HDI厂之HDI板二阶盲孔加工技术开发

文章来源：PCB SMT作者：龚爱清查看手机网址

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人气：8847发布日期：2017-02-04 03:59【大中小】

内容摘要：摘要：本文HDI厂小编介绍了使用CO2 激光加工二阶盲孔的加工技术，二阶盲孔的底孔和上孔分别使用LDD和large window两种工艺加工，通过调整激光钻机的加工参数。

摘要：本文HDI厂介绍了使用CO2激光加工二阶盲孔的加工技术，二阶盲孔的底孔和上孔分别使用LDD和large window两种工艺加工，通过调整激光钻机的加工参数，调整光路模式，频宽，激光发数来优化FR-4材料激光钻孔的孔型，并对激光钻孔后孔壁形状、孔壁状态、孔底残胶量以及可靠性进行考察。

关键词：HDI　激光钻孔　二阶盲孔　开窗口　直接打铜　孔内质量

　　1、前言

　　现阶段随着电子产品趋于多功能化，小型化，轻量化的发展形式，对HDI基板的需求量也是与日俱增，同时HDI板的结构也日趋复杂化，线路间距由3-4mil发展至2mil以下，微孔直径由0.2-0.15mm发展至0.075mm,孔结构由一阶发展至二阶、三阶，在这种发展趋势下，盲孔加工的技术水平直接关系到HDI产品的发展趋势，为了加工复杂结构的基板，则需要难度较高的盲孔层间导通技术。

　　本文针对二阶盲孔的成孔技术以及加工工艺进行了研究和探讨。

　　2、激光钻机工作原理

　　盲孔加工用激光钻机一般为CO2激光钻孔机。CO2激光器效率高，发射出10.6μm波长的不可见激光，是一种比较理想的激光器。按气体的工作形式可分封闭式及循环式，按激励方式分电激励，化学激励，热激励，光激励与核激励等。CO2激光器的工作原理：与其它分子激光器一样，CO2激光器工作原理其受激发射过程也较复杂。分子有三种不同的运动，即分子里电子的运动，其运动决定了分子的电子能态；二是分子里的原子振动，即分子里原子围绕其平衡位置不停地作周期性振动——并决定于分子的振动能态；三是分子转动，即分子为一整体在空间连续地旋转，分子的这种运动决定了分子的转动能态。分子运动极其复杂，因而能级也很复杂。而真正用于钻孔的是能量较易聚焦集中的单光点，通过参数控制，利用断续式激光束进行加工，光束以脉冲式能量打击板材。

　　3、二阶盲孔加工工艺

　　我公司使用的二阶盲孔加工工艺为完成第一次盲孔加工（LDD）后进行积层压合，再进行第二次盲孔加工（largewindow），这种加工方法相对比较简便，孔型较好，下面介绍这种二阶盲孔加工工艺。

　　3．1 激光钻孔表面处理工艺的选择

　　考虑到盲孔孔径问题本次加工使用两种表面处理工艺进行加工，下孔为棕化处理，上孔为largewindow工艺。这样选择的目的是：（1）下孔使用LDD加工方法加工可以保证盲孔孔型良好，不会造成“鼓型”孔，下孔孔径比为75%-80%，孔底的倾角较大，可以有效地提高盲孔沉铜电镀的可靠性。（2）上孔使用largewindow 工艺进行加工，钻孔方式为绕射，其目的是为了尽可能大的增加上孔下孔径的大小，提高盲孔可靠性，并降低了加工周期。

　　3．2 加工参数的设定

　　由于在多脉冲加工中,激光脉冲的持续时间比孔壁冷却时间短,因此通过控制脉冲模式,第一脉冲一般能量较大,以利于表面铜箔和绝缘层的去除;经第一个脉冲后,孔径不再有较大的增加,而孔深则随着脉冲次数的增加而增加;而能量较小的第二脉冲则被使用于孔形的修整与孔底残留绝缘层的除去,同时结合短脉冲高能量加工方式,以抑制孔入口处周边的温度上升速度。且随着脉冲次数的增加,其每次打孔深度要小于初始孔径以便于液相产生的量少且易排除,并且分布均匀,以保证成孔过程中孔壁和孔底的熔化最小,从而获得最好的打孔质量和精度。

　　4、优化二阶盲孔孔型技术

　　提升孔壁以及孔底的质量是激光钻孔技术的核心课题，如何在现有的条件下最大化的提升孔盲孔质量便成了我们努力研究的课题。下面列举的为常见的二阶孔内质量问题

　　4.1 孔位偏移

　　孔位偏移的产生对后序沉铜电镀工艺影响很大，严重时会导致二阶孔导通不良甚至短路。

　　解决办法：我们采用的对位方式是下孔使用X-RAY靶标孔对位，X-RAY 钻孔使用四孔补偿对位。激光钻孔时使用补偿后的X-RAY孔做对位孔，保证下孔与内层图形的对位精度。

　　同时在图转工序我们同样使用X-RAY靶标孔进行对位。

　　上孔的加工工艺为largewindow，加工流程为多层压合→X-RAY 钻孔（四孔补偿）→铣边磨边→机械钻孔→外层开窗。激光钻孔使用蚀刻出的靶标进行对位，因内层线路成型时也是使用的X-RAY 钻孔对位，上孔的对位靶标是有内层线路成型时制成，因此，上孔和下孔是使用同样一套靶标对位，这样就保证了对位精度，我们的设计为上孔孔径为0.2mm，窗口直径为0.4mm，窗口直径足够大，最大程度上避免了因对位偏移而产生激光孔崩孔的现象。

　　4.2 孔底残胶

　　二阶孔的残胶与一阶盲孔的残胶区别较大，二阶孔在完成下孔的加工要进行一次积层压合后再进行二次激光钻孔，压合时半固化片中的树脂会填充进下孔中。在进行上孔加工时，即要满足上孔孔径的需求又要清理下孔的树脂。