镭射培训教材
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IR
Total Absorption
FR4 Matte Cu Glass
Strong absorption in Resin&Glass
Glass is transparent
Wavelength (microns)
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
Copper is reflective 9
Pumping
Laser Beam
Mirror
Medium
Mirror
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
12
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
Nd:YAG/UV激光器：
ESI公司5200UV激光钻孔机激光器
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
13
2020年5月31日
2001年9月13日
14
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
UV激光器输出能量图：
ESI 5200 UV Laser Power / Energy
2.5 2
1.5 1
0.5 0 1
Power(W)
0.5
Energy per pulse(mJ)
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
波长越短，光点越小，能量越强
加工孔径小
Min 1mil
孔径改变容易
工艺相对简单
依利安达（广州）电子科技有限公司
wenku.baidu.com
2001年9月13日
5
2020年5月31日
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
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
6
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
Nd:YAG/UV激光特性：
Pulse Width
-
Pulse Height
-
Pulse Frequency Range -
Beam Mode
-
Pulse to Pulse Stability -
30ns > 15kW 0 - 20,000pps TEMoo <6%
30ns
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：
Laser Type
激光类型
5th H, 4th H, 3rd H, Ar-Ion 2nd H,
Nd:YAG Nd:YAG Nd:YAG
Nd:YAG
Nd:YAG Nd:YLF
CO2
100 nm
212 nm 266 nm 355 nm 488 nm 532 nm
ULTRAVIOLET
紫外线光
400 nm
VISIBLE 可见光
750 nm
1000 nm
10,000 nm
1064 nm 1321 nm
INFRARED 红外线光
Wavelength 波长
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
7
2020年5月31日
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
0.1
0.05
0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
PRF (KHz)
Average Power (W) Energy Per Pulse (mJ )
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
15
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
8
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
PCB材料对光波的吸收：
Strong absorption in all materials
UV
Visible
Copper Delamination possible
Resins vary in the IR based on additives. Can be almost transparent
微孔加工的主要方法
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
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
4
2020年5月31日
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
2020年5月31日
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
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
10
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
固体Nd：YAG/UV激光器激发激光原理图：
（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 - 10.6µm
Pulse 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 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。
HR Mirror
QSw
钕、钇铝柘榴石 Nd:YAG
SHG X-tal
THG X-tal
Output Beam Beam Coupler Splitter Dump
Laser Diode Bar
1064nm 532nm
355nm (三次谐波)
355nm Diode Pumped UV YAG Laser
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
355nm Output
11
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
Co2激光器激发激光原理图：
Co2 Laser：Medium（介质）：Co2 Pumping（激发源）：Electrode（电极） Wave Length（波长）：9.3 - 10.6µm
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
2
2020年5月31日
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HDI
依利安达（广州）电子科技有限公司
2001年9月13日
3
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
Laser钻孔培训教材 2004
雷 鸣 主讲 2020年5月31日
2020年5月31日
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。
Total Absorption
FR4 Matte Cu Glass
Strong absorption in Resin&Glass
Glass is transparent
Wavelength (microns)
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2001年9月13日
Copper is reflective 9
Pumping
Laser Beam
Mirror
Medium
Mirror
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12
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镭射钻孔的工艺原理
Nd:YAG/UV激光器：
ESI公司5200UV激光钻孔机激光器
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13
2020年5月31日
2001年9月13日
14
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
UV激光器输出能量图：
ESI 5200 UV Laser Power / Energy
2.5 2
1.5 1
0.5 0 1
Power(W)
0.5
Energy per pulse(mJ)
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
波长越短，光点越小，能量越强
加工孔径小
Min 1mil
孔径改变容易
工艺相对简单
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5
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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
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6
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镭射钻孔的工艺原理
Nd:YAG/UV激光特性：
Pulse Width
-
Pulse Height
-
Pulse Frequency Range -
Beam Mode
-
Pulse to Pulse Stability -
30ns > 15kW 0 - 20,000pps TEMoo <6%
30ns
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镭射钻孔的工艺原理
PCB成孔用激光光谱：
Laser Type
激光类型
5th H, 4th H, 3rd H, Ar-Ion 2nd H,
Nd:YAG Nd:YAG Nd:YAG
Nd:YAG
Nd:YAG Nd:YLF
CO2
100 nm
212 nm 266 nm 355 nm 488 nm 532 nm
ULTRAVIOLET
紫外线光
400 nm
VISIBLE 可见光
750 nm
1000 nm
10,000 nm
1064 nm 1321 nm
INFRARED 红外线光
Wavelength 波长
依利安达（广州）电子科技有限公司
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7
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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
0.1
0.05
0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
PRF (KHz)
Average Power (W) Energy Per Pulse (mJ )
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15
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镭射钻孔的工艺原理
依利安达（广州）电子科技有限公司
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8
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
PCB材料对光波的吸收：
Strong absorption in all materials
UV
Visible
Copper Delamination possible
Resins vary in the IR based on additives. Can be almost transparent
微孔加工的主要方法
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
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4
2020年5月31日
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
2020年5月31日
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
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10
2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
固体Nd：YAG/UV激光器激发激光原理图：
（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 - 10.6µm
Pulse 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 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。
HR Mirror
QSw
钕、钇铝柘榴石 Nd:YAG
SHG X-tal
THG X-tal
Output Beam Beam Coupler Splitter Dump
Laser Diode Bar
1064nm 532nm
355nm (三次谐波)
355nm Diode Pumped UV YAG Laser
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2001年9月13日
355nm Output
11
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镭射钻孔的工艺原理
Co2激光器激发激光原理图：
Co2 Laser：Medium（介质）：Co2 Pumping（激发源）：Electrode（电极） Wave Length（波长）：9.3 - 10.6µm
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2020年5月31日
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HDI
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2020年5月31日
镭射钻孔的工艺原理
Laser钻孔培训教材 2004
雷 鸣 主讲 2020年5月31日
2020年5月31日
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。