CN111390380A - 印刷电路板的激光加工方法及其激光加工机 - Google Patents

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Abstract

一种印刷电路板的激光加工方法及其激光加工机,所述激光加工机包含激光输出装置、包括多个光圈的第一平板、检流装置、fθ透镜、第一平板定位装置、m个第二平板,及m个第二平板定位装置,每一个第二平板包括n个光圈。于加工至少一层铜层时,将所述第一平板的被指定的光圈的轴线与激光的轴线做同轴定位,并将m个第二平板定位于退出位置,加工至少一层绝缘层时,将被指定的所述第二平板定位于加工位置,以使被指定的n×m个中的一个光圈的轴线与激光的轴线同轴定位,被指定的所述光圈的径比加工所述至少一层铜层而使用的光圈的径小。借此,能效率良好地加工出质量优良的孔洞。

Description

印刷电路板的激光加工方法及其激光加工机
技术领域
本发明涉及一种电路板的加工方法及其加工机,特别是涉及一种印刷电路板的激光加工方法及其激光加工机。其中,于组合式印刷电路板的所期望的位置形成盲孔(未穿孔,以下,仅称为孔洞)或贯通孔,所述盲孔为连接表面铜层与下层铜层;所述贯通孔为从双面基板的表面与背面各自加工以连接表面铜层与背面铜层。
背景技术
组合式印刷电路板由为导体的铜层、及由含有玻璃纤维或填充物的树脂所形成的绝缘层(以下,仅称为「绝缘层」)所构成。作为铜层,不仅有使用于提升激光的吸收为目的而经过表面处理(称为黑化处理或棕化处理等)的厚度5~12μm的铜层,也有使用未表面处理的光泽面的厚度1.5~2μm的铜层。又,绝缘层的厚度为20~200μm。又,通过二氧化碳激光进行孔洞加工时,各自加工出作为层间连接用的40~120μm的孔洞,以及,于形成电路图样时作为基准孔洞使用的120~250μm的孔洞,所述层间接续用的40~120μm的孔洞为将表面铜层与下层铜层进行镀覆以连续。然后,作为激光加工,被要求能够使后续步骤的镀覆步骤容易进行的加工结果。
首先,说明关于现有激光加工机的结构。
参阅图9~图12,图9为现有激光加工机的结构图。
一个激光振荡器1输出脉冲状的一个激光2。配置于所述激光振荡器1与一个平板3间的一个光束径调整装置100为用于调整所述激光2的能量密度的装置,且通过改变从所述激光振荡器1输出的所述激光2的外径以调整所述激光2的能量密度。即,所述光束径调整装置100前后的所述激光2的能量不产生变化。因此,因从所述光束径调整装置100射出的激光2能看做是从所述激光振荡器1输出的激光2,所以以下,所述光束径调整装置100与所述激光振荡器1共同称为一个激光输出装置110。另外,也有不使用所述光束径调整装置100的情况。
配置于所述激光振荡器1与一个检流装置5间的所述平板3,由不让所述激光2通过的材质(例如:铜)所形成,且能选择地于指定的位置形成有多个光圈4(窗,此情况下为圆形的贯通孔)。所述平板3通过图未示的驱动装置驱动,并将被选定的光圈4的轴线与所述激光2的轴线做同轴定位。所述检流装置5由一对检流计镜5a、5b所构成,如图中箭头所示于旋转轴的周围旋转自如,且能将反射面定位于任意角度。又,所述检流计镜5a、5b定位所需的时间平均大约为0.4ms(2.5kHz)。一个fθ透镜(聚光镜)6,设置于图未示的加工头。所述检流计镜5a、5b与所述fθ透镜6构成一个光轴定位装置,所述光轴定位装置将所述激光2的光轴定位于一个印刷电路板7中所期望的位置,且由所述检流计镜5a、5b的旋转角度与所述fθ透镜6的直径定义而出的一个扫描区域(即,加工区域)8约为50mm×50mm的大小。作为加工件且由至少一层铜层7c与至少一层绝缘层7z所构成的所述印刷电路板7,是被固定于一个X-Y台9。一个控制装置10依照所输入的控制编程控制所述激光振荡器1、所述光束径调整装置100、所述平板3的驱动装置、所述检流计镜5a、5b以及所述X-Y台9。
接着,说明现有激光加工机的加工步骤。
图10为显示现有激光加工机的加工步骤的流程图。
所述控制装置10读取加工编程使所述X-Y台9移动,以将最一开始的所述扫描区域8面向所述fθ透镜6(步骤S10)。然后,在所述扫描区域8内选择对应于最初加工的孔径的所述光圈4,并将已选择的光圈4的轴线与所述激光2的轴线做同轴定位,并且依照需求通过所述光束径调整装置100改变所述激光2的能量密度(步骤S20)。然后,首先于所述扫描区域8内被指定的位置的全部的铜层7c挖洞(以下称为窗)(步骤S50、步骤S60)。即,通过所述光圈4将从所述激光输出装置110输出的激光2的外径进行整形,并利用由所述检流计镜5a、5b与所述fθ透镜6所构成的所述光轴定位装置将已聚光的所述激光2的轴线进行定位以使入射于所述印刷电路板7。通过已入射的所述激光2使对应的所述铜层7c蒸发以形成窗。在此情况,为防止对应于窗的所述绝缘层7z,即,因形成窗而露出于表面的所述绝缘层7z(以下称为「窗部绝缘层7z」)的劣化,利用所述激光2的一次照射(即,一次脉冲照射)来形成窗。又,因窗形成后的所述窗部绝缘层7z的温度变高,若接续所述铜层7c的加工继续加工所述绝缘层7z,则如后述于窗外缘的所述铜层7c下部的所述绝缘层7z会产生凹陷(所述窗部绝缘层7z的外缘扩张至窗外缘的所述铜层7c下部,窗外缘的所述铜层7c相对于所述绝缘层7z变成突出状态。以下,仅称呼为凹陷),或孔洞的内部变成啤酒桶状的可能性会变高。因此,所述扫描区域8内残余孔洞的铜层7c优先进行加工。
窗加工结束后,将于所述扫描区域8内指定位置的全部绝缘层7z(即窗部绝缘层7z)进行加工以完成孔洞。在此,若对所述绝缘层7z以过大的能量进行加工,则会产生凹陷,或孔洞的内部变成啤酒桶状的可能性会变高。因此,将一个孔洞以脉冲宽度Pw的多个脉冲进行加工,并且,通过重复执行对一个孔洞照射一次脉冲的激光2后,再次加工下个孔洞的方式对绝缘层7z进行加工以完成各个孔洞。即,首先记录将激光2照射于所述绝缘层7z的指定次数N,并将照射次数i做为i=1(步骤S80、步骤S90)。然后,对所述扫描区域8内的全部窗部绝缘层7z进行每次一次脉冲的激光2的照射(步骤S100、步骤S110)。然后,若对所述扫描区域8内的全部窗部绝缘层7z完成激光2的照射,将照射次数i做为i=i+1后,将指定次数N与照射次数i进行比较(步骤S120、步骤S130),i≦N时则进行步骤S100的处理,i>N时则进行步骤S500的处理。在步骤S500,确认于所述扫描区域8内是否有不同径的未加工孔洞,若有未加工的孔洞则进行步骤S20的作业。又,若没有未加工的孔洞则确认是否有未加工的扫描区域8(步骤S510),若有未加工的扫描区域8则进行步骤S10的作业,若没有未加工的扫描区域8则加工结束。
在此,关于所述激光2为二氧化碳激光时,针对其特性进行说明。
