激光是當(dāng)“射線”受到外來的刺激而增加能量下所激發(fā)的一種強力光束，其中紅外光和可見光具有熱能，紫外光另具有光學(xué)能。此種類型的光射到工件的表面時會發(fā)生三種現(xiàn)象即反射、吸收和穿透。激光鉆孔的主要作用就是能夠很快地除去所要加工的基板材料，它主要靠光熱燒蝕和光化學(xué)燒蝕或稱之謂切除。
商業(yè)
PCB生產(chǎn)中，有兩種激光技術(shù)可用于激光鉆孔。CO2激光波長在遠紅外線波段內(nèi)，紫外線激光波長在紫外線波段內(nèi)。CO2激光廣泛應(yīng)用在印制電路板的工業(yè)微通孔制作中，要求微通孔直徑大于100μm (Raman , 2001) 。對于這些大孔徑孔的制作， CO2激光具有很高的生產(chǎn)力，這是因為CO2激光制作大孔所需的沖孔時間非常短。紫外線激光技術(shù)廣泛應(yīng)用在直徑小于100μm 的微孔制作中，隨著微縮線路圖的使用，孔徑甚至可小于50μm 。紫外線激光技術(shù)在制作直徑小于80μm 的孔時產(chǎn)量非常高。因此，為了滿足日益增加的微孔生產(chǎn)力的需求，許多PCB制造商已經(jīng)開始引入雙頭激光鉆孔系統(tǒng)。
以下就是當(dāng)今市場用雙頭激光鉆孔系統(tǒng)的三種主要類型:
1) 雙頭紫外線鉆孔系統(tǒng);
2) 雙頭CO2激光鉆孔系統(tǒng);
3) 棍合激光鉆孔系統(tǒng)( CO2和紫外線)。
所有這些類型的鉆孔系統(tǒng)都有其自身的優(yōu)點和缺點。激光鉆孔系統(tǒng)可以簡單地分成兩種類型，雙鉆頭單一波長系統(tǒng)和雙鉆頭雙波長系統(tǒng)。
不論是哪種類型，都有兩個主要部分影響鉆孔的能力:
1 )激光能量/脈沖能量;
2) 光束定位系統(tǒng)。
激光脈沖的能量和光束的傳遞效率決定了鉆孔時間，鉆孔時間是指激光鉆孔機鉆一個微通孔的時間，光束定位系統(tǒng)決定了在兩個孔之間移動的速度。這些因素共同決定了激光鉆孔機制作給定要求的微通孔的速度。雙頭紫外線激光系統(tǒng)最適于用在集成電路中小于90μm 的鉆孔，同時其縱橫比也很高。
雙頭CO2激光系統(tǒng)使用的是調(diào)Q射頻激勵CO2激光器。這種系統(tǒng)的主要優(yōu)點是可重復(fù)率高(達到了100kHz) 、鉆孔時間短、操作面寬，只需要射很少幾下就可以鉆一個盲孔，但是其鉆孔質(zhì)量會比較低。
使用最普遍的雙頭激光鉆孔系統(tǒng)是混合激光鉆孔系統(tǒng)，它由一個紫外線激光頭和一個CO2 激光頭組成。這種綜合運用的混合激光鉆孔方法可以便銅和電介質(zhì)的鉆孔同時進行。即用紫外線鉆銅，生成所需要孔的尺寸和形狀，緊接著用CO 2 激光鉆無遮蓋的電介質(zhì)。鉆孔過程是通過鉆2in X 2in 的塊完成的，此塊叫做域。
CO2 激光有效地除去電介質(zhì)，甚至是非均勻玻璃增強電介質(zhì)。然而，單一的CO2 激光不能制作小孔(小于75μm) 和除去銅，也有少數(shù)例外，那就是它可以除去經(jīng)過預(yù)先處理的5μm 以下的薄銅箔(lustino ， 2002) 。紫外線激光能夠制作非常小的孔，且可以除去所有普通的銅街(3 - 36μm ， 1oz ，甚至電鍍銅箔)。紫外線激光也可以單獨除去電介質(zhì)材料，只是速度較慢。而且，對于非均勻材料，例如增強玻璃FR -4，效果通常不好。這是因為只有能量密度提高到一定程度，才可以除去玻璃，而這樣也會破壞內(nèi)層的焊盤。由于棍合激光系統(tǒng)包括紫外線激光和CO 2 激光，因此其在兩個領(lǐng)域內(nèi)都能達到最佳，用紫外線激光可以完成所有的銅箔和小孔，用CO 2 激光可以快速地對電介質(zhì)進行鉆孔。圖給出了可編程鉆距的雙頭激光鉆孔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，兩個鉆頭之間的間距可根據(jù)元器件的布局自行調(diào)整，這保證了最大的激光鉆孔能力。
現(xiàn)在，大多數(shù)雙頭激光鉆孔系統(tǒng)中兩個鉆頭之間的間距都是固定的，同時具有步進-重復(fù)光束定位技術(shù)。步進，重復(fù)激光遠程調(diào)節(jié)器本身的優(yōu)點是域的調(diào)節(jié)范圍大(達到了(50 X 50)μm) 。缺點是激光遠程調(diào)節(jié)器必須在固定的域內(nèi)步進移動，而且兩個鉆頭之間的間距是固定的。典型的雙頭激光遠程調(diào)節(jié)器兩個鉆頭之間的距離是固定的(大約為150μm) 。對于不同的面板尺寸，固定距離的鉆頭不能像可編程間距的鉆頭那樣以最佳配置完成操作。
如今，雙頭激光鉆孔系統(tǒng)有著各種不同規(guī)格的性能，既能夠適用于小型印制電路板制造廠商，同時也適用于大批量生產(chǎn)的
印制電路板制造廠商。
由于陶瓷氧化鋁有很高的介質(zhì)常數(shù)，因此用于制造印制電路板。然而，由于其易碎、布線和裝配時所需的鉆孔過程用標(biāo)準(zhǔn)工具就很難完成，因為此時機械壓力必須減小到最小，這對激光鉆孔卻是一件好事。Rangel 等人( 1997) 證明對于氧化鋁基板以及覆有金和錨的氧化鋁基板，可使用調(diào)QNd: YAG 激光器進行鉆孔。使用短脈沖、低能量、高峰值功率的激光器有助于避免機械壓力對樣本的破壞，能夠制造出孔徑小于100μm 的優(yōu)質(zhì)通孔。這種技術(shù)成功地應(yīng)用在低噪聲微波放大器中，其頻率范圍為8 - 18GHz。
Nd：YAG激光技術(shù)在很多種材料上進行徽盲孔與通孔的加工。其中在聚酰亞胺覆銅箔層壓板上鉆導(dǎo)通孔，最小孔徑是25微米。從制作成本分析，最經(jīng)濟的所采用的直徑是25—125微米。鉆孔速度為10000孔/分。可采用直接激光沖孔工藝方法，孔徑最大50微米。其成型的孔內(nèi)表干凈無碳化，很容易進行電鍍。同樣也可在聚四氟乙烯覆銅箔層壓板鉆導(dǎo)通孔，最小孔徑為25微米，最經(jīng)濟的所采用的直徑為25—125微米。鉆孔速度為4500孔／分。不需預(yù)蝕刻出窗口。所成孔很干凈，不需要附加特別的處理工藝要求。
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