机械钻孔与雷射钻孔

机械钻孔与雷射钻孔的概论与差异DEC23,2013CINDYXIA2AGENDA132機械鑽孔製程鑽孔的目的與使用物料雷射鑽孔製程3PCB製程-鑽孔製程N層曝光蝕刻鍍銅灌埋孔壓合(一)內層鑽孔(一)表面整平鑽孔(二)壓合(二)C.M-曝光蝕刻雷射鑽孔鍍銅蝕刻4钻孔的目的在板料上钻出客户要求的孔，孔的位置及大小均需满足客户的要求。实现层与层间的导通，以及将来的元件插焊为后工序的加工做出定位或对位孔5孔的分類通孔盲孔埋孔VIA孔鑽孔使用的物料及特性6钻咀底板面板复合材料LE100/300/400/Phenolic铝箔压合材L.C.O.AEO+铝合金板Alsheet铝片复合材料木质底板酚醛树脂板酚醛底板铝箔压合板L.C.O.AS30007鑽孔使用的物料及特性盖板作用：①防止钻头钻伤台面②防止钻头折断③减少毛刺④散热要求：有利于钻刀的散热，降低钻孔温度；不折断钻咀；铝片复合树脂铝片浸FP树脂纸板酚醛板0.15-0.2mm适用于普通板钻孔0.3mm软板钻孔0.25mm适用于HDI板,PTFE板,BT板,软板钻孔专用耗材0.25mm适用于HDI板,软板，背钻钻孔专用耗材适用于软板和0.5mmPTFE以上板钻孔硬度858鑽孔使用的物料及特性盖板作用：防止钻孔上表面毛刺保护覆铜箔层不被压伤，提高孔位精度。要求：有利于钻刀的散热，降低钻孔温度；不折断钻咀；鑽孔使用的物料及特性9底板作用：①保护板面，防止压痕②导向，防止钻头在铜面上打滑，提高孔位精度③减少毛刺④散热防止钻孔披锋；防止损坏钻机台；减少钻咀损耗。要求：板面平滑、清洁；产生的碎屑小；与待钻板大小一致。木浆板白色密胺板树脂板酚醛板适用于普通非密集孔位钻孔邵氏硬度56±2适用于HDI板,软板钻孔专用耗材邵氏硬度78±2适用于HDI板,软板钻孔专用耗材邵氏硬度78±2适用于HDI板,软板钻孔专用耗材大于邵氏D级硬度8510AGENDA132機械鑽孔製程鑽孔的目的與種類雷射鑽孔製程內層裁板機械鑽孔(N層）內層AOI內層曝光蝕刻去膜去膠渣(C313)（N層）壓合（A版）化學鍍銅(M011)（N層）棕化壓合(K012)X-Ray鑽靶成型裁邊棕化（A版）外層顯影外層顯影（N層）電鍍（N層）外層蝕刻（N層）成型裁邊(A版）鐳射mask曝光鐳射mask蝕刻雙面打薄內層蝕刻後AOI鐳射maskAOI外層曝光銑床成型外層電氣測試成品檢查化學銀X-Ray鑽靶成型裁邊曝光(N層）雙面打薄電鍍Deburr水洗去膜蝕刻鐳射鑽孔阻抗測試化學鍍銅去膠渣PCB生產流程:成檢後蓋章包裝前灌孔液型抗焊雙面文字印刷阻抗測試鑽孔Deburr水洗12機械鑽孔製程-鑽頭钻頭作用：通过钻机在高转速和一定落速带动下钻穿线路板。要求：钻刀直径、钻尖面；材质有一定韧性、硬度及耐磨性能钻头的主要类型有：ST型、UC型UC型-因減少和基板接触的面積所以可提昇孔壁品質ST型-基本上再研磨次数比UC型多13機械鑽孔製程-鑽頭■UC型■ST型结构不同点：0.4~0.8mmUC型的设计优势ST/STX的设计优势高质量的钻孔品质，低的钻孔温度，低的钉头、胶渣、折断率现象。操作简单，直径控制容易，较多的研磨次数低的折损率，减少了钻孔扭矩阻力。较大的使用范围，使用于一般用途利于微钻和6层以上的PCB板。利于一般直径钻头和双面板及6层以下多面板。14IACConfidential機械鑽孔製程-設備主要型号HITACHIPOSALUXADVANCEDCONTROL制造区域日本制造瑞士制造美国制造基本信息型号6L180、E210E，有6个钻头，钻头钻速最高160/125rpm，空气轴承钻头。型号分别有M22、M23两种，有5个钻头，分别最高是80Krpm-160Krpm，是空气轴承钻头。型号是TRUDRIL104、2550，有5个钻头，钻头钻速最高200Krpm，空气轴承钻头。设备式样15機械鑽孔製程-鑽頭不良說明缺口:會造成孔大,燒焦,崩尖.