图11为说明所述激光振荡器1的输出的图示,上段为通过所述激光振荡器1的控制讯号启动的高周波脉冲RF输出。又,下段为所述激光2的一次脉冲的输出波形,且纵轴表示输出位准,横轴表示时间。启动所述激光振荡器1后(时间T0),则对所述激光振荡器1内部的激光媒介被施加高周波脉冲RF而开始能量充值。然后,能量饱和后则所述激光2振荡(时间T1)。所述激光2在振荡后输出急速上升后(时间Tj),暂且下降(时间Td),以后,能量充值与放出输出得以平衡而增大输出。即使停止所述激光振荡器1,也就是停止高周波脉冲RF的施加(时间T2),能量在衰减的同时仍持续被输出,并在时间T3变为0。图11中附加斜线来表示的一次脉冲的脉冲能量Ep虽为从时间T1到时间T3期间的总能量,所述时间T1为一次脉冲的起始期间;所述时间T3为输出位准变为0的时间,但实用上将脉冲宽度Pw控制为时间T1~时间T2的期间。也就是,例如,当脉冲宽度Pw为2μs时,时间T2为从时间T0经过5μs的时间。在此,从时间T0到时间T1的期间,是因脉冲频率(脉冲周期)而改变,大约3μs±0.3μs。又,所述激光振荡器1的激光振荡频率最大约为5kHz(脉冲周期200μs)。
接着,说明选定所述光圈4径的步骤。因所述激光2是通过所述fθ透镜6缩小投影光圈径(聚光),所述激光2的输出分布变为钓钟状的曲线,所述钓钟状的曲线类似于将所述激光2的轴线作为对称轴的高斯分布曲线。然后,如上述通过所述激光2的照射使所述铜层7c蒸发以形成窗。因此,作为所述光圈4的径,被选定为所期望的孔径,即窗部成为铜的蒸发临界值大小的径。因此,加工孔径不同时,则选定不同径的所述光圈4。如此,若依照欲加工的孔径设定所述激光2的径,则变成不需要将构成所述光轴定位装置的所述fθ透镜6的高度沿上下方向移动,不仅能提升加工精度也能提升作业性。专利文献1如日本专利特开JP2000-084692号公报提出几个装置作为所述光圈4的交换装置。
图12为已进行激光加工的孔洞形状的截面图。
加工部的玻璃纤维31密度小,且大部分反射于下层的所述铜层7c的最终脉冲的所述激光2照射孔洞内部或形成的孔洞很深时,产生于孔洞内的分离飞散物会挖开孔洞侧面的树脂,孔洞深度方向的中间部的直径较上下的直径较扩张,且如同图12(a)所示孔洞侧面变为啤酒桶状的孔洞。孔洞变成啤酒桶状时,如同图12(b)所示后步骤的镀覆时,镀层32容易于孔洞内生成气孔33(镀覆加工时堵住孔洞入口,且镀液变成被封在孔洞内的状态),为造成印装电路板不良的主因。
又,如同图12(c)所示形成贯通孔(through hole)(接续双面基板的表面铜层与背面铜层的贯通孔)时,若有正反的孔洞形状非为均等的对称形状的情形或若孔洞中间部的径有不一致(约±10μm),容易造成镀层32完成面的一面凹陷而另一面则突起。因此,有必要增加镀覆厚度并进行专用的研磨步骤来将表面完成为平坦。
又,如同图12(d)所示,不只所述窗部绝缘层7z,窗部外缘的所述铜层7c下部的所述绝缘层7z也因为热而被挖开,形成凹陷11的情况较多。若凹陷11的直径Dk较窗的直径D大15μm以上时,则相对形成于绝缘层7z的孔洞,所述铜层7c的突出变为7.5μm以上,造成后续步骤的镀覆时于孔洞内容易生成气孔。又,凹陷11的直径Dk较窗的直径大15μm以上时,有可能于所述铜层7c与所述绝缘层7z间会发生剥离(所述铜层7c与所述绝缘层7z间有空气层的状态)、及在所述绝缘层7z的厚度方向产生微小裂隙(以下,仅称为裂隙)。若相邻的孔洞的一边或是两边发生如此的裂隙,则在后续步骤镀覆时因为剥离部或裂隙也会被镀覆而与邻接的其他的铜层7c间会发生短路。所以,也有必要防止如此的裂缝发生。因此,虽然会增加指定次数N,但很多时候会降低一次的脉冲能量,以优化加工孔洞内面的质量。
发明欲解决的课题:
为对应封装于所述印刷电路板7的高密度半导体,于所述印刷电路板7的激光加工,被要求加工出能确实执行镀覆的形状的孔洞。即,被要求:
(1)使窗以及形成于所述绝缘层7z的孔洞的径的不一致小于±5μm。
(2)形成于所述绝缘层7z的孔洞为圆锥台,所述圆锥台底面的径为上面的径的80%以上。
(3)使玻璃纤维31不突出于孔洞内面,以求孔洞内面平滑化。
并且:
(4)使所述窗部绝缘层7z外缘的凹陷(所述铜层7c的突起)为7.5μm(于径,窗径D+15μm)以下。
(5)窗周边的所述铜层7c与所述绝缘层7z间没有剥离与裂隙。
(6)使孔径变得更小。
(7)使与邻接孔洞的距离为孔径的大约2倍(现在是孔径的3~4倍)。
(8)洞底没有损伤。
(9)形成贯通孔时,使孔洞中间部的径的不一致变小。
如上述,一次用过大的能量加工所述绝缘层7z,则会产生凹陷且孔洞内部会变成啤酒桶状。因此,通过缩小脉冲宽度Pw,也就是分次照射脉冲能量降低的所述激光2的方式做加工,来一定程度地解决上述(1)~(3)的问题。但是,将脉冲宽度Pw设定为例如1.5μm时,由于时间T1会有大约±0.3μm的不一致,则有能量不足且洞底的径变小的情况。但如果为避免如此状态而扩大脉冲宽度Pw,会产生凹陷且孔洞内部变成啤酒桶状的可能性会变高。又,若不改变脉冲宽度Pw而增加照射数,由于所述检流计镜5a、5b定位所需时间如上述为大约0.4ms(频率2.5kHz),所以每增加一次照射数,一个孔洞的加工时间就增加0.4ms。因此,被要求更提升孔洞质量以及缩短加工时间。又,也要求改善上述的(4)~(9)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种印刷电路板的激光加工方法及其激光加工机,能提高印刷电路板的封装密度且能效率良好地加工出质量优良的孔洞。
为解决上述课题,本发明的印刷电路板的激光加工方法,通过多种光圈将从激光输出装置输出的激光的外形进行整形,并通过检流装置与fθ透镜定位所述激光,且于由至少一层铜层与至少一层绝缘层所构成的印刷电路板的所期望的位置形成至少一个孔洞,所述激光加工方法包含下列步骤:
通过利用第一种光圈进行整形的所述激光于所述至少一层铜层形成至少一个贯通孔。然后,通过利用径较前述第一种光圈小的第二种光圈进行整形的所述激光于对应所述至少一个贯通孔的位置加工所述至少一层绝缘层,借以于所述印刷电路板形成所述至少一个孔洞。
本发明的印刷电路板的激光加工方法,通过多种光圈将从激光输出装置输出的激光的外形进行整形,并通过检流装置与fθ透镜定位所述激光,且于由至少一层铜层与至少一层绝缘层所构成的印刷电路板的所期望的位置形成至少一个孔洞,
通过利用第一种光圈进行整形的所述激光于所述至少一层铜层形成至少一个贯通孔。然后,通过利用第二种光圈来将有助于所述至少一层绝缘层加工的所述激光的径进行整形来加工所述至少一层绝缘层,借以于所述印刷电路板形成所述至少一个孔洞,第二种光圈为使所述激光的径小于利用第一种光圈加工的所述至少一个贯通孔的径。
