PCB-Technologie - Lasertechnologie von HDI Leiterplatte

Mit der rasanten Entwicklung der Mikroelektronik-Technologie, die breite Anwendung von großen und ultra-großen integrierten Schaltungen, und der Fortschritt der Mikromontagetechnologie, die Herstellung von HDI-Leiterplatten entwickelt sich in Richtung mehrschichtiger und multifunktionaler Richtung, und die Grafikdrähte der Leiterplatte sind dünn und mikroporös mit engem Abstand. Die bei der Verarbeitung verwendete mechanische Bohrtechnik kann die Anforderungen nicht mehr erfüllen und hat schnell ein neues Mikrolochbearbeitungsverfahren entwickelt, nämlich Laserbohrtechnik.

Prinzip der Laserlochbildung für HDI-Leiterplatte

Laser ist ein starker Lichtstrahl, der durch einen externen Reiz stimuliert wird, um Energie zu erhöhen, in dem Infrarot- und sichtbares Licht thermische Energie und ultraviolettes Licht optische Energie haben. Es gibt drei Phänomene, die auftreten, wenn diese Art von Licht auf die Oberfläche des Werkstücks trifft: Reflexion, Absorption und Eindringen.

Durch Schlagen eines Laserpunktes auf ein Substrat durch ein anderes Stück Optik gibt es mehrere Modi der Zusammensetzung, und es gibt drei Reaktionen mit dem beleuchteten Punkt.

Die Hauptfunktion des Laserbohrens besteht darin, das zu bearbeitende Substratmaterial schnell zu entfernen. Es hängt hauptsächlich von photothermischer Ablation und photochemischer Ablation oder sogenannter Exzision ab.

1. Photothermische Ablation: Das Prinzip der Löcher, die durch ein bearbeitetes Material gebildet werden, das hochenergetisches Laserlicht absorbiert und erhitzt wird, um in sehr kurzer Zeit zu schmelzen und zu verdampfen. Unter der Einwirkung hoher Energie muss der schwarz verkohlte Rückstand an der Porenwand, die durch diesen Prozess gebildet wird, vor der Porenbildung gereinigt werden.

2. Photochemische Ablation: bezieht sich auf die hohe Photonenenergie im ultravioletten Bereich, die 2eV Elektronenvolt übersteigt. Das Ergebnis von hochenergetischen Photonen mit Laserwellenlänge über 400 Nanometer. Dieses hochenergetische Photon zerstört die lange molekulare Kette organischer Materialien und wird zu kleineren Partikeln, aber seine Energie ist größer als das ursprüngliche Molekül, und es ist gezwungen, aus ihm zu entkommen, so dass das Substratmaterial schnell entfernt wird und Mikroporen unter der äußeren Klemme gebildet werden.

Daher enthält diese Art von Prozess kein Kochen und es wird keine Karbonisierung auftreten. Daher ist die Vorreinigung sehr einfach.

Dies sind die Grundprinzipien der Laserporenbildung. Derzeit gibt es zwei am häufigsten verwendete Laserbohrverfahren: Der Laser zum Bohren von Löchern in Leiterplatten besteht hauptsächlich aus HF-angeregtem CO2-Gaslaser und UV-Festkörper-Nd:YAG-Laser.

3. Über die Absorption der Grundplatte: Die Erfolgsrate des Lasers hat eine direkte Beziehung mit der Absorption des Grundmaterials. Die Leiterplatte ist eine Kombination aus Kupferfolie, Glasgewebe und Harz. Die Absorption dieser drei Materialien variiert je nach Wellenlänge, aber die Kupferfolie und das Glasgewebe sind 0,3m im ultravioletten Licht. μ Die folgenden Regionen haben höhere Absorptionsraten, fallen aber nach Eintritt von sichtbarem Licht und IR stark ab. Organische Harzmaterialien halten in allen drei Spektralsegmenten relativ hohe Absorptionsraten aufrecht. Dies ist die Eigenschaft von Harzmaterialien und die Grundlage für die Popularität der Laserbohrtechnik.

