激光钻孔工艺

A B C D
30 30 35 38
实验现象
B组 A13 B21 B22 B23 C31 C32 C33 D41 D42 D43 铜已完全烧蚀，第二层铜皮可见,铜箔表面较黑 铜未完全烧蚀，第二层铜皮不可见 铜已完全烧蚀，第二层铜皮可见 铜已完全烧蚀，第二层铜皮可见,铜箔表面较黑 铜未完全烧蚀，有少量孔已打穿，树脂可见 铜未完全烧蚀，有较多孔已打穿，树脂可见 铜未已完全烧蚀，第二层铜皮可见 有少部份孔完全烧蚀 个别孔未完全烧蚀 铜已完全烧蚀
激光钻孔工艺
R&D
激光钻孔工艺在PCB行业应用的背景 激光钻孔工艺在PCB行业应用的背景 PCB
微导通孔的广泛应用和HDI概念的提出 微导通孔的广泛应用和HDI概念的提出 HDI 以手机,电脑,通讯设备为中心的电子装置向小型化, 以手机,电脑,通讯设备为中心的电子装置向小型化,轻 量化,和高速方向发展,半导体封装技术向BGA CSP过 BGA， 量化,和高速方向发展,半导体封装技术向BGA，CSP过 相应地对电子元件载体PCB PCB的加工工艺提出了更 渡，相应地对电子元件载体PCB的加工工艺提出了更 高的要求，一方面VIA导通孔要求做得越来越小，以减 高的要求，一方面VIA导通孔要求做得越来越小， VIA导通孔要求做得越来越小 少其寄生电容和寄生电感， 少其寄生电容和寄生电感，常规的机械钻孔方法接近 最小孔径极限能力，生产成本越来越高，特别是在盲 最小孔径极限能力，生产成本越来越高， 埋微小孔方面机械加工方法已无法满足要求， 埋微小孔方面机械加工方法已无法满足要求，另一方 面激光技术的进步，应用领域越来越广， 面激光技术的进步，应用领域越来越广，所以其向 PCB行业延伸是必然的 行业延伸是必然的， PCB行业延伸是必然的，简而言之利用激光我们可以 PCB上钻更小的孔以满足芯片封装技术工艺的要 在PCB上钻更小的孔以满足芯片封装技术工艺的要 求．
0.95 0.95 1 2 y 10 10 y 10 20
供应商提供参数
Pulse width[us] Frequency[KHZ] Focus[step] Beam diameter[um] Time to stabilize[s] Jump delay[us] Mark delay[us] Polygon delay[us] Laser off delay[us] Laser on delay[us] Mark speed [mm/s] Jump speed[mm/s] Outline circle(Y/N) Diam factor No. of turns Spiral outwards(Y/N) Inner diam[um] 10 10 25 40 23800 23800 20 20 3 3 1500 1500 300 300 0 0 150 2 40 0 180 200 2500 2500 y 1 1 2 1 1 y n 15 10 Task1 10 50 23800 20 3 1500 300 0 2 0 180 2500 1 1
• BGA是英文Ball Grid Array Package BGA是英文 是英文Ball 的缩写， 的缩写，即球栅阵列封装 • High Density Interconnect (HDI) 高 密度互连 • CSP（Chip Scale Package），即芯片 CSP（ Package）， ），即芯片 级封装的意思。 级封装的意思。
参数设计
实验选取关键影响参数进行调试 mark speed 100mm/s pulse width[us] 10 9 8 7 no. of turn frequency[khz]区间 35～40 35～40 38～40 39～40 1 outline选定 frequency设定值 40 35 40 35 40 38 40 39
三．问题点分析
1) 系统校正 camera offset Scanner 校正 Focus height 校正 2) 对位方式与精度 内层靶标开窗对位方式 外层干膜靶标对位 3) 成孔步骤及能量对孔型影响 4) 检测方法
3.1系统校正 3.1系统校正
scanner 校正
Focus height
Thanks!
