生产管理文件集合-雷射成孔技术介绍与讨论(DOC 6)

雷射成孔技术介绍与讨论
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：
1．1 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。
1．2 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。
1．3 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 0.3mu 以下区域的吸收率颇高，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。
1．4 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），