目前在全球迅速擴張的高性能手持設(shè)備（如智能手機和平板電腦）在電子行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。在這些設(shè)備內(nèi)部，是通過高密度互連(High-Density Interconnection, HDI)技術(shù)制成的多層印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)，這些電路板上的電傳導是由層間導孔的電連接來控制的。目前CO 2 激光鉆孔機廣泛應(yīng)用于加工層間導孔。
為解決激光鉆孔應(yīng)用中的問題，三菱電機公司在1996年獨立開發(fā)了一種CO 2 激光器，可以產(chǎn)生峰值功率超過10千瓦、微秒級短脈寬的脈沖，而且其高重復頻率達kHz級。在這個CO 2 激光器內(nèi)部，基于MOSFET的高壓、高速開關(guān)逆變電源和介電放電電極能夠產(chǎn)生一個穩(wěn)定、無聲放電(Silent Discharge, SD)，它們被集成在諧振器的三軸交叉氣流裝置中。
圖1是銅直接鉆孔的范例，它顯示了常見的高密度板制造工藝。這種盲孔工藝通過激光穿透銅箔表面，在樹脂層上鉆孔，然后在內(nèi)層銅的表面上停住。在銅直接鉆孔過程中，要保證高能激光脈沖快速“射擊”在同一加工點，因為銅是一種高導熱材料。CO 2 激光器以其特有的高峰值功率激光脈沖，能夠在銅箔表面的加工性能較好，而且優(yōu)質(zhì)的盲孔通常有著光滑的孔壁表面，在激光鉆孔之后再進行電鍍工藝，也不會破壞孔的結(jié)構(gòu)完整性。
除了HDI板的加工應(yīng)用，CO 2 激光器的盲孔加工技術(shù)還應(yīng)用于內(nèi)置硅集成電路芯片的半導體封裝工藝中。半導體封裝有兩種類型的層：一個核心層，以確保電路板的剛性，另一個是積層，以形成電氣接口與硅集成電路芯片的超細電路。由于硅集成電路芯片的高度集成，半導體封裝必須結(jié)合高密度互連電路。在這一領(lǐng)域，該技術(shù)要求在積層上加工微米級的盲孔，直徑小于50μm；以及在核心層加工直徑100μm的小通孔。圖2顯示了采用CO 2 激光器加工的盲孔和小通孔。
至于微米級盲孔，曾經(jīng)由紫外激光器加工直徑40μm級的盲孔，現(xiàn)已由CO 2 激光鉆孔設(shè)備實現(xiàn)，該設(shè)備安裝了高性能f-θ透鏡，使光學畸變減至最小。此外，這一最新的激光鉆孔設(shè)備能夠用四束分束的激光同時加工四個孔，達到每秒4500個孔的高速加工。這種CO 2 激光器微孔加工方式比紫外激光器具有更好的經(jīng)濟效率，證明了它有利于降低高端半導體封裝的生產(chǎn)成本。
采用激光加工通孔的方法不同于盲孔加工工藝，該方法已應(yīng)用于頂端和底部均為銅層的電路板上。該方法是采用激光鉆孔，先從板材的一側(cè)加工到中間層，然后從板材另一側(cè)的同一位置再做鉆孔加工，從而得到一個通孔。典型的激光鉆孔振鏡位置精度小于±10μm，使得雙面的鉆孔之間，直徑小于100μm的通孔沒有移位。由于激光加工通孔可以解決常規(guī)機械鉆孔所帶來的問題，即鉆頭成本、生產(chǎn)率和孔的定位精度，而激光加工通孔的技術(shù)正迅速普及。
CO2激光鉆孔不僅應(yīng)用在電子電路板加工之中，也廣泛用于制造多層陶瓷電容器（Multi-Layer Ceramic Capacitor, MLCC），這種電容器大量用于手持設(shè)備。對于MLCC，燒結(jié)之前的陶瓷板被稱為“綠片”，是一個激光加工的目標材料。高峰值/短脈沖CO 2 激光器很適合在綠片上高速加工出高質(zhì)量、極微小的孔洞。作為不可或缺的生產(chǎn)工具，有數(shù)百臺三菱電機CO 2 激光鉆孔設(shè)備在MLCC制造領(lǐng)域內(nèi)運行。
隨著半導體封裝制造業(yè)內(nèi)整體上強化成本驅(qū)動的趨勢，CO 2 激光鉆孔對半導體封裝行業(yè)頗具吸引力。盡管CO 2 激光器并非尖端的新型激光器，但它在工業(yè)應(yīng)用方面，的確是一種優(yōu)秀、可靠、經(jīng)濟的激光器。CO 2 激光鉆孔有望在未來發(fā)展成為一個有用的加工方式，應(yīng)用于#p#分頁標題#e#PCB制造業(yè)。
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