CN112188740B - 一种5g高频mpi材料钻孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5G高频MPI材料钻孔方法，包括以下步骤：S1、采用激光对MPI压合工件进行圆形钻孔；S2、将焦距下移一微距离，焦距下移过程中暂停激光钻孔；减小所述振镜扫描速度和增大有效光斑直径，继续采用激光进行圆形钻孔；S3、将焦距下移一微距离，焦距下移过程中暂停激光钻孔；调整所述振镜扫描速度和有效光斑直径至预定值，继续采用激光进行圆形钻孔；S4、将焦距下移一微距离，焦距下移过程中暂停激光钻孔；调整振镜扫描速度和有效光斑直径，继续采用进行圆形钻孔；S5、重复步骤S2和S4，直至钻孔完成。本发明提供了一种5G高频MPI材料钻孔方法，其能够避免钻孔时发生内缩，保证孔型良好。
Description
技术领域
本发明属于PCB加工技术领域，具体涉及一种5G高频MPI材料钻孔方法。
背景技术
在5G发展时代的到来，电子产品不仅迅速走向小型化和多功能化，更加突出的是信号传输急剧走向高频化发展，作为电子产品的基础部件印制板(PCB)必然要快速的向高密度化、高精细化的要求发展，所以对于该类产品孔质量的提高显得尤为重要。
高频MPI带胶材料是5G时代PCB板的基础材料，在加工中需要对其进行钻孔。目前的钻孔方法有：
1、机械钻孔，机械钻孔属于接触式加工，主要是高转速钻机带动钻刀在一定落速下钻穿线路板，具有加工效率高、通孔孔型好、加工成本低的特点。但是，机械钻孔受限于加工方式，只能加工通孔，无法加工盲孔，一般只能加工大于100μm的通孔。
2、红外(CO2)激光钻孔，红外(CO2)激光钻孔属于非接触式加工，其原理是光热烧蚀原理，钻孔过程是板面吸收CO2激光后产生能量转换，当温度升高到熔点以上后，进行溶化、蒸发、等离子体喷溅形成微孔，具有加工质量好、加工效率高等特点。但是，红外(CO2)激光钻孔，由于铜箔表面反射率高，无法直接加工盲孔，需要通过开窗处理或者表面棕榈化处理，由于红外激光钻孔是采用热烧蚀原理，所以完成的孔是上大下小的“倒锥形”孔。
3、紫外激光钻孔，紫外激光钻孔也是属于非接触式加工，因紫外光波长短、材料吸收率高、加工速度快、热影响区小、可聚焦的光斑尺寸小的特点，微加工时候容易获得较高的加工精度和质量。但是，由于现阶段使用的都是纳秒级别的短脉冲紫外激光，虽然属于“冷加工”类型，但是在加工高频产品的微孔时，仍然会产品热量堆积的现象，导致孔壁出现“热损伤”，尽管孔壁情况好于红外激光加工的效果，但是仍然满足不了日益严格的孔壁质量要求。
现阶段使用以往的常规钻孔方法已经不能满足质量要求，特别是胶内缩严重和孔型质量差已经成为阻碍整个孔金属化质量提升的关键部分。
因此，需要一种新的技术以给高频MPI带胶材料进行钻孔，避免内缩，保证孔型良好。
发明内容
为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种5G高频MPI材料钻孔方法，其能够避免钻孔时发生内缩，保证孔型良好。
本发明采用了以下技术方案：
一种5G高频MPI材料钻孔方法，包括以下步骤：
S1、采用激光在预设焦距下按预设轨迹采用预定的振镜扫描速度和有效光斑直径对MPI压合工件进行圆形钻孔；
S2、将焦距下移一微距离，焦距下移过程中暂停激光钻孔；减小所述振镜扫描速度和增大有效光斑直径，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔；
S3、将焦距下移一微距离，焦距下移过程中暂停激光钻孔；调整所述振镜扫描速度和有效光斑直径至预定值，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔；
S4、将焦距下移一微距离，焦距下移过程中暂停激光钻孔；调整振镜扫描速度和有效光斑直径，使其小于S2中的振镜扫描速度和大于S2中的有效光斑直径，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔；
S5、重复步骤S2至S4，直至钻孔完成。
上述方案中，在钻孔过程中随着孔的钻进进行了激光钻孔的暂停，从而避免加工能量的持续堆集，最大程度减小热影响效应，避免孔内缩，保证孔型良好。每一步加工后，都会改变一下焦距，只是微调，并不会影响加工效率，其目的主要是为了避免加工能量的持续堆集，最大程度减小热影响效应，并且随着加工的进行，有效加工的最外圈直径逐渐减小，是按照由外往内的加工思路，这样可以最大程度上的避免已加工区域的二次损伤，此加工方法可以很好的改善5G高频MPI带胶材料通孔胶内缩状况。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S3中，在进行圆形钻孔时，同一焦距下进行重复钻孔2次，以保证钻孔的平整性。
作为本发明技术方案的进一步改进，整个加工过程中，焦距每一次下移的微距离相等。焦距每一次下移的微距离相等，以保证钻孔上下均匀。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述为微距离为1μm。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S1中，所述预定的振镜扫描速度为350-354mm/s，合适的振镜扫描速度能够有效的避免加工能量过大能导致对于加工过区域的二次损伤。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述预定的振镜扫描速度为352mm/s。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述步骤S2和/或S4中，所述振镜扫描速度的单次减小幅度不大于5mm/s。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述步骤S2和/或S4中，所述有效光斑直径的单次增大幅度不大于1μm，焦距每一次下移的微距离较小，以保证钻孔上下均匀。
作为本发明技术方案的进一步改进，还包括位于步骤S5后的步骤S6；