孔壁粗糙中心點分離:會造成孔變形,斷針孔粗中心點重疊:會造成孔變形,斷針孔粗大小頭:會造成偏孔移位,燒焦,崩孔亮點:造成孔粗&燒焦中心線不直:會造成孔大&孔偏,燒焦內外弧:會造成孔大,斷針偏孔16機械鑽孔製程-常見問題17機械鑽孔製程-圖片範例孔位精度(DrillingDeflection)孔位精度(Shift)鑽頭剛性適当的畳板数主軸Run-out管理適当的EntryBoard的使用鑽孔機的機床精度定位PIN不適当鑽孔機的機床移位内層移位18機械鑽孔製程-圖片範例内壁粗度樹脂焦渣電鍍後電気導通的信頼性対内層絶縁的信頼性對策:提昇粉屑的排出性⇒降低孔壁粗度在鑽孔時因熱溶化的樹脂、付着在内層銅箔上⇒造成電鍍不良減少鑽頭與孔壁接触的面積（使用UC型）加快進刀速撃孔数、畳板数重新検討基板钻孔未能钻穿钻咀长度不正确或钻机的深度数值调校不正确所致19AGENDA132機械鑽孔製程鑽孔的目的與種類雷射鑽孔製程20IACConfidential雷射鑽孔製程-LASER分类100nm5thH,4thH,3rdH,Ar-Ion2ndH,Nd:YAGNd:YAGNd:YAGNd:YAGNd:YAGNd:YLFWavelength212nm266nm355nm488nm532nm1064nmVISIBLEINFRAREDULTRAVIOLET1000nm10,000nm400nm750nm1321nm光谱图激光类型主要包括红外光和紫外光两种；可見光紫外線(UV)紅外線(IR)21IACConfidential雷射鑽孔製程-雷射加工介紹雷射鑽孔的主要功能雷射鑽孔一般用於Via孔(微通孔)随着PCB向微型和高密度互连的方向发展，越来越多制板采用微导孔的连接方式实现高密度互连，傳統機械鑽孔的小孔能力，幾乎已經到極限；隨著盲孔設計的發展，高密度的需求其可靠性也需要新工藝與以改善，雷射鑽孔因應而生22IACConfidential雷射鑽孔製程-主要方法LASER类型——UV激发介质——YAG激发能量——发光二极管代表机型：ESI5320LASER类型——IR（RF）激发介质——密封CO2气体激发能量——高频电压代表机型：HITACHILC-1C21E/1CLASER类型——IR（TEA）激发介质——外供CO2气体激发能量——高压电极代表机型：SUMITOMOLAVIA1000TW雷射鑽孔的主要方法為IR&UVLaser，其加工方式是不一樣的23IACConfidential雷射鑽孔製程-鑽孔的相關物料雷射鑽孔的主要方法為IR&UVLaser，其加工方式是不一樣的，其使用的材料有不一樣1.如下圖所示，對於紅色波長的光，件的FR4覆銅板成分中，純樹脂將較穩定的被吸收性能，故常規的紅外（CO2)加工技術將取消常規FR4內的玻璃布成分，但因為純樹脂的可彎折能力太差，運輸困難，因此發明了樹脂加銅箔的複合片RCC2.UV光在0.3微米以下的波長，可讓FR4的三大成份體一致吸收性能，所以也適合用於常規的P片中3.為了提高CO2紅外線光的加工技術，還發明了黑化複銅樹脂片＆高密玻璃布等。而FR4也同樣被利用到CO2紅外光的盲孔加工技術24IACConfidential雷射鑽孔製程-IR(CO2)流程25IACConfidential雷射鑽孔製程-UV流程26IACConfidential雷射鑽孔製程-UV流程27IACConfidential雷射鑽孔製程-雷射VIA的規範PositionAssignNo.SpecificationTopSizeA12.5µmBottomSizeBA≧B≧A80%UnderCut(底切)C≦15µmBulge(凸出)D≦10.4µmDamage(損傷)EUnacceptableConformalMaskDirectMaterialsRCCFR4FR5ThermountRCCFR4FR5BTABFINKCUHoleSize75µm~254µmRCCABFINKBT80µm~127µmFR4FR5BT80µm~127µmCUBT80µm~127µmDepthMax154µm154µmPanelSize21”×24”21”×24”Roundness90%以上90%以上28IACConfidential雷射鑽孔製程-雷射VIA的規範ConformalMask以銅窗大小決定孔徑所以使用較大的LaserBeam加工。Direct以LaserBeam大小決定孔徑。CopperDirect以LaserBeam大小決定孔徑。29IACConfidential雷射鑽孔製程-雷射VIA的規範標準盲孔殘膠能量過大、過蝕下孔徑不足底銅受損、分層穿銅雷射偏移30IACConfidential雷射鑽孔製程-雷射範例圖片正常允收孔底過小LASER打偏能量不足31IACConfidential雷射鑽孔製程-雷射範例圖片能量過強穿銅殘膠32IACConfidential機械鑽孔與雷射鑽孔差異機械鑽孔雷射鑽孔成本少多精密度(孔徑大小)100um以上較精密(70~100um)可否鑽盲孔(build-up)否可