文档介绍：激光钻孔技术介绍与讨论
雷射成孔的商用机器,市场上大体可分为:紫外线的Nd:YAG雷射机(主要供应者为美商ESI公司);红外线的CO2雷射机(最先为Lumonics,现有日立、三菱、住友等);以及兼具UV/IR之变头机种(如Eecellon之2002型)等三类。前者对3mil以下的微孔很有利,但成孔速度却较慢。次者对4~8mil的微盲孔制作最方便,量产速度约为YAG机的十倍,后者是先用YAG头烧掉全数孔位的铜皮,再用CO2头烧掉基材而成孔。若就行动电话的机手机板而言,CO2雷射对欲烧制4~6mil的微盲孔最为适合,症均量产每分钟单面可烧出6000孔左右。至於速度较的YAG雷射机,因UV光束之能量强且又集中故可直接打穿铜箔,在无需“开铜窗”(Conformal Mask)之下,能同时烧掉铜箔与基材而成孔,一般常用在各式“对装载板”(Package Substrste)4mil以下的微孔,若用於手机板的4~6mil微孔似乎就不太经济了。以下即就雷射成孔做进一进步的介绍与讨论。
1.    雷射成孔的原理
雷射光是当:“射线”受到外来的刺激,而增大能量下所激发的一种强力光束,其中红外光或可见光者拥有热能,紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射(Refliction)吸收(Absorption)及穿透(Transmission)等三种现象,其中只有被吸收者才会发生作用。而其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反应,现分述於下:
    光热烧蚀Photothermal Ablation
是指某雷射光束在其红外光与可见光中所夹帮的热能,被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物,而将之去除成孔的原理,称为“光热烧蚀”。此烧蚀的副作用是在孔壁上的有被烧黑的炭化残渣渣(甚至孔缘铜箔上也会出现一圈高熟造成的黑氧化铜屑),需经后制程Desmear清除,才可完成牢固的盲孔铜壁。
    光化裂蚀Photochemical Ablation
是指紫外领域所具有的高光子能量(Photon Energy),可将长键状高分子有机物的化学键(Chemical Bond)予以打断,於是在众多碎粒造成体积增大与外力抽吸之下,使板材被快速移除而成孔。本反应是不含熟烧的“冷作”(Cold Process),故孔壁上不至产生炭化残渣。
    板材吸光度
由上可知雷射成孔效率的高低,与板材的吸光率有直接关系。电路板板材中铜皮、玻织布与树脂三者的吸收度,民因波长而有所不同。前二者在UV ,但进入可见光与IR后即大幅滑落。至於有机树脂则在三段光谱中,都能维持於相当不错的高吸收率。
    脉冲能量
实用的雷射成孔技术,是利用断续式(Q-switch)光束而进行的加工,让每一段光敕(以微秒us计量)以其式(Pulse)能量打击板材,此等每个Pulse(可俗称为一枪)所拥有的能量,又有多种模式(Mode),如单光束所成光点的GEMOO单束光点的能量较易聚焦集中故多用於钻孔。多束光点不但还需均匀化且又不易集中成为小光点,一般常用於雷射直接成像技术(LDI)或密贴光罩(Contact Mask)等制程。
    精确定位系统
    小管区式定位
以“日立微孔机械”公司(Hitachi vi