Verschiedene HDI-Leiterplatte Prozesse für CO2 Laser Hole Formation

Es gibt zwei Hauptbohrmethoden für CO2-Laserbohren, Direktbohren und Abrichtmaskenbohren. Die sogenannte direkte Lochformtechnik besteht darin, den Laserstrahldurchmesser durch das Hauptsteuersystem des Geräts auf den gleichen Durchmesser wie das Loch auf der Leiterplatte zu modulieren und das Loch auf der dielektrischen Oberfläche direkt ohne Kupferfolie zu verarbeiten. Das Beschichtungsmaskenprozess besteht darin, die Oberfläche der Leiterplatte mit einer speziellen Maske zu beschichten und die Kupferfolie von der Lochfläche durch Belichtung/Entwicklung/Ätzen mit dem herkömmlichen Verfahren zu entfernen. Diese Löcher werden dann mit einem Laserstrahl bestrahlt, der größer als die Öffnung ist, um das freiliegende dielektrische Schichtharz zu entfernen. Folgende Punkte werden gesondert beschrieben:

1. Methode der Fensteröffnung aus Bronze:

Drücken Sie zuerst eine Schicht RCC beschichteter Harz-Kupferfolie auf die Innenplatte. Ein Fenster wird durch Photochemie hergestellt, dann wird das Harz geätzt, um es freizulegen, und dann wird das Substratmaterial innerhalb des Fensters mit Laser abgetragen, um ein mikroblindes Loch zu bilden:

Wenn der Strahl verstärkt wird, geht er durch die Blende, um zwei Gruppen von galvanometrischen Mikrospiegelscannern zu erreichen, die einmal vertikal auf das positive F¸ Objektiv ausgerichtet sind. Der Rohrbereich wird erreicht, wo die spannende Arbeitsplatte hergestellt werden kann, und dann werden die Mikroblindlöcher nacheinander verbrannt.

Einmal durch einen Elektronenschnellen Strahl in einem Zoll-quadratischen röhrenförmigen Bereich positioniert, kann das 0,15mm tote Loch mit drei Schüssen gestanzt werden. Die Pulsbreite der ersten Pistole beträgt etwa 15 μ S, die Energie für die Lochbildung liefert. Danach kann die Pistole verwendet werden, um die Rückstände an der Unterseite der Lochwand zu reinigen und das Loch zu korrigieren.

SEM-Querschnitt und 45 Grad volle Ansicht des 0.15mm Mikroblindlochs mit guter Laserenergiekontrolle. Dieser Fensteröffnungsprozess wird als Trägerzielplatte verwendet. Wenn große Satz- oder Blindlöcher zweiter Ordnung nicht sehr oft benötigt werden, ist deren Ausrichtung schwierig.

2. Verfahren zum Öffnen des Fensters:

Der Durchmesser der Löcher, die durch das erste Verfahren gebildet werden, ist derselbe wie der des offenen Kupferfensters. Ein leichter Bedienfehler kann dazu führen, dass die Position des offenen Fensters abweicht, was zu einer Fehlausrichtung der Sacklochposition zur Mitte des Basispolsters führt. Die Abweichung des Kupferfensters kann auf die Ausdehnung und Kontraktion des Matrixmaterials und die Verzerrung des für die Bildübertragung verwendeten Negativs zurückzuführen sein. Der Prozess des Öffnens eines großen Kupferfensters besteht also darin, den Durchmesser des Kupferfensters auf 0.05mm größer als der des Basispolsters zu vergrößern. Normalerweise wird die Größe des Lochs durch die Größe des Lochs bestimmt. Wenn das Loch 0.15mm ist, sollte der Durchmesser des Basispolsters ungefähr 0.25mm sein, und der Durchmesser des großen Fensters sollte 0.30mm sein. Anschließend kann durch Laserbohren die Burnout-Position exakt auf das Mikroblindloch des Basispads ausgerichtet werden. Sein Hauptmerkmal ist, dass es ein hohes Maß an Wahlfreiheit hat. Beim Bohren von Laserlöchern können Sie wählen, das Programm des inneren Basispolsters zu drücken, um Löcher zu machen. Dadurch wird effektiv die Fehlausrichtung vermieden, die durch den gleichen Durchmesser des Kupferfensters wie der Löcher verursacht wird, wodurch der Laserpunkt nicht auf die Frontscheibe zeigt und viele unvollständige Halb- oder Restlöcher auf großen Plattenchargen entstehen.

3. Direkter Porenbildungsprozess auf HDI-Leiterplatte Harz Oberfläche

Es gibt mehrere Arten von Laserbohrmethoden mit HDI-Leiterplatte-Laser zum Bohren von Löchern:

A. Die Grundplatte wird mit harzbeschichteter Kupferfolie auf der inneren Schicht beschichtet und dann die gesamte Kupferfolie abgeätzt, CO2-Laser kann verwendet werden, um Löcher auf der blanken Harzoberfläche direkt zu bilden, und dann können die Löcher entsprechend dem Plattierungsprozess weiter behandelt werden.

