulse width
6
Laser 钻孔简介
3.1、CO2的成孔原理
利用红外线的热能，当温度升高或能量增加到一定程度后，如有机物的熔点、燃点或沸 点时，则有机物分子的相互作用力或束缚力将大为减小到使有机物分子相互脱离成自由态或 游离态，由于激光的不断提供能量，而使有机分子逸出或者与空气中的氧气燃烧而成为二氧 化碳或水气体而散离去，由于激光是以一定直径的红外光束来加工的，因而形成微小孔。
4
Laser 钻孔简介
1、LASER分类
激光类型主要包括红外光和紫外光两种；
5th H, 4th H, 3rd H, Nd:YAG Nd:YAG Nd:YAG
Ar-Ion 2nd H, Nd:YAG
Nd:YAG Nd:YLF
100 nm
212 nm
355 nm 488 nm 532 nm 266 nm
23
Laser Microvia缺陷分析
五、Microvia 缺陷分析
---缺陷类型 ---产生原因和影响 ---解决方法
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Laser Microvia缺陷分析 Laser 盲孔缺陷
(1)Under Cut
(4)Remained Glass Fiber
(5)Remained Resin
(2)Delaminate
Cause and Effect
Reflection from hole bottom
Incorrect position of Laser mode(single
mode)to the hole
28
Laser Microvia缺陷分析
a
LASER
b
Beam
Reflection
Single Mode
1
镭射钻孔培训教材
Prepared by: Bin Liu Date:9/25/2005
2
目录
➢前言 ➢LASER钻孔简介 ➢LASER钻机介绍 ➢Microvia制作工艺 ➢Microvia 常见缺陷分析
3
前言
随着PCB向微型和高密度互连的方向发展， 越来越多制板采用微导孔的连接方式实现高密 度互连，而目前制作微导孔的主要方法是laser drill。如何利用现有镭射钻机制作出各种高质 量的microvia，是现在PCB制造的迫切任务。
Absorption and Heating
Light
Melting
Vaporization
Plasma Production
Thermal Conduction
Liquid Interface
7
Laser 钻孔简介
3.2、UV的成孔原理
固态Nd：YAG紫外激光器发射的是高能量的紫外光光束，利用其光学能(高能量 光子)，破坏了有机物的分子键(如共价键)，金属晶体(如金属键)等，形成悬浮颗粒 或原子团、分子团或原子、分子而逸散离出，最后形成盲孔。
PROBLEMS Remained Glass Fiber Cause and Effect Difference Nature against heat between resin and glass Solution High peak power processing Cycle-mode processing
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Microvia制作工艺
一阶盲孔：
A、CO2 laser drill B、CO2 laser direct drill
C、UV direct drill D、UV+CO2 laser drill
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Microvia制作工艺
二阶盲孔(钻Stacked via)：
A、UV Direct drill B、UV + CO2 C、Conformal mask + CO2 +UV D、UV + Conformal mask + CO2
焦距
25mm
• Focused spot • Small spot size • High energy density
18
50 - 100mm
• De-focused spot • Larger spot size • Lower energy density • Stop on inner copper layer
26
Laser Microvia缺陷分析 LASER Beam
Solution Short pulse width Reduce the pulse energy
27
Laser Microvia缺陷分析
PROBLEMS
Barrel Shaped Inner Hole
Barrel Shaped Inner Hole
less than 1 us)
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Laser Microvia缺陷分析
PROBLEMS
(7)Damage
Damage
Void
Cause and Effect a.If the pulse width(irradia(8t)Viooidn time)
Laser 钻机介绍 ESI UV Laser的钻孔参数:
Dielectric Dielectric
Spiraling Trepanning
Dielectric
Punching
19
Copper Planes
Copper Planes
Copper Planes
Laser 钻机介绍 Hitachi &Sumitomo Laser的钻孔参数:
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Laser Microvia缺陷分析
Solution Short pulse(less than less) The best suited number of shots Multi-mode Beam
Single-mode
30
Multi-mode (top-flat)
Laser Microvia缺陷分析
Cycle Mode
即对在一个区域内所有的孔进行第一个脉冲加工， 完毕后，再进行第二个脉冲加工，如此类推。
Burst Mode
即对一个孔进行所有的脉冲加工后，才对下个孔进行加工。
Step Mode
20
钻孔速度
Laser 钻机介绍
• HITACHI——max 1200脉冲/秒 • SUMITOMO——max 1000脉冲/秒 • ESI ——15K~30K~70K脉冲/秒
长链大分子
小粒子逃逸
吸收
破坏分子(原子)键
成孔
8
Laser 钻孔简介
4、常见LASER的加工材料
Epoxy FR4 ARAMID COPPER BT
❖现已加工的介质材料包括： RCC、1X1080、2X1080、2116、2X106、ARAMID
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Laser 钻孔简介
4.1、不同材料对波长的吸收情况（2000版本）
ESI UV Laser对位系统1——内层靶标对位
UV Laser刮内层靶标图形
定位补偿方法
4 points allow correction of x - y offset, rotation, scale, and keystone
14
Laser 钻机介绍
ESI UV Laser对位系统2——通孔对位
32
Laser Microvia缺陷分析
b. Unsuitability of resin thickness
60μm
80μm
c. Single-mode processing
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Laser Microvia缺陷分析
d. Unsuitability of LASER pulse energy
e. Incorrect position of LASER Beam
Hitachi ❖ RF Excited 密封气体激发 ❖ 无须定期换气 ❖ 每四小时需做精度校正 SUMITOMO ❖ 外部供气 ❖ 须定期换气 ❖ 加工时有能量检测和补打功能
ESI 5320 ❖高频率低功率脉冲 ❖ 固态激光激发装置，无须外部供气 ❖ “冷光”，产生热量少
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Laser 钻机介绍
UV Laser CO2 Laser
Galvo
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Laser 钻机介绍
ESI UV Laser的钻孔参数:
Step One: Drill Copper
Step Two: Remove Dielectric
Copper surface is cleaned and ‘textured’
调整
Laser
2) LASER 类型—— IR（RF-Radio Frequency） 激发介质——密封CO2气体 激发能量——高频电压 代表机型：HITACHI LC-1C21E/1C
3) LASER 类型—— IR（TEA-Transverse excited atmospheric横波激励） 激发介质——外供CO2气体 激发能量——高压电极 代表机型：SUMITOMO LAVIA 1000TW