目前用于PCB钻孔的激光主要有三种， 目前用于PCB钻孔的激光主要有三种，根据其发射的 PCB钻孔的激光主要有三种 激光频率不同分为波长为355nm的UV激光 355nm 激光， 激光频率不同分为波长为355nm的UV激光，和波长为 1066nm CO2激光 还有一种是UV CO2相互结合 nm的 激光， UV和 1066nm的CO2激光，还有一种是UV和CO2相互结合 的激光. 的激光. 我们公司为了适应这一发展趋势于2005 2005年 我们公司为了适应这一发展趋势于2005年4月引进了 德国乐普科公司生产的型号为LPKF ML600D的UV激 LPKF德国乐普科公司生产的型号为LPKF-ML600D的UV激 光机． 光机．
供应商修改参数后切片效果
目前进行的实验
铜箔剥离临界参数实验 日期:05.10.26 实验环境： 温度20.4℃ 湿度：57% 0.1mm 实验用板材： 65TRCC 测试孔径 实验准备工作: 保证吸气效果良好，板面无翘曲 开机校正 1 camera offset 2 scanner 校正 3 focus height校正 focus height 24400[step]
8a3830001生产情况 a3830001生产情况
• 10月22日8A380001在电测发现板件全批因内层开路 10月22日 A380001在电测发现板件全批因内层开路 而导致板件全批报废。 而导致板件全批报废。具体表现为盲孔处开路 ,切片 如下: 如下:
原用参数
Pulse width[us] Frequency[KHZ] Focus[step] Beam diameter[um] Time to stabilize[s] Jump delay[us] Mark delay[us] Polygon delay[us] Laser off delay[us] Laser on delay[us] Mark speed [mm/s] Jump speed[mm/s] Outline circle(Y/N) Diam factor No. of turns Spiral outwards(Y/N) Inner diam[um] Overlap[um] 14 20 23750 20 5 1500 300 0 250 2 170 2500 y 1 2 1 8 50 23750 20 5 1500 300 0 50 0 250 2500 Task1 7 65 23750 50 5 1500 300 0 50 0 3800 2500
2.2工作流程： 2.2工作流程： 工作流程
Gerber
Circuit CAM 驱动机器
导出LMD
Circuit Master
2.3切Baidu Nhomakorabea加工过程 2.3切膜加工过程
CAM将gerber数据导入 a. 用Circuit CAM将gerber数据导入 轨迹转换处理 scanner生成 b. scanner生成 50*50 导出lmd lmd格式文件 c. 导出lmd格式文件 d. 开机校正 e. 上板 Master中导入lmd格式文件 中导入lmd f. 在Circuit Master中导入lmd格式文件 g. 设定加工区域 h. 排版 i. 调参数 j. 配刀 k. 试切 l. 检查 m. 正常加工
4.3 成孔步骤及能量对孔型影响
光斑 被加工孔 task1 task2 task3
目标孔型
光斑能量分布
光束向周围辐 射能量
光斑能量分 布不均
4.４ 4.４．检测方法
• 立体显微镜观察 • 百倍镜观察 • 金相切片观察
金相切片观察
金相切片观察
金相切片观察
金相切片观察
金相切片观察
偏孔现象
Beam expander
scanner
远心透镜
二.激光钻机在PCB行业的应用及其工 激光钻机在PCB行业的应用及其工 PCB 作流程 • 2.１．目前UV激光在PCB行业的应 2.１ 目前UV激光在PCB UV激光在PCB行业的应 用主要有如下几方面： 用主要有如下几方面： a.软板切割 a.软板切割 b.盲孔钻孔 b.盲孔钻孔 c.剥阻焊膜 c.剥阻焊膜 d.刻线 d.刻线
一.ML-600D的硬件结构 ML-600D的硬件结构
1.外部结构
紧急停止开头
CCD摄头像 激光切割头
真空吸附台面
硬件结构
扫描仪 远心透镜
硬件结构
电脑硬件 激光系统 控制系统 冷却系统
硬件结构
水箱
变压器
内部光路
Beam expander 激光腔 安全阀 指示光光源
内部光路
谐振腔 倍频晶体 光过滤镜
C组
D组
结果分析 下一步实验
从不同参数打孔效果观察，d11参数最接近铜箔剥离临界状态参数 在临界参数下调整mark speed观察参数变化对加工效果的影响
结果分析
结果分析： 从不同参数打孔效果观察，d11参数最接近铜箔 剥离临界状态参数 下一步实验: 在临界参数下调整mark speed观察参数变化对加工效 果的影响
5 10
参数对比分析 • 供应商主要重新效正focus height,改 供应商主要重新效正focus height,改 变了pulse width和frequency这两个 变了pulse width和frequency这两个 决定激光能量的主要参数， 决定激光能量的主要参数，task2, 和 能量提高， 采用spiral spiral不 task3 能量提高，task3 采用spiral不 outwards方式 overlap设置值调 方式， 选outwards方式，overlap设置值调 小．实践证明供应商的参数比较合 理．
Focus height
焦点
切片图
Focus height=23800
切片图
• Focus height=24400
4.2 对位方式与精度
• Stretch by fiducial 按靶标尺寸拉伸 • Stretch by factor 按实际尺寸拉伸
干膜靶标对位 靶标所在层 内层开窗对位 靶标所在层
2.4 盲孔加工过程
a. b. c. d. e. f. g. CAM将gerber数据导 用Circuit CAM将gerber数据导 入 数据处理（ 数据处理（钻径设定 靶标设 定 原点设定） 原点设定） scanner生成 scanner生成 50*50 导出lmd lmd格式文件 导出lmd格式文件 上板 开机校正 Master中导入lmd格式 中导入lmd 在Circuit Master中导入lmd格式 文件 h. i. j. k. l. m. n. o. 定位(认靶标) 定位(认靶标) 调参数 配刀 打测试孔 检查 首板 检查 正常加工