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HiPA激光微孔鉆孔解決方案

2023-01-04

一、激光鉆孔行業(yè)應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀

柔性電路板簡稱FPC，廣泛應(yīng)用于微小型電子產(chǎn)品、5G手機、筆記本電腦、新能源汽車等消費性電子產(chǎn)品，作為電子互連件連接產(chǎn)品器件。隨著3C類產(chǎn)品不斷迭代更新，使用柔性線路板，不只設(shè)計體積相對縮小，整體產(chǎn)品的體積也可因板材特性而大幅減少。

表1. 激光鉆孔技術(shù)與普通鉆孔技術(shù)對比表

應(yīng)用于電路板行業(yè)的激光微孔鉆孔設(shè)備需要比較高的激光控制技術(shù)，目前這種核心技術(shù)主要由美國、韓國以及國內(nèi)的少量廠商掌握，但國內(nèi)的產(chǎn)品普遍存在微孔錐度、圓度質(zhì)量不夠穩(wěn)定、激光功率穩(wěn)定性差、鉆孔定位精度沒有國外廠商高的問題，導(dǎo)致國內(nèi)PCB工廠更愿意從國外廠商進口此類設(shè)備。然而國外設(shè)備不僅價格昂貴，而且交期也不穩(wěn)定。隨著國際競爭形勢越趨嚴(yán)峻，一旦美國、韓國停止對我國供應(yīng)該設(shè)備，國內(nèi)PCB廠商的生產(chǎn)將受到重大影響，并將引發(fā)一系列的產(chǎn)品供應(yīng)鏈問題。

二、激光鉆孔原理與技術(shù)優(yōu)勢

1、激光成孔的原理

激光是指原子中的電子吸收能量后從低能級躍遷到高能級，再從高能級回落到低能級的時候，所釋放的能量以光子的形式放出。其中紅外光和可見光具有熱能，紫外光具有光學(xué)能。激光照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。激光鉆孔的原理就是使用激光迅速照射在加工點使其產(chǎn)生熱燒蝕和光化學(xué)燒蝕反應(yīng)，從而除去需要加工的材料。

圖1. 激光成孔原理示意圖

2、激光鉆孔的兩種形式

（1）光熱燒蝕：指被加工的材料吸收高能量的激光，在極短的時間內(nèi)被加熱到熔化并蒸發(fā)掉從而成孔的原理。使用此種方法，基板材料受到高能量的作用所形成的孔壁上會留下炭化殘渣，在孔化前必須進行清理。

（2）光化學(xué)燒蝕：是指紫外線區(qū)所具有的超過2eV電子伏特的高光子能量、激光波長超過400nm的高能量光子起作用的結(jié)果。這種高能量的光子能夠破壞有機材料的長分子鏈，使其成為更小的微粒，因其能量大于原分子，能夠在外力的掐吸作用下從原材料中逸出，使基板材料被快速除去而形成微孔。因此種工藝方法不含熱燒形式，不會產(chǎn)生炭化現(xiàn)象。所以孔化前清理就非常簡單。

圖2. 光熱作用與光化學(xué)燒蝕

3、激光鉆孔工藝

1【單脈沖打孔和沖擊打孔】單脈沖打孔：在最簡單的情況下，通過脈沖能量相對比較高的單脈沖激光束可以非常快地生成很多孔眼。沖擊打孔：使用脈沖能量和脈沖周期很小的多脈沖激光束生成孔眼。沖擊打孔工藝所產(chǎn)生的孔眼比單脈沖打孔深度更大、加工更精確。此外，沖擊打孔工藝可以使孔眼直徑比較小。

2【旋切鉆孔】在旋切鉆孔時，同樣由多脈沖激光束生成孔眼。首先，激光器利用沖擊打孔工藝打出一個初始孔，然后再在工件上方幾個越來越大的環(huán)形軌道中移動，將初始孔擴大。在這個過程中，絕大部分的工件材料熔體向下從孔眼中被推出。

3【螺旋打孔】與旋切鉆孔不同，螺旋打孔時不生成初始孔。在開始發(fā)射激光脈沖時，會在工件上方的一個環(huán)形軌道中移動，使很多材料向上溢出。激光器的運動軌跡就如同一個螺旋樓梯，逐漸向下伸。在這個過程中可以一直引導(dǎo)焦點的位置，使其始終位于孔眼的底部。如果激光已經(jīng)穿透了工件材料，則機器還要再轉(zhuǎn)幾圈，將孔眼的底側(cè)擴大，使邊緣更加平滑。螺旋打孔生成的孔眼尺寸大、深度大、加工質(zhì)量高。

三、HiPA激光鉆孔設(shè)備
FPC微孔加工鉆孔設(shè)備——黃金槍F