本发明的印刷电路板的激光加工方法,其中,将利用第二种光圈加工的所述至少一层绝缘层的洞底,通过利用第一种光圈整形的所述激光进行加工。
本发明的印刷电路板的激光加工方法,其中,将利用第二种光圈加工的所述至少一层绝缘层的洞底,通过利用径较第二种光圈的孔径小的第三种光圈整形的所述激光进行加工。
本发明的印刷电路板的激光加工方法,其中,通过径较第二种光圈的孔径小的第三种光圈,来将所述至少一个贯通孔的内面进行精加工。
本发明的印刷电路板的激光加工机,包含激光输出装置、包括多个光圈的第一平板、检流装置,及fθ透镜,通过所述光圈将从所述激光输出装置输出的激光的外径进行整形,并通过所述检流装置与所述fθ透镜将已整形的所述激光进行定位,以于由至少一层铜层与至少一层绝缘层所构成的印刷电路板的所期望的位置形成至少一个孔洞,所述第一平板的所述光圈皆为不同径。
所述激光加工机还包含第一平板定位装置、m个第二平板及m个第二平板定位装置。
所述第一平板定位装置用于将设置于所述第一平板上被指定的所述光圈的轴线调整为与所述激光的轴线同轴定位。
每一个第二平板包括n个光圈,所述n个光圈各自的轴线能受调整而与所述激光的轴线平行,m、n为正整数。
每一个第二平板定位装置用于将对应的所述第二平板上被指定的所述光圈的轴线调整为与所述激光的轴线同轴定位,并用于将对应的所述第二平板定位于动作位置或退出位置,所述动作位置为使对应的所述第二平板上被指定的所述光圈的轴线调整为与所述激光的轴线同轴定位,所述退出位置为使对应的所述第二平板不与所述激光发生干涉的位置。
将所述第一平板配置于所述激光的轴线方向上在所述激光输出装置与所述检流装置间接近所述激光输出装置的位置,并将所述m个第二平板配置于所述激光的轴线方向上所述第一平板与所述检流装置间。
加工所述至少一层铜层时,将所述第一平板的被指定的光圈的轴线与所述激光的轴线做同轴定位,并且将其他m个第二平板全部定位于所述退出位置。
加工所述至少一层绝缘层时,将被指定的所述第二平板定位于所述加工位置,以使被指定的n×m个中的其中一个光圈的轴线与所述激光的轴线同轴定位,被指定的所述其中一个光圈的径比加工所述至少一层铜层而使用的所述第一平板的光圈的径小。
本发明的有益效果在于:虽使加工绝缘层的激光的径小于加工铜层的激光的径,因能使挖一个孔洞时的绝缘层的量较现有技术多,所以能减少挖一个孔洞时的激光照射次数。又,如后述因即使为同能量等级也可以扩大脉冲宽度,所以不仅能得到稳定的加工结果,也能减少挖一个孔洞时的激光照射次数。这个结果,能使窗以及形成于绝缘层的孔洞的径的不一致小于±5%;能使形成于绝缘层的孔洞底面的径为表面孔径的80%以上;且能使玻璃纤维不突出于孔洞内面并使孔洞内面平滑化,也因此能缩短加工时间,且因印刷电路板的热变形变小所以加工精度提升。
又,因能使绝缘层的凹陷小于7.5μm;能减少窗周边的铜层与绝缘层间的剥离与绝缘层的裂隙;能使孔径更小;且能使与邻接的孔洞的距离为大约孔径的2倍,所以能提高印刷电路板的封装密度。
又,因能缩小形成贯通孔时的孔洞中间部的径的不一致以及偏移,所以能提升印刷电路板的质量。
又,因通过增设对有底孔洞的底面进行精加工的步骤,以使孔径变为均等,所以能使孔径更小。
又,即使加工的孔径很小时,通过使加工于绝缘层的孔洞的径与窗径一致,以能加工出质量优良的孔洞。
附图说明
图1是本发明印刷电路板的激光加工机的第一实施例的整体图;
图2是本发明印刷电路板的激光加工方法的加工步骤的流程图;
图3是使用脉冲能量说明加工经过的示意图;
图4是显示脉冲能量的空间分布的示意图;
图5是经激光加工的孔洞形状的截面图;
图6是本发明印刷电路板的激光加工机的第二实施例的整体图;
图7是本发明印刷电路板的激光加工方法运用于所述激光加工机的第二实施例的流程图;
图8是本发明印刷电路板的激光加工方法于处理洞底时的第二种洞底处理步骤;
图9是现有激光加工机的结构图;
图10是现有激光加工机的加工步骤的流程图;
图11是说明激光振荡器输出的图;及
图12是经过现有激光加工的孔洞形状的截面图。
具体实施方式
在本发明被详细描述前,应当注意在以下的说明内容中,类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图1~图5,图1为本发明印刷电路板的激光加工机的一个第一实施例的整体图,与现有相同的物件或相同功能物件附上相同的符号并省略详细的说明。
所述第一实施例包含一个激光输出装置110、一个具备多个光圈41、42~4n的第一平板20(以下称为大平板20)、一个检流装置5,及一个fθ透镜6,通过所述光圈41、42~4n将从所述激光输出装置110输出的一个激光2的外径进行整形,并通过所述检流装置5与所述fθ透镜6将已整形的所述激光2进行定位。
于所述激光输出装置110与一个检流计镜5a间,配置有圆盘状的所述大平板20,所述圆盘状的大平板20由反射率高的铜制成。于从所述大平板20的一个旋转轴线O往半径r的圆周上,能加工直径40~250μm的孔洞,以配置有不同径的n个光圈41、42~4n。光圈41、42~4n于圆周方向等间隔配置。所述光圈41、42~4n的各轴线与所述大平板20的旋转轴线O为平行。所述大平板20的旋转轴线O被定位于与所述激光2的轴线平行且距离r的位置。所述大平板20通过一个大平板定位装置21(即第一平板定位装置)被保持为能旋转且旋转方向定位自如。所述大平板定位装置21连接于一个控制装置10。检流计镜5a、5b构成所述检流装置5。
于所述大平板20与所述检流计镜5a间配置有一个第二平板22A(以下仅称平板22A),所述平板22A包括与设置于所述大平板20的光圈41~4n同数量的光圈4A1~4An,且配置于与所述激光2的轴线垂直的方向。所述光圈4A1~4An的各孔径小于对应的所述光圈41~4n的各孔径。所述平板22A被支撑于一个沿直线方向移动的第一直动装置23A。所述平板22A被定位于所述第一直动装置23A的一侧的移动端中,所述光圈4A1~4An的任一条轴线与所述激光2的轴线同轴的位置(动作位置)。又,所述第一直动装置23A的他侧的移动端中,所述平板22A被定位于与所述激光2不干涉的位置(退出位置)。所述第一直动装置23A被支撑于一个移动方向与所述第一直动装置23A的移动方向呈直角的第二直动装置24A。所述第二直动装置24A将位于所述动作位置的所述光圈4A1~4An中的任一个的轴线与所述激光2的轴线同轴定位。此结果,使用于加工的所述光圈4A1~4An内的任一条轴线被定位于所述加工位置。即,利用所述第一直动装置23A与所述第二直动装置24A构成所述光圈4A1~4An的一个定位装置(即,构成第二平板定位装置)。所述第一直动装置23A与所述第二直动装置24A各自连接于所述控制装置10。在此,所述第一直动装置23A的动作速度远远高于所述大平板定位装置21的动作速度。