S6、将钻孔后的工件依次进行孔金属化前处理和孔金属化处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的5G高频MPI材料钻孔方法中，在钻孔过程中随着孔的钻进进行了激光钻孔的暂停，从而避免加工能量的持续堆集，最大程度减小热影响效应，避免孔内缩，保证孔型良好。每一步加工后，都会改变一下焦距，只是微调，并不会影响加工效率，其目的主要是为了避免加工能量的持续堆集，最大程度减小热影响效应，并且随着加工的进行，有效加工的最外圈直径逐渐减小，是按照由外往内的加工思路，这样可以最大程度上的避免已加工区域的二次损伤，此加工方法可以很好的改善5G高频MPI带胶材料通孔胶内缩状况。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：
图1是本发明的MPI压合工件的结构图；
图2是本发明的MPI压合工件的钻孔后的结构图；
图3是本发明的工件的钻孔后的孔金属化后的结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
参照图1至图3，一种5G高频MPI材料钻孔方法，包括以下步骤：
S1、将MPI压合工件安装在激光钻孔设备上，对好位置并固定，导入加工文件，进行初步的样品加工焦距测量，加工刀具参数设置，加工对位孔抓点设置。在本实施例中，激光钻孔设备为ESI-5335纳秒级激光钻孔设备。在安装MPI压合工件时，可采用激光钻孔的专用治具安装在加工平台上固定，与MPI压合工件进行对位，通过增加使用激光钻孔的专用治具，得到完全笔直的孔壁，可以得到更加完美的孔型效果。
按照预设参数和加工文件，采用激光在预设焦距下按预设轨迹采用预定的振镜扫描速度和有效光斑直径对MPI压合工件进行圆形钻孔。其中，激光的通断及多棱镜系统的扫描范围、扫描轨迹和均由计算机程序控制和加工文件设定。本实施例中，加工的通孔的孔径为150μm，使用的短脉冲激光器的波长小于400nm，单脉冲能量都小于140μJ，激光器的重复频率为40KHZ-60KHZ。
其中，所述预定的振镜扫描速度为350-354mm/s，合适的振镜扫描速度能够有效的避免加工能量过大能导致对于加工过区域的二次损伤。优选地，本实施例中，预定的所述预定的振镜扫描速度为352mm/s，有效光斑直径为19.5μm，激光头的Z轴高度设置为0mm。
S21、将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-1μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。
减小所述振镜扫描速度和增大有效光斑直径，振镜扫描速度设置为349mm/s，有效光斑直径设置为20μm，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔，本步骤中，圆形加工重复次数为1次。
S31、将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-2μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。
调整所述振镜扫描速度和有效光斑直径至预定值，具体地，振镜扫描速度调整为260mm/s，有效光斑直径调整为70μm，调整完后，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔。本步骤中，在进行圆形钻孔时，同一焦距下进行重复钻孔2次；即同一焦距下重复2次的圆形钻孔，以保证钻孔的平整性。
S41、将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-3μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。调整振镜扫描速度和有效光斑直径，使其小于S21中的振镜扫描速度和大于S21中的有效光斑直径，具体是将振镜扫描速度调整为346mm/s，有效光斑直径调整为20.5μm。
继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔；本步骤中，圆形加工重复次数为1次。
S5、重复步骤S2至S4，直至钻孔完成。例如：
S22、将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-4μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。
减小所述振镜扫描速度和增大有效光斑直径，振镜扫描速度设置为344mm/s，有效光斑直径设置为21μm，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔，本步骤中，圆形加工重复次数为1次。
S32、将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-5μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。
调整所述振镜扫描速度和有效光斑直径至预定值，具体地，振镜扫描速度调整为260mm/s，有效光斑直径调整为70μm，调整完后，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔。本步骤中，在进行圆形钻孔时，同一焦距下进行重复钻孔2次；即同一焦距下重复2次的圆形钻孔，以保证钻孔的平整性。
S42、将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-6μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。调整振镜扫描速度和有效光斑直径，使其小于S22中的振镜扫描速度和大于S22中的有效光斑直径，具体是将振镜扫描速度调整为340mm/s，有效光斑直径调整为22μm。
继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔；本步骤中，圆形加工重复次数为1次。
S23、将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-7μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。
