紫外激光鉆孔技術(shù)分析

    激光技術(shù)是二十世紀(jì)與原子能、半導(dǎo)體及計(jì)算機(jī)齊名的四項(xiàng)重大發(fā)明之一。四十多年來，以激光器為基礎(chǔ)的激光技術(shù)在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)發(fā)展將發(fā)揮愈來愈重要的作用。由于激光具有很好的單色性、相干性、方向性和高能量密度，它已滲透到各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，形成了新的學(xué)科。激光產(chǎn)業(yè)正在我國(guó)逐步形成，包括激光加工、激光音像、激光通訊、激光醫(yī)療、激光檢測(cè)、激光印刷設(shè)備及激光全息等，這些產(chǎn)業(yè)正在作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)而引起高度重視。據(jù)ILS (Industrial Laser Solutions) 統(tǒng)計(jì)2002年全球工業(yè)激光系統(tǒng)產(chǎn)值為485億美元，比2001年增長(zhǎng)9.6%。2003年全球工業(yè)激光系統(tǒng)產(chǎn)值約為536億美元，預(yù)計(jì)2004年為632億美元，增長(zhǎng)率將在18%左右。  
  
    激光加工是激光產(chǎn)業(yè)的重要應(yīng)用，激光加工與常規(guī)機(jī)械加工相比,激光加工的優(yōu)點(diǎn)是更精密、更準(zhǔn)確和更迅速, 目前激光加工應(yīng)用范圍包括電路板微孔制作和集成電路制板、打標(biāo)、切割、焊接、深雕刻、曲面加工、熱處理、熔覆、材料改性、電容電阻制作和微調(diào)、快速原型／模具制造、、眼科和皮膚科治療等等。尤其是目前世界范圍內(nèi)激光在電子電路板微孔制作和電子電路板直接成型方面的研究成為激光加工應(yīng)用的熱點(diǎn)，利用激光制作微孔及電路板直接成型與其它加工方法相比其優(yōu)越性更為突出，具有極大的商業(yè)價(jià)值。  

    隨著電子產(chǎn)品朝著便攜式、小型化的方向發(fā)展，對(duì)電路板小型化提出了越來越高的需求。例如現(xiàn)代手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的線路板每平方厘米安裝大約為1200條互連線。提高電路板小型化水平的關(guān)鍵在于越來越窄的線寬和不同層面線路之間越來越小的微型過孔。對(duì)于微型過孔而言，為了有效地保證各層間的電氣連接以及外部器件的固定，在高速、高密度的PCB設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者總是希望過孔越小越好，這樣板上不僅可以留有更多的布線空間,而且過孔越小，越適合用于高速電路，這樣通過微型過孔不僅提供了表面安裝器件與下面信號(hào)面板之間的高速連接，而且有效地減小了面積，印制線路板（PCB）逐步呈現(xiàn)出以高密度互連技術(shù)為主體的積層化、多功能化特征。目前微細(xì)孔的費(fèi)用通常占PCB制板費(fèi)用的30%-40%。傳統(tǒng)的機(jī)械鉆孔最小的尺寸僅為100μm，這顯然已不能滿足要求，取而代之的是一種新型的激光微型過孔加工方式。目前用CO2激光器加工在工業(yè)上可獲得過孔直徑達(dá)到30-40μm的小孔或用UV激光加工10μm 左右的小孔。目前激光微線孔UV激光鉆孔設(shè)備只占全球市場(chǎng)的15%，但該類設(shè)備市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)要比新型的CO2激光鉆孔設(shè)備的需求高3倍。另外，由于目前電子產(chǎn)品要求的研發(fā)周期越來越短，為了滿足研發(fā)階段對(duì)電路板快速、單件的要求，設(shè)計(jì)者要求設(shè)備兼具打孔、電路圖形雕刻和切割功能。目前，已經(jīng)具備這些功能的國(guó)外激光微線孔設(shè)備相當(dāng)昂貴。  

     激光微線孔在工業(yè)界應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，主要的方式有兩種形式： 1）是使用紅外激光：將材料表面的物質(zhì)加熱汽化（蒸發(fā)），以除去材料，這種方式通常稱為熱加工。主要采用CO2（波長(zhǎng)10.6μm）或Nd:YAG激光（波長(zhǎng)1.064μm）。2）是使用紫外激光：直接將材料的分子鍵打斷，使分子脫離物體的加工方式，這種方式不會(huì)產(chǎn)生高的熱量，故稱為冷加工。主要采用UV-YAG激光（355nm、266nm、213nm）或準(zhǔn)分子激光。使用紅外激光的熱加工方式已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但使用紫外激光的冷加工方式正在得到廣泛的研究。由于紫外激光的很多優(yōu)異特性，世界上很多的公司正在或已經(jīng)研制紫外激光微線孔設(shè)備。下表是兩種加工方式的比較，可以看到這兩種方式的能力是不同的。