接着,说明动作。
图2是显示所述第一实施例的激光加工机的加工步骤的流程图。
所述控制装置10读取加工编程使所述X-Y台9移动,以将最一开始的所述扫描区域8面向所述fθ透镜6(步骤S10)。又,选择最一开始的所述扫描区域8内对应于最初加工的孔径的所述大平板20的所述光圈(光圈41~4n内的任一个。以下,将被选择的光圈称为光圈4s),并将所述光圈的轴线与所述激光2的轴线做同轴定位,并且依照需求通过一个光束径调整装置100改变所述激光2的能量密度(步骤S20)。又,将所述平板22A定位于所述动作位置时,为使所述第二直动装置24A动作以使所述光圈41~4n中用于一个绝缘物加工时使用的光圈(以下,将被选择的光圈称为光圈4As)的轴线与所述激光2的轴线一致,接着,将所述平板22A定位于所述退出位置(步骤S30)。然后,于在所述扫描区域8内被指定的位置的全部铜层7c加工出窗(步骤S50、步骤S60)。即,通过所述光圈4s将从所述激光输出装置110输出的所述激光2的外径进行整形,并利用由所述检流计镜5a、5b与所述fθ透镜6所构成的所述光轴定位装置定位激光2的轴线以使入射于所述印刷电路板7。在此,与现有技术相同,利用所述激光2的一次照射(即,一次脉冲照射)形成窗,并加工所述扫描区域8内的残余孔洞的至少一层铜层7c。所述铜层7c加工结束后,将所述平板22A定位于所述动作位置,也就是,使所述绝缘物加工时使用的所述光圈4As的轴线与所述激光2的轴线一致(步骤S70),并加工所述扫描区域8内的一层窗部绝缘层7z以完成孔洞。即,记录将所述激光2照射于所述绝缘层7z的指定次数N,并将照射次数i做为i=1(步骤S80、步骤S90)。然后,对所述扫描区域8内的全部窗部绝缘层7z进行每次一次脉冲的所述激光2的照射(步骤S100、步骤S110)。然后,对所述扫描区域8内的全部窗部绝缘层7z进行所述激光2的照射后,将照射次数i做为i=i+1后,将指定次数N与照射次数i进行比较(步骤S120、步骤S130),i≦N时则进行步骤S100的处理,i>N时则进行步骤S500的处理。在步骤S500,确认于所述扫描区域8内是否有不同径的未加工孔洞,有未加工的孔洞时则进行步骤S20的作业。又,没有未加工的孔洞时则确认是否有未加工的所述扫描区域8(步骤S510),有未加工的所述扫描区域8时则进行步骤S10的作业,没有未加工的所述扫描区域8时则加工结束。
接着,具体说明适用本案的加工以加工出孔径与在现有技术所说明的同径的窗的情况。
在本案,窗的径为D时,将在所述绝缘物所挖的孔洞的径设定为比D小,例如:设定为0.7D来进行加工。如此一来,因所除去的所述绝缘物的量为现有的49%也就是大约1/2,所以例如现有利用6次脉冲加工的情况,在本案能用同能量的3次脉冲进行加工。此时,因利用与现有6次脉冲的情况相同能量加工,所以不会造成加工出来的孔洞内面的质量下降。
又,加工所述绝缘层7z时,因所加工的孔径较窗的径小,所以几乎不会导致下陷11的径扩大也不会产生凹陷。
以上,虽说明关于将加工于所述绝缘层的孔径小于窗的孔径时的情况,但有所加工的孔洞为例如孔径80μm以下的小孔洞时,若将加工于所述绝缘层的孔径较窗的径小,则会有难以加工的情况。
本发明者意识到若将于所述绝缘层7z加工的孔径一致于窗径,也就是加工于所述绝缘层7z的孔径与窗径相同就能解决如此情况。又,本发明者认为通过寻找出能适当地制定出以往是被反复试验而定的所述绝缘层7z的加工条件的方法,就能加工出质量优良的孔洞,并能在短时间设定加工条件。因此,改变各种条件以进行加工实验,来研讨是利用何种参数就能整理实验得到的数据。
其结果,发现若根据使所述绝缘物蒸发的能阶k(以下,仅称为能阶k)、使构成绝缘层的玻璃纤维蒸发的能阶g(以下,仅称为能阶g)、及使铜蒸发的能阶j(以下,仅称为能阶j)来整理加工数据,即可顺利地说明加工结果。然后,确认了若使所述绝缘层7z的表面与使构成所述绝缘层7z的玻璃纤维蒸发的能阶g一致,就几乎不会产生凹陷,也不会发生孔洞内部变成啤酒桶状的情形。
又,当然也能使加工于所述绝缘层7z的孔径变得较窗径小。
以下,一边回顾现有技术,一边说明根据上述发现而创造出来的本案发明的方法。
图3是利用脉冲能量Ep说明加工的经过的图式,其中,图3(a)与图3(b)显示现有技术的情况;图3(c)显示本案发明的情况。在此,图3中的Dr为图1中的所述大平板20的光圈也就是所述光圈4s的聚光径,Drs为图1中的被选择的所述平板22A的光圈也就是所述光圈4As的聚光径,D为窗径。又,K面为连接所述铜层(导体层)7c底面的所述绝缘层7z顶面,所述绝缘层7z的厚度设定为h。又,为使容易理解,绝缘层7z不受由窗形成产生的热的影响,且表面是平坦的。
A.现有技术中的典型加工例:
能量分布曲线Ldr为显示通过所述光圈4s整形外径的脉冲能量Ep的空间分布的曲线,且高度方向为能量的大小。E0为能阶0的位置。
理想加工例的情况中,脉冲宽度Pw是被设定为能使能量分布曲线Ldr的能阶g的直径在K面形成窗径D。
在此,在能量分布曲线Ldr中将从激光2的轴线OL的半径Δr的位置中的能阶g而来的能阶作为Δp。然后,将从轴线OL半径0.4D的半径Δr称为「半径Δrm」,又半径Δrm中的能阶Δp称为「能阶Δpm」。另外,假设Δr=D/2中的Δp为0。
通过第一次脉冲,所述绝缘层7z的表层部沿能量分布曲线Ldr被加工,半径Δr的绝缘层7z的表层部被加工Δp。虽第二次脉冲的能量分布曲线Ldr与第一次脉冲相同,但因半径Δr的位置的绝缘层7z的表层部业已通过第一次脉冲被加工Δp,所以利用第二次脉冲加工的绝缘层7z的表面会再被加工Δp,也就是一共被加工2Δp。以下,同样地依指定的脉冲数进行加工,随着加工的进行,所加工的孔洞侧面与底面越来越接近垂直。然后,将所述激光2照射至洞底的直径变为0.8D以上为止,也就是通过第n次脉冲的激光照射而变为n×Δpm为止。图示的情况中,因为计算上6Δpm会变成比厚度h还大(即,达到下层的铜层7c的表面),所以到第六次脉冲就结束加工。
如此一来,因孔洞侧面没有暴露在超过能阶g的能量,所以不产生凹陷即可加工出质量优良的孔洞,但加工时间会变长。
B.现有技术为缩短加工时间而失败的加工例(在此,为了缩短加工时间,相同于在A所说明的将加工件用3次脉冲加工的情况):
现在,将所述绝缘层7z加工h/3的能阶作为p。因要利用3次脉冲来加工出洞底直径为0.8D以上的孔洞,所以将脉冲宽度决定为能量分布曲线Ldr的能阶在半径Δrm中变为能阶(g+p)。此时,窗径D外缘的能阶会比半径Δrm中的能阶(g+p)小能阶Δq(换算加工量后为δ)。