减小所述振镜扫描速度和增大有效光斑直径，振镜扫描速度设置为338mm/s，有效光斑直径设置为22.5μm，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔，本步骤中，圆形加工重复次数为1次。
S33、将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-8μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。
调整所述振镜扫描速度和有效光斑直径至预定值，具体地，振镜扫描速度调整为260mm/s，有效光斑直径调整为70μm，调整完后，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔。本步骤中，在进行圆形钻孔时，同一焦距下进行重复钻孔2次；即同一焦距下重复2次的圆形钻孔，以保证钻孔的平整性。
S43、将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-9μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。调整振镜扫描速度和有效光斑直径，使其小于S23中的振镜扫描速度和大于S23中的有效光斑直径，具体是将振镜扫描速度调整为334mm/s，有效光斑直径调整为23.5μm。
继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔；本步骤中，圆形加工重复次数为1次。
此外，根据不同的孔深，可根据具体情况，重复步骤S23的操作：将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-10μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。
减小所述振镜扫描速度和增大有效光斑直径，振镜扫描速度设置为332mm/s，有效光斑直径设置为24μm，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔，本步骤中，圆形加工重复次数为1次；
将焦距下移一微距离，该微距离为1μm，即此时激光头的Z轴高度为-11μm。焦距下移过程中暂停激光钻孔。
减小所述振镜扫描速度和增大有效光斑直径，振镜扫描速度设置为332mm/s，有效光斑直径设置为24.54μm，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔，本步骤中，圆形加工重复次数为1次。
S6、将钻孔后的工件依次进行孔金属化前处理和孔金属化处理。
上述方案中，在钻孔过程中随着孔的钻进进行了激光钻孔的暂停，从而避免加工能量的持续堆集，最大程度减小热影响效应，避免孔内缩，保证孔型良好。每一步加工后，都会改变一下焦距，只是微调，并不会影响加工效率，其目的主要是为了避免加工能量的持续堆集，最大程度减小热影响效应，并且随着加工的进行，有效加工的最外圈直径逐渐减小，是按照由外往内的加工思路，这样可以最大程度上的避免已加工区域的二次损伤，此加工方法可以很好的改善5G高频MPI带胶材料通孔胶内缩状况。
由上可知，整个加工过程中，焦距每一次下移的微距离相等，都是1μm，焦距每一次下移的微距离相等，以保证钻孔上下均匀。
所述步骤S2和/或S4中，所述振镜扫描速度的单次减小幅度不大于5mm/s。所述步骤S2和/或S4中，所述有效光斑直径的单次增大幅度不大于1μm，焦距每一次下移的微距离较小，以保证钻孔上下均匀。
本发明所述的5G高频MPI材料钻孔方法的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种5G高频MPI材料钻孔方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用激光在预设焦距下按预设轨迹采用预定的振镜扫描速度和有效光斑直径对MPI压合工件进行圆形钻孔；
S2、将焦距下移一微距离，焦距下移过程中暂停激光钻孔；减小所述振镜扫描速度和增大有效光斑直径，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔；
S3、将焦距下移一微距离，焦距下移过程中暂停激光钻孔；分别调整所述振镜扫描速度和有效光斑直径至预定最小值和预定最大值，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔；
S4、将焦距下移一微距离，焦距下移过程中暂停激光钻孔；调整振镜扫描速度和有效光斑直径，使其小于S2中的振镜扫描速度和大于S2中的有效光斑直径，继续采用激光在下移后的焦距下按预设轨迹对所述MPI压合工件进行圆形钻孔；
S5、重复步骤S2至S4，直至钻孔完成。
2.根据权利要求1所述的5G高频MPI材料钻孔方法，其特征在于：步骤S3中，在进行圆形钻孔时，同一焦距下进行重复钻孔2次。
3.根据权利要求1所述的5G高频MPI材料钻孔方法，其特征在于：整个加工过程中，焦距每一次下移的微距离相等。
4.根据权利要求1所述的5G高频MPI材料钻孔方法，其特征在于：所述微距离为1μm。
5.根据权利要求1所述的5G高频MPI材料钻孔方法，其特征在于：步骤S1中，所述预定的振镜扫描速度为350-354mm/s。
6.根据权利要求5所述的5G高频MPI材料钻孔方法，其特征在于：所述预定的振镜扫描速度为352mm/s。
7.根据权利要求1所述的5G高频MPI材料钻孔方法，其特征在于：所述步骤S2和/或S4中，所述振镜扫描速度的减小幅度不大于5mm/s。
8.根据权利要求1所述的5G高频MPI材料钻孔方法，其特征在于：所述步骤S2和/或S4中，所述有效光斑直径的增大幅度不大于1μm。
9.根据权利要求1所述的5G高频MPI材料钻孔方法，其特征在于：以上步骤中，焦距下移时，激光钻孔的暂停时间为40-70微秒。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的5G高频MPI材料钻孔方法，其特征在于：还包括位于步骤S5后的步骤S6；
S6、将钻孔后的工件依次进行孔金属化前处理和孔金属化处理。
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