B. Die Grundplatte ist ein ähnlicher Prozess, bei dem FR-4 halbgehärtetes Blatt und Kupferfolie anstelle harzbeschichteter Kupferfolie verwendet werden.

C. Verfahren zur nachträglichen Laminierung von Kupferfolie mit beschichtetem lichtempfindlichem Harz.

D. Hergestellt durch trockenen Film als dielektrische Schicht und Kupferfolienpressen.

E. Der Prozess der Beschichtung anderer Arten von warmen Filmen mit Kupferfolie.

4. Direkte Ablation der ultradünnen Kupferfolie

Nachdem die Harzkupferfolie auf beiden Seiten der inneren Kernplatte gepresst wird, kann die Kupferfoliendicke von 17m durch "halbes Ätzen" auf 5micron reduziert und dann durch schwarze Oxidation behandelt werden, können die Löcher durch CO2-Laser gebildet werden.

Das Grundprinzip ist, dass die oxidierte schwarze Oberfläche Licht intensiv absorbiert, so dass die superdünne Kupferfolie und die Harzoberfläche direkt poriert werden können, wenn die Strahlenergie des CO2-Lasers erhöht wird. Am schwierigsten ist es jedoch, sicherzustellen, dass das "Halbätzverfahren" gleichmäßig dicke Kupferschichten erhalten kann, daher sollte auf ihre Herstellung besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Natürlich ist das kupfergestützte reißbare Material UTC. Kupferfolie entspricht einem Buch von ca. 5um.

Entsprechend dieser Art der Plattenbearbeitung werden derzeit folgende Hauptaspekte in den Prozess übernommen:

Dies legt vor allem strenge Qualitäts- und technische Kriterien für Materiallieferanten fest, um sicherzustellen, dass der Dickenunterschied der dielektrischen Schicht 510 μ M bis M beträgt. Da nur die Gleichmäßigkeit der dielektrischen Dicke der harzbeschichteten Kupferfolie gewährleistet werden kann, können die Genauigkeit des Durchgangs und die Sauberkeit des Lochbodens mit der gleichen Laserenergie garantiert werden. Gleichzeitig ist es notwendig, die besten Prozessbedingungen zu übernehmen, um den Bohrschmutz im nachfolgenden Vorgang zu entfernen, um sicherzustellen, dass der Boden des Sacklochs nach dem Laserbohren sauber und rückstandsfrei ist. Es hat einen guten Effekt auf die Qualität der Blindloch-galvanischen Beschichtung und Galvanik.

Nd: YAG Laser Bohren HDI-Leiterplatte Prozess

Nd:YAG ist Neodym und Yttrium Aluminium Granat. UV-Laser emittiert von zwei festen Kristallen zusammen. Kürzlich können die am häufigsten verwendeten Laserstrahlen, die durch einen Diodenimpuls angeregt werden, verwendet werden, um ein effektives Laserversiegelungssystem ohne Wasserkühlung herzustellen. Die dritte harmonische Wellenlänge dieses Lasers beträgt 355 Nanometer. Die vierte harmonische Wellenlänge beträgt 266 Nanometer. Die Wellenlänge wird durch einen optischen Kristall moduliert.

Das größte Merkmal dieser Art von Laserbohren ist ultraviolettes UV. Während Kupferfolie und Glasfasern, die aus kupferplattierten Laminaten bestehen, im ultravioletten Bereich stark absorbieren, können sie zusammen mit der geringen Energie solcher Laserlichtpunkte stark durch die Kupferfolie und das Glasgewebe eindringen und Löcher direkt bilden. Da die Laserwärme der obigen Art klein ist, produziert sie nach dem CO2-Laserbohren keine Holzkohleschlacke, die eine gute Oberfläche für nachfolgende Lochwandoperationen bietet.