因为以上的设定,在半径Δrm中通过第一次脉冲的激光从表面加工到h/3深度为止、通过第二次脉冲加工到2/3h深度为止、及通过第三次脉冲加工到所期望的底面径。又,在窗径D的外缘,利用第一次脉冲的激光从表面加工到(h/3–δ)深度为止、利用第二次脉冲加工到(2h/3–2δ)深度为止、及利用第三次脉冲加工到(h–3δ)为止。然后,从K面到(h–3δ)为止的孔洞侧面垂直于底面。然而,特别因为第一次脉冲的激光,孔洞侧面暴露于远比能阶g大的能量的结果,所述绝缘层7z会变成过热状态而蒸发,导致在窗的外缘产生凹陷。又,在第二次脉冲因洞底变深,变过热状态的所述绝缘层的蒸发物变得难以从孔洞逃离,所以使凹陷扩大,然后,因第三次脉冲的激光,不仅使凹陷变得更大,也导致孔洞中间部变成啤酒桶状。
如此,即使单纯增加加工能量也无法加工出质量优良的孔洞。
C.本案的加工例:
能量分布曲线Ldrs为显示通过所述光圈4As将外径进行整形的脉冲能量Ep的空间分布曲线,且高度方向为能量大小。本案中,脉冲宽度是被设定为使能量分布曲线Ldrs在K面窗径D的能阶为能阶g,且在半径Δrm中的能阶为能阶(g+p)。
在半径Δrm中通过第一次脉冲的激光从表面加工到h/3深度为止、利用第二次脉冲加工到2/3h深度为止、及利用第三次脉冲加工到所期望的底面径。又,孔洞的侧面虽越来越接近垂直,但因孔洞侧面不会暴露在超过能阶g的能量,所以不会产生凹陷,能加工出质量优良的孔洞,而且,与现有相比能缩短加工时间(比现有6次脉冲的情况减少50%)。又,虽将半径Δrm中的能阶设定为能阶(g+p),若设定为能阶(g+p)以上,则孔洞侧面能更接近垂直面。
又,在此虽将加工于所述绝缘层7z的孔径作为窗径D,当然能使加工于所述绝缘层7z的孔径为较窗径D小。
又,虽在上述A、B、C各例中假设所述绝缘层7z未受窗形成产生的热的影响,但因实际上在表面产生下陷,所以照射脉冲数会稍微减少的情况也多。
接着,说明关于加工时的窗附近的热影响。
图4为显示脉冲能量Ep的空间分布的图示,而横轴为径、纵轴为能量的大小。在图示中,E0为能量0的能阶,用Ez显示的能阶为所述绝缘物蒸发的能阶k,用Eg显示的能阶为构成绝缘层的玻璃纤维蒸发的能阶g,用A-A显示的能阶为铜蒸发的能阶j。又,点链线显示的能量分布曲线LD及实线显示的能量分布曲线Ld分别是光圈4s的聚光径为Dr的情况及光圈4As的聚光径为Drs的情况。在此,能量分布曲线LD,其铜蒸发的能阶j中的径为D(即,窗径),能量分布曲线Ld,其绝缘层的玻璃纤维蒸发的能阶g中的径为D。
在此,将能量分布曲线LD在能阶Ez交叉的点作为点C、C;将能量分布曲线Ld在能阶Ez交叉的点作为点Q、Q。又,在能阶Ez中将对应于直径D的位置作为B-B。于是,在能量分布曲线Ld的情况下,从所述绝缘物来看截面为大致三角形PBQ所包围的能量供应给窗的外周。另一方面,如果将所述铜层加工时所采用的脉冲宽度Pw(能量分布曲线为能量分布曲线LD)的脉冲宽度Pw缩小,并做成能量分布曲线于窗的外周成为能阶g的能量分布曲线LDz时,则如由图4明显可见因一次脉冲的所述绝缘物的除去量少,所以有必要增加脉冲数。又,因能量分布曲线LDz与能阶Ez以点R-R交叉,且以从绝缘物来看的截面比大致三角形PBQ还大的大致三角形PBR所包围的能量被供给给窗的外周,所以热影响变大。又,如上述图3所说明,所选择的能阶较能阶g大时,会变得容易产生凹陷,孔洞内部也变得容易形成桶状。
又,将能阶k合于窗径D时,虽能抑制下陷11的发生,但如此加工出来的孔洞内部容易残留玻璃纤维所以不实用。
在此,说明关于作为印刷电路板多被使用的「玻璃环氧基板」的能阶k、能阶g的具体确认方法。
玻璃环氧基板是以FR4作为基材并于此基材上贴附铜箔(铜层)而做成一体的印刷基板,所述FR4为于玻璃纤维布渗透环氧树脂并施以热硬化处理以成为板状,但于玻璃环氧基板中的玻璃纤维与环氧树脂的位置关系并不是于厚度方向一样。也就是,因玻璃环氧基板的位置而有玻璃纤维靠近表面(环氧树脂层较薄)的位置、及玻璃纤维在深处(环氧树脂层较厚)的位置。因此,通过蚀刻除去表面的铜层,并于环氧树脂层较厚的位置照射激光2并测定孔径。测定出来的孔径对应于此时的能阶k的直径。又,于环氧树脂层较薄的位置照射激光2并测定孔径。测定出来的孔径对应于此时的能阶g的直径。此时,测定玻璃纤维在孔洞外缘被加工成圆形的孔径。又,能阶j的直径当然能由窗径而得。
本发明人确认过若印刷电路板为例如具有经过黑化处理的厚度7μm的铜层与绝缘层60μm的沉积层时,能阶g与能阶j各自为大约g=5k、j=11k。另外也确认了即使印刷电路板为具有未经表面处理的厚度1.5μm的铜层与绝缘层40μm的沉积层时,于能阶k、能阶g、能阶j间有与上述情况大致相同的关系。
图5是激光加工的孔洞形状的截面图,各自显示:图5(a)如现有技术利用加工所述铜层7c的光圈4s加工所述绝缘层7z的情况;图5(b)如本案利用能量分布曲线的所述绝缘层7z入口侧中的直径相同于窗径的光圈4As加工所述绝缘层7z的情况。
供给于窗的外周的第一次脉冲的能量会阻止所述铜层7c正下方的所述绝缘物的高温分解物的朝向所述铜层7c的扩散,因此在现有技术的情况中,会有如同图5(a)所示所述铜层7c正下方的下陷11会扩大且会形成连接于下陷11的凹陷。但,在本案技术的情况中,如用图4说明因大致三角形PBQ面积远小于大致三角形PBR,所以如同图5(b)所示于所述铜层7c的下方几乎不会产生凹陷。又,因几乎不会产生凹陷,于所述铜层7c与所述绝缘层7z间也不会产生剥离与微小的裂隙。因此,即使使加工于所述绝缘层7z的孔径相同于窗径,也不会使产生于所述铜层7c下方的下陷11变大。又,因图4的P-P截面为玻璃纤维蒸发的能阶g,不仅绝缘物,连玻璃纤维也不会残留于孔洞之中。
以下,仅供参考,说明实际将以下所述的印刷电路板加工的结果,所述印刷电路板为经过表面黑化处理且铜层厚度7μm;绝缘层厚度60μm的电路板。
首先,利用径为3.4mm的光圈4s并通过脉冲宽度Pw为5μs(此时,脉冲能量约为6mJ)的一次脉冲加工所述铜层7c,以形成直径65μm的窗。接着,利用径为2.6mm的光圈4As,所述径为在窗缘能阶g的直径成为65μm的径,并通过脉冲宽度Pw为3μs(此时,脉冲能量约为2.5mJ)的3次脉冲加工所述绝缘层7z。其结果,确实能加工出即使有玻璃纤维的密度高低变化也不会有下陷,且均形成所述铜层下的所述绝缘层直径约75μm(所述铜层7c的突起5μm),孔洞底径60μm以上的圆锥台形状的孔洞。
又,于所述绝缘层7z加工时因照射于窗周边的能量与现有相比减少60%,所以几乎不会有所述铜层7c与所述绝缘层7z的剥离、裂隙的发生。又,因由热引起的加工时的基板变形变小,所以能形成没有窗与洞底的芯偏移的孔洞。又,能在所述绝缘层7z得到均等的圆锥台形状的孔洞的结果,确实能达到孔径的两倍孔径间隔。又,于所述印刷电路板7形成贯通孔时,因表背面的孔洞形状变为均等的对称形状,且孔洞中间部的径的不一致也变小,所以镀覆完成的面变为均等。此结果,确实能得到将镀覆作业步骤简略化的效果。