Nd:YAG Lasertechnologie verarbeitet Logoblindlöcher und durchläuft Löcher auf einer Vielzahl von Materialien. Es bohrt Löcher in das polyimid kupferplattierte Laminat mit einem minimalen Durchmesser von 25 Mikrons. Aus der Kostenanalyse ist der wirtschaftlichste Durchmesser 25125 Mikrons. Die Bohrgeschwindigkeit ist 10000Löcher/min. Direktes Laserstanzen kann mit einer maximalen Öffnung von 50 Mikrons verwendet werden. Die Innenfläche des geformten Lochs ist sauber und frei von Karbonisierung und einfach zu galvanisieren. Es kann auch Löcher in PTFE kupferplattiertes Laminat mit einem minimalen Durchmesser von 25 Mikrons und einem wirtschaftlichsten Durchmesser von 25125 Mikrons bohren. Die Bohrgeschwindigkeit ist 4500 Löcher/min. Ein Vorätzen des Fensters ist nicht erforderlich. Die Löcher sind sauber und erfordern keine besonderen Verarbeitungsanforderungen. Es gibt andere Materialien wie die Bearbeitung von Formlöchern. Die folgenden Verfahren können in der spezifischen Bearbeitung verwendet werden: 1. Zwei kombinierte Prozesse werden entsprechend der Geschwindigkeit von zwei Arten von Laserbohren übernommen

Die grundlegende Operationsmethode besteht darin, YAG zu verwenden, um die Kupferfolie zuerst auf der Oberfläche der Lochposition abzutragen, und dann CO2-Laser zu verwenden, der schneller als YAG-Bohrungen ist, um das Harz direkt abzutragen, um das Loch zu bilden.

Qualitätsprobleme in Wirklichkeit Herstellung von HDI-Leiterplatten

Beim Laserbohren gibt es viele Qualitätsprobleme, die nicht vollständig beschrieben werden können. Nur die häufigsten Qualitätsprobleme werden zur Peer Reference vorgelegt.

A. Fehlausrichtung zwischen CO_2 Laserbohrposition und unterer Zielposition im offenen Fenster-Verfahren

Beim HDI-PCB-Laserbohren ist das Strahlpositionssystem sehr wichtig für die Genauigkeit der Öffnungsformung. Obwohl das Strahlpositionierungssystem für die präzise Positionierung verwendet wird, entstehen Flammen mit Lochform häufig aufgrund anderer Faktoren. Die im Produktionsprozess auftretenden Qualitätsprobleme werden wie folgt analysiert:

1. Machen Sie negativ für innere Kernplattenschweißauflagen und Drahtgrafiken und RCC mit harzbeschichteter Kupferfolie. Negativ für Fensteröffnung nach Schichtzugabe, da beide mögliche Faktoren für Größenzunahme und -abnahme aufgrund von Feuchtigkeit und Temperatur sind.

2. Die Größe des Basismaterials erhöht oder verringert sich, wenn die Kernplatte verwendet wird, um das Muster der Traversenbindungsplatte herzustellen, und die RCC der harzbeschichteten Kupferfolie bei hoher Temperatur gepresst wird. Nach dem Hinzufügen von Schichten existieren die Faktoren der Dimensionsausdehnung und Kontraktion der inneren und äußeren Sockelmaterialien.

3. Die Größe und Position des geätzten Kupferfensters verursacht auch Fehler.

4. Fehler verursacht durch den Lichtpunkt des Lasers selbst und die Verschiebung der Oberfläche.

5. Die Ausrichtung von blinden Löchern zweiter Ordnung ist schwieriger und kann leicht Positionsfehler verursachen.

Basierend auf den oben genannten Gründen, gemäß den einschlägigen technischen Daten, die in der Produktion gewonnen wurden, und den tatsächlichen Betriebserfahrungen, sind die wichtigsten technologischen Strategien wie folgt:

1. Um die Satzgröße zu reduzieren, verwenden die meisten HDI-Leiterplattenhersteller 450 für mehrschichtigen Satz 600 oder 525.600mm. Für Mobiltelefonpanels mit 0,10 mm Drahtbreite und 0,15 mm Blindlochdurchmesser ist die beste Layoutgröße 350. * 450mm. Obere Grenze.

2. Erhöhen Sie den Laserdurchmesser: Der Zweck ist, die Fläche zu vergrößern, die durch das Kupferfenster bedeckt wird. Die spezifische Methode ist "Strahldurchmesser, Lochdurchmesser, 90~100" μ M. Wenn die Energiedichte niedrig ist, schießen Sie ein oder zwei weitere Schüsse, um das Problem zu lösen.

3. Nehmen Sie den Vorgang des Öffnens eines großen Kupferfensters: Zu diesem Zeitpunkt wird nur die Größe des Kupferfensters größer und die Öffnung wird nicht geändert, so dass der Durchmesser der Laserlöcher nicht mehr vollständig durch die Position des Fensters bestimmt wird, so dass die Lochposition direkt auf der Position des Basisziels auf der Kernplatte basieren kann.