又,现有技术的情况,当利用径为3.4mm的光圈并通过脉冲宽度5μs的激光一次脉冲形成窗后,利用脉冲宽度Pw为1.5μs的激光6次脉冲将直径等同于窗径的65μm的孔洞形成于所述绝缘层7z时,于玻璃密度高的部分不会产生下陷11,仅于玻璃纤维密度低且树脂比率高的部分产生下陷11,但其直径为80μm(铜层7c的突起为7.5μm)左右为大致接近于本案的等级。
另一方面,现有技术的情况,当利用径为3.4mm的光圈以通过脉冲宽度5μs的激光一次脉冲形成窗后,利用脉冲宽度Pw为3μs的3次脉冲将直径等同于窗径的65μm的孔洞形成于绝缘层7z时,在玻璃纤维密度高的部分与低的部分两者会产生下陷11,且玻璃纤维密度低时直径变为95μm(铜层7c的突起为15μm)左右,而且形状的不一致变大。并且发现即使半蚀刻后所述铜层7c的突起变为大约10μm以上,因此有在镀覆步骤中空隙的产生会变多的可能性。
接着,说明实际将以下所述的印刷电路板加工的结果,所述印刷电路板为未经表面处理且铜层厚度1.5μm;所述绝缘层厚度40μm的电路板。
利用径为3.4mm的光圈以通过脉冲宽度5μs的激光一次脉冲形成直径65μm的窗。之后,确认为利用径为2.6mm的光圈通过脉冲宽度Pw为3μs的激光一次脉冲则能加工出即使有玻璃纤维的密度高低也不会有下陷的铜层下的绝缘层直径约为75μm(突起5μm),且孔洞底径60μm以上的均等圆锥台形状的孔洞。又,发现通过镀覆步骤的瞬时蚀刻(蚀刻量为1μm以下的蚀刻)能除去所述铜层7c的突起。
接着,说明关于缩短加工时间的效果。
如上述,所述检流计镜5a、5b的定位时间大约为平均0.4ms(2.5kHz)。因此,将所述绝缘层7z的加工从6次脉冲减少到3次脉冲后,则因检流计镜5a、5b的定位时间减半,所以例如一枚印刷电路板的孔洞数为800000个时能缩短约40%的加工时间。
参阅图6~图8,图6是本发明激光加工机的第二实施例的整体图,与图1相同物或同功能物附上相同符号并省略详细说明。所述第二实施例是类似于所述第一实施例,所述第二实施例与所述第一实施例的差异在于:
于所述平板22A与所述检流计镜5a、5b间,于所述激光2的轴线方向配置有一个第二平板22B(即第二个第二平板,以下仅称平板22B),所述平板22B具备有与所述光圈41~4n相同数量的光圈4B1~4Bn。所述光圈4B1~4Bn的各自孔径较对应的所述光圈4A1~4An的各自孔径小。所述平板22B被支撑于构造与所述第一直动装置23A相同的一个第一直动装置23B。所述平板22B在所述第一直动装置23B的一侧移动端被定位于所述光圈4B1~4Bn的任一条轴线与所述激光2轴线同轴的位置(动作位置)。又,在所述第一直动装置23B的另一侧移动端所述平板22B被定位于与所述激光2不干涉的位置(退出位置)。
所述第一直动装置23B被支撑于构造与所述第二直动装置24A相同的一个第二直动装置24B。所述第二直动装置24B将位于动作位置的所述光圈4B1~4Bn内的任一条轴线定位于与所述激光2的轴线同轴。利用所述第一直动装置23B与所述第二直动装置24B构成所述光圈4B1~4Bn的定位装置(即,构成第二平板定位装置)。所述第一直动装置23B与所述第二直动装置24B各自连接于所述控制装置10。
接着,说明所述第二实施例的激光加工机的动作。
图7是显示所述第二实施例的激光加工机的加工步骤的流程图。又,关于与所述第一实施例的加工步骤相同的步骤,仅简略说明。
所述控制装置10读取加工编程使所述X-Y台9移动,以将最一开始的所述扫描区域8面向所述fθ透镜6(步骤S10)。又,在所述扫描区域8内选择对应于最初加工的孔径的所述大平板20的光圈(光圈41、42~4n的任一个),且将所述光圈的轴线与所述激光2的轴线同轴定位(步骤S20)。又,将所述平板22A定位于所述动作位置时,作动所述第二直动装置24A,以使所述光圈4A1~4An内的绝缘物加工时使用的光圈的轴线与所述激光2的轴线一致,接着,将所述平板22A定位于所述退出位置(步骤S30)。又,将所述平板22B定位于所述动作位置时,作动所述第二直动装置24B,以使所述光圈4B1~4Bn内的绝缘物加工时使用的光圈的轴线与所述激光2的轴线一致,接着,将所述平板22B定位于所述退出位置(步骤S40)。另外,使用于加工的所述光圈4B1~4Bn的径,选择较使用于加工的所述光圈4A1~4An的径较小者。然后,与现有技术相同,用一次脉冲的激光2形成窗,并且加工所述扫描区域8内的其余的孔洞的所述铜层7c(步骤S50、步骤S60)。所述铜层7c的加工结束后,将所述平板22A定位于所述动作位置,也就是,使所述绝缘物加工时所使用的所述光圈4A1~4An内的一个光圈的轴线与所述激光2的轴线一致(步骤S70),将所述扫描区域8内的所述窗部绝缘层7z进行加工以完成孔洞(步骤S80~步骤S130)。然后,所述扫描区域8内的所述窗部绝缘层7z的加工结束后,确认是否要进行洞底处理(步骤S200),不进行洞底处理时则进行步骤S500的处理;进行洞底处理时则将所述平板22B定位于所述动作位置,也就是,使所述光圈4B1~4Bn内的预先选择的一个光圈的轴线与所述激光2的轴线一致(步骤S210),通过对所述扫描区域8内的加工结束后的全部洞底,各自一次脉冲地照射所述激光2,以将已加工的孔洞的洞底进行附加加工(步骤S220、步骤S230)。然后,所述扫描区域8内的洞底的处理结束后,确认于所述扫描区域8内是否有径相异的未加工孔洞(步骤S500),有未加工的孔洞时则进行步骤S20的作业。又,没有未加工的孔洞时则确认是否有未加工的扫描区域8(步骤S510),有未加工的扫描区域8时则进行步骤S10的作业,没有未加工的扫描区域8时则结束加工。
如此,因通过使用较光圈4An小径的光圈4Bn加工洞底,所以能将洞底径变得更均一。
又,此加工法即使在中间部的孔径很小的X形状的贯通孔的加工也有效。即,首先从两面基板的一侧往中间部加工孔洞后,将两面基板反转并从另一侧往中间部加工孔洞。然后,最后将孔洞中间部通过步骤S210~步骤S230加工后,则不仅能减少中间部的孔径的不一致,也能提升中间部的孔洞壁面的质量。
在此实施例,因于所述平板22A、22B各自设置有与所述大平板20的光圈数量相同的光圈,所以光圈的管理是容易的。又,在此实施例虽将所述平板22A的光圈4A1~4An以及所述平板22B的光圈4B1~4Bn配置为1列,但也能适当地变更为例如配置为2列。
又,在此实施例虽使所述第一直动装置23A、24B排列于所述激光2的轴线方向,但也能配置于所述激光2的轴线周围。
又,于上述第一以及第二实施例,虽使所述光圈4A1~4An以及所述光圈4B1~4Bn与所述光圈41~4n数量相同,但因为加工的孔径大于100μm时,镀覆容易到达至形成于所述绝缘层7z的洞底,所以也能用例如200μm用的光圈加工210μm或190μm的孔洞以减少所述光圈4A1~4An或所述光圈4B1~4Bn的数量。
另外,下层所述铜层7c为增加与所述绝缘层7z的密着强度(也称为剥离强度、撕裂强度)而经表面粗化。因此,所述激光2的吸收率变高,且所述轴线OL附近的能阶也变大(但远小于能阶j),因而会有表面溶融的情况。下层所述铜层7c表面溶融后,则因下层所述铜层7c背面的所述绝缘层7z有劣化的风险,所以有需要避免洞底所述铜层7c表面的溶融。
图8是处理洞底时的第二种洞底处理步骤,适于下层所述铜层7c的厚度为薄(特别是7~9μm)的状态,也能适用于图1以及图6所示的本案的任何实施例的激光加工机。又,步骤S10~步骤S130的处理以及步骤S500、步骤S510的处理,因与图2以及图7所说明的流程图相同,所以省略重复的说明。
所述扫描区域8内中的所述窗部绝缘层7z的加工结束后,确认是否要进行洞底的处理(步骤S200),不进行洞底处理时进行步骤S500的处理,进行洞底处理时将所述平板22A以及所述平板22B(图7的情况只有平板22A)回到退出位置(步骤S300),通过于所述扫描区域8内的加工结束后的全部洞底照射每次一次脉冲的所述激光2,将已加工的孔洞的洞底进行附加加工(步骤S310、步骤S320)。然后,所述扫描区域8内的洞底处理结束后,确认是否有不同径的未加工的孔洞(步骤S500),有未加工的孔洞时,进行步骤S20的作业。又,没有未加工的孔洞时,确认是否有未加工的扫描区域8(步骤S510),有未加工的扫描区域8时进行步骤S10的作业,没有未加工的扫描区域8时加工结束。此实施例的情况,因使用加工所述铜层的所述光圈4s作为加工洞底的光圈,所以有容易进行缩小能量密度作业的优点。又,在步骤S310中,将能量分布曲线制定为使洞底成为能阶g是较为有效的。
在此,说明关于本发明与现有专利文献1的技术的差异。
加工于所述印刷电路板7的孔径几乎为40~250μm。然后,例如,加工50μm的孔洞时采用孔径为2mm的光圈,又,加工250μm的孔洞时采用孔径为8mm的光圈。现有专利文献1的情况,即使为加工50μm的孔洞的情况,是通过最大径光圈的直径8mm的激光被供给于具备用来加工50μm的孔洞的光圈的平板,所以有必要加大一个平板的冷却装置。相对于此,在本发明因利用所述大平板20限制加工所述铜层7c的激光2的外形,并用外形被限制的所述激光2加工所述绝缘层7z,所以供给于所述平板22A、22B的能量会变小。此结果,能使冷却所述平板22A、22B的冷却装置变小。
又,在此实施例,虽说明关于所述激光2为碳酸气体激光的情况,但也能为其他的激光。又,虽说明关于利用一次脉冲加工所述铜层的情况,但也能利用脉冲宽度Pw小(例如微微秒、飞秒)的多次脉冲来加工。
以上所述者,仅为本发明的实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰,皆仍属本发明的范围。

Claims (6)

1.一种印刷电路板的激光加工方法,通过多种光圈将从激光输出装置输出的激光的外形进行整形,并通过检流装置与fθ透镜定位所述激光,且于由至少一层铜层与至少一层绝缘层所构成的印刷电路板的所期望的位置形成至少一个孔洞,其特征在于:所述激光加工方法包含下列步骤:
通过利用第一种光圈进行整形的所述激光于所述至少一层铜层形成至少一个贯通孔;
然后,通过利用径较前述第一种光圈小的第二种光圈进行整形的所述激光于对应所述至少一个贯通孔的位置加工所述至少一层绝缘层,借以于所述印刷电路板形成所述至少一个孔洞。
2.一种印刷电路板的激光加工方法,通过多种光圈将从激光输出装置输出的激光的外形进行整形,并通过检流装置与fθ透镜定位所述激光,且于由至少一层铜层与至少一层绝缘层所构成的印刷电路板的所期望的位置形成至少一个孔洞,其特征在于:
通过利用第一种光圈进行整形的所述激光于所述至少一层铜层形成至少一个贯通孔,
然后,通过利用第二种光圈来将有助于所述至少一层绝缘层加工的所述激光的径进行整形来加工所述至少一层绝缘层,借以于所述印刷电路板形成所述至少一个孔洞,第二种光圈为使所述激光的径小于利用第一种光圈加工的所述至少一个贯通孔的径。
3.根据权利要求1或权利要求2中任一项的印刷电路板的激光加工方法,其特征在于:
将利用第二种光圈加工的所述至少一层绝缘层的洞底,通过利用第一种光圈整形的所述激光进行加工。
4.根据权利要求1或权利要求2中任一项的印刷电路板的激光加工方法,其特征在于:
将利用第二种光圈加工的所述至少一层绝缘层的洞底,通过利用径较第二种光圈的孔径小的第三种光圈整形的所述激光进行加工。
5.根据权利要求1或权利要求2中任一项的印刷电路板的激光加工方法,其特征在于:
通过径较第二种光圈的孔径小的第三种光圈,来将所述至少一个贯通孔的内面进行精加工。
6.一种印刷电路板的激光加工机,包含:激光输出装置、包括多个光圈的第一平板、检流装置,及fθ透镜,通过所述光圈将从所述激光输出装置输出的激光的外径进行整形,并通过所述检流装置与所述fθ透镜将已整形的所述激光进行定位,以于由至少一层铜层与至少一层绝缘层所构成的印刷电路板的所期望的位置形成至少一个孔洞,其特征在于:
所述第一平板的所述光圈皆为不同径;
所述激光加工机还包含第一平板定位装置、m个第二平板及m个第二平板定位装置:
所述第一平板定位装置用于将设置于所述第一平板上被指定的所述光圈的轴线调整为与所述激光的轴线同轴定位;
每一个第二平板包括n个光圈,所述n个光圈各自的轴线能受调整而与所述激光的轴线平行,m、n为正整数;及
每一个第二平板定位装置用于将对应的所述第二平板上被指定的所述光圈的轴线调整为与所述激光的轴线同轴定位,并用于将对应的所述第二平板定位于动作位置或退出位置,所述动作位置为使对应的所述第二平板上被指定的所述光圈的轴线调整为与所述激光的轴线同轴定位,所述退出位置为使对应的所述第二平板不与所述激光发生干涉的位置;
将所述第一平板配置于所述激光的轴线方向上在所述激光输出装置与所述检流装置间接近所述激光输出装置的位置,并将所述m个第二平板配置于所述激光的轴线方向上所述第一平板与所述检流装置间,
加工所述至少一层铜层时,将所述第一平板的被指定的光圈的轴线与所述激光的轴线做同轴定位,并且将其他m个第二平板全部定位于所述退出位置,
加工所述至少一层绝缘层时,将被指定的所述第二平板定位于所述加工位置,以使被指定的n×m个中的其中一个光圈的轴线与所述激光的轴线同轴定位,被指定的所述其中一个光圈的径比加工所述至少一层铜层而使用的所述第一平板的光圈的径小。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114273777A (zh) * 2021-12-14 2022-04-05 深圳市韵腾激光科技有限公司 一种提升电路板钻孔效率的激光加工系统