4. Ändern der Fensteröffnungsmethode von Photochemie-Bildgebung und Ätzen zu YAG-Laser: Verwenden Sie YAG-Laserlichtpunkte, um das Fenster entsprechend dem Grundloch der Kernplatte zuerst zu öffnen, dann verwenden Sie CO2-Laser, um das Loch auf seiner Fensterposition auszubrennen, um den Fehler zu lösen, der durch Bildgebung verursacht wird.

5. Schicht zweimal, um Mikroblindlochmethode zweiter Ordnung zu machen: wenn die Kernplatte mit Harzkupferfolie RCC auf beiden Seiten beschichtet ist. Danach, wenn RCC noch einmal akkumuliert werden soll und ein blindes Loch zweiter Ordnung gemacht wird, wird das blinde Loch zweiter Ordnung akkumuliert. Bei "zwei" Blindlochausrichtung müssen Löcher "eins nach dem anderen" gebildet werden. Das ursprüngliche Target der Kernplatte kann nicht wiederverwendet werden. Das heißt, wenn man eines in Löchern und Pads "ansammelt", werden seine Boardränder auch Ziele machen. Daher können nach dem Drücken des RCC von "Ji 2" vier zusätzliche mechanische Bezugslöcher von "Ji 2" durch das Röntgengerät gebohrt werden, um auf "Ji 1" zu zielen, und dann werden die Löcher ausgekleidet. Diese Methode kann "Ji 2" so weit wie möglich auf "Ji 1" ausrichten.

Falscher Durchgang

Basierend auf vielen Produktionserfahrungen, hauptsächlich wegen der Qualitätsprobleme bei der Formgebung des Basismaterials, ist das Hauptproblem, dass die Dicke der dielektrischen Schicht nach dem harzbeschichteten Kupferfolienpressen unvermeidlich unterschiedlich ist. Mit der gleichen Energie des Bohrens von Löchern trägt das Kissen des dünneren Teils der dielektrischen Schicht nicht nur mehr Energie, sondern reflektiert auch mehr Energie. So wird die Lochwand zu einem nach außen expandierenden Kessel geschlagen. Dies wird erhebliche Auswirkungen auf die Qualität der elektrischen Verbindung zwischen Schichten von Mehrschichtschichten haben.

Aufgrund der falschen Porengröße wird die Zuverlässigkeit der hochdichten Verbindungsstruktur der mehrschichtigen Leiterplatte (MLPCB) eine Reihe technischer Probleme aufwerfen.

Daher müssen Prozessmaßnahmen ergriffen werden, um das Problem zu kontrollieren und zu lösen. Folgende Verfahren kommen hauptsächlich zum Einsatz:

1. Steuern Sie streng den dielektrischen Schichtdickendifferenz zwischen harzbeschichteter Kupferfolie und laminierter Kupferfolie bei 510 μ M bis M.

2. Ändern Sie die Energiedichte des Lasers und die Anzahl der gepulsten Pistolen. Die Prozessbedingungen für die Serienfertigung lassen sich durch Testverfahren ermitteln.

3.Die Schlacke an der Unterseite des Lochs und die gebrochene Schlacke an der Wand des Lochs werden nicht richtig entfernt.

Diese Art von HDI-Leiterplatte Qualitätsproblem tritt am wahrscheinlichsten aufgrund einer leichten unsachgemäßen Kontrolle auf. Speziell für die Laminate mit poröser Art auf großer Platte, Es ist unmöglich, 100% Qualität ohne Qualitätsprobleme zu garantieren. Dies liegt daran, dass die Anzahl der Mikroblindlöcher auf der verarbeiteten großen Schablone zu groß ist, Durchschnitt über 60-90,000-Löcher. Die Dicke der Medienschicht variiert, Ebenso die Dicke der Rückstände, die beim Laserbohren mit gleicher Energie auf der Basis verbleiben. Eine gründliche Reinigung aller Rückstände nach der Behandlung von Bohrschmutz ist nicht möglich. Darüber hinaus, schlechte Inspektionsmethoden führen häufig zu folgenden HDI-Leiterplatte Kupferbeschichtung und die Verbindung zwischen dem unteren Pad und der Lochwand, wenn es einen Defekt gibt.