CN114654079A (zh) * 2020-12-22 2022-06-24 达航科技股份有限公司 加工点功率调整方法及印刷基板激光加工装置
CN114714006A (zh) * 2021-01-02 2022-07-08 达航科技股份有限公司 印刷基板的激光加工方法及印刷基板的激光加工机

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022140405A (ja) * 2021-03-12 2022-09-26 大船企業日本株式会社 プリント基板のレーザ加工方法およびプリント基板のレーザ加工機

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10150279A (ja) * 1996-11-20 1998-06-02 Ibiden Co Ltd 多層プリント配線板の製造装置及び製造方法
JPH11245071A (ja) * 1998-03-02 1999-09-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置
JP2001251054A (ja) * 2000-03-08 2001-09-14 Ibiden Co Ltd 多層プリント配線板用回路基板の製造方法
JP2003204137A (ja) * 2002-01-09 2003-07-18 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザー穴あけ加工方法
CN1555666A (zh) * 2001-09-13 2004-12-15 西门子公司 激光钻孔,尤其是采用孔板的激光钻孔方法
CN101372071A (zh) * 2008-09-12 2009-02-25 上海美维科技有限公司 一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法
CN102318451A (zh) * 2008-12-13 2012-01-11 万佳雷射有限公司 用于激光加工相对窄和相对宽的结构的方法和设备
CN105025669A (zh) * 2015-07-28 2015-11-04 维嘉数控科技(苏州)有限公司 Uv激光钻孔的方法及具有盲孔的印刷电路板
WO2018181678A1 (ja) * 2017-03-30 2018-10-04 太陽誘電株式会社 配線基板及びその製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09107168A (ja) * 1995-08-07 1997-04-22 Mitsubishi Electric Corp 配線基板のレーザ加工方法、配線基板のレーザ加工装置及び配線基板加工用の炭酸ガスレーザ発振器
JP3883708B2 (ja) * 1998-09-11 2007-02-21 日立ビアメカニクス株式会社 レーザ加工機におけるアパーチャ交換装置
JP2003053560A (ja) * 2001-08-09 2003-02-26 Ngk Spark Plug Co Ltd レーザ加工方法及びプリント配線基板の製造方法
JP2003136267A (ja) * 2001-11-01 2003-05-14 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザ加工方法およびレーザ加工装置
GB2507542B (en) * 2012-11-02 2016-01-13 M Solv Ltd Apparatus and Method for forming fine scale structures in the surface of a substrate to different depths
CN106063393B (zh) * 2015-02-16 2019-03-22 日本梅克特隆株式会社 柔性印刷布线板的制造方法
JP6682146B2 (ja) * 2016-12-12 2020-04-15 住友重機械工業株式会社 レーザパルス切出装置及びレーザ加工方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10150279A (ja) * 1996-11-20 1998-06-02 Ibiden Co Ltd 多層プリント配線板の製造装置及び製造方法
JPH11245071A (ja) * 1998-03-02 1999-09-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置
JP2001251054A (ja) * 2000-03-08 2001-09-14 Ibiden Co Ltd 多層プリント配線板用回路基板の製造方法
CN1555666A (zh) * 2001-09-13 2004-12-15 西门子公司 激光钻孔,尤其是采用孔板的激光钻孔方法
JP2003204137A (ja) * 2002-01-09 2003-07-18 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザー穴あけ加工方法
CN101372071A (zh) * 2008-09-12 2009-02-25 上海美维科技有限公司 一种采用二氧化碳激光直接钻盲孔的方法
CN102318451A (zh) * 2008-12-13 2012-01-11 万佳雷射有限公司 用于激光加工相对窄和相对宽的结构的方法和设备
CN105025669A (zh) * 2015-07-28 2015-11-04 维嘉数控科技(苏州)有限公司 Uv激光钻孔的方法及具有盲孔的印刷电路板
WO2018181678A1 (ja) * 2017-03-30 2018-10-04 太陽誘電株式会社 配線基板及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114654079A (zh) * 2020-12-22 2022-06-24 达航科技股份有限公司 加工点功率调整方法及印刷基板激光加工装置
CN114714006A (zh) * 2021-01-02 2022-07-08 达航科技股份有限公司 印刷基板的激光加工方法及印刷基板的激光加工机
CN114273777A (zh) * 2021-12-14 2022-04-05 深圳市韵腾激光科技有限公司 一种提升电路板钻孔效率的激光加工系统

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