CN113271729A - 一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法、设备、装置及系统 - Google Patents

一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法、设备、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法、设备、装置及系统，其方法包括，S1，利用第一激光束对第i层材料层进行加工清除，露出第i+1层材料层，形成第一盲孔；S2，利用第二激光束对第一盲孔内的第i+1层材料层进行加工清除，露出第i+2层材料层，形成第二盲孔；S3，令i＝i+2，返回至S1，并以S1和S2为循环体循环执行，直至在电路板上形成通孔；其中，第一激光束的激光加工光斑直径小于30微米，第二激光束的激光加工光斑直径大于50微米；第二激光束的光斑峰值功率密度小于奇数材料层的激光切割破坏阈值，且大于偶数材料层的激光清除破坏阈值。本发明可以解决含各种不同绝缘材料的多层电路板材料的激光通孔钻孔难题。

Description

一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法、设备、装置及系统
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法、设备、装置及系统。
背景技术
软板双面铜箔的叠层结构一般为“铜箔-聚酰亚胺薄膜-铜箔”，比较常见的铜箔厚度有12微米，18微米等，比较常见的聚酰亚胺薄膜厚度有12微米，20微米，25微米等。在软板双面铜箔经过激光通孔钻孔后，会在孔口(入口和出口)和孔内留下残胶物质(聚酰亚胺材料或其高温变性的有机材料)，这些残胶物质是柔性铜箔中聚酰亚胺被激光烧蚀后的产物。在线路板激光通孔钻孔时候，由于铜材料加工需要较高的峰值功率密度，因此一般设计较小的聚焦加工光斑，且光斑比所需要钻的通孔孔径小很多，一般都采用了旋切的方式。由于激光聚焦光斑小，一般是激光焦点在铜箔表面沿着通孔圆周刻槽，槽中间为孤岛，一旦槽刻穿电路板材料后，通孔中间的孤岛材料最终从通孔孔内漏下去。激光在刻槽旋切钻孔的时候，槽内的绝缘材料很容易因为激光聚焦特性不好受到加热，聚酰亚胺材料变性成为残胶，这些残胶在一定时候，会把孔内孤岛材料粘住，使得孔内孤岛(孔内铜箔和绝缘物残留物)掉不下来。聚酰亚胺变性后的材料，具备粘胶特性，激光此时也切不掉这些孔内物质，出现钻孔堵孔。钻孔堵孔是激光软板通孔钻孔领域的一个顽疾，非常头疼，影响产能和成品率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供提供一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法、设备、装置及系统，可以解决含各种不同绝缘材料的多层电路板材料的激光通孔钻孔难题。
第一方面，本发明提供了一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，所述电路板通孔钻孔方法用于对电路板进行钻通孔，令所述电路板由n层材料层叠加构成，其中，n为大于或等于3的奇数，且所述电路板的奇数材料层为导电材料层，所述电路板的偶数材料层为绝缘材料层；
所述电路板通孔钻孔方法包括以下步骤，
S1，利用第一激光束对所述电路板的第i层材料层进行加工清除，露出第i+1层材料层，形成以第i+1层材料层为底的第一盲孔；其中，i的初始值为1，i为奇数，且i＝1,3,…，n；
S2，利用第二激光束对所述S1中形成的第一盲孔内的第i+1层材料层进行加工清除，露出第i+2层材料层，形成以第i+2层材料层为底的第二盲孔；
S3，令i＝i+2，返回至所述S1，并以所述S1和所述S2为循环体循环执行，直至在所述电路板上形成通孔；
其中，所述第一激光束的激光加工光斑直径小于30微米，第二激光束的激光加工光斑直径大于50微米；第二激光束的光斑峰值功率密度小于奇数材料层的激光切割破坏阈值，且大于偶数材料层的激光清除破坏阈值。
第二方面，本发明提供了一种避免堵孔的电路板通孔钻孔设备，所述电路板通孔钻孔设备应用于上述所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法；
所述电路板通孔钻孔设备包括用于发射第一激光束的第一激光发射器和用于发射第二激光束的第二激光发射器，还包括激光合束器和振镜扫描与平场聚焦装置，所述第一激光发射器的发射端以及第二激光发射器的发射端均与所述激光合束器的接收端光路连接，所述激光合束器的输出端与所述振镜扫描与平场聚焦装置的输入端通过光路连接，所述振镜扫描与平场聚焦装置的输出端用于输出组合激光束；
所述组合激光束用于对电路板进行钻通孔加工，所述电路板由n层材料层叠加构成，其中，n为大于或等于3的奇数，且所述电路板的奇数材料层为导电材料层，所述电路板的偶数材料层为绝缘材料层；
具体的，所述组合激光束中包含第一激光束和第二激光束；
所述组合激光束中的第一激光束用于对所述电路板的第i层材料层进行加工清除，露出第i+1层材料层，形成以第i+1层材料层为底的第一盲孔；其中，i的初始值为1，i为奇数，且i＝1,3,…，n；
所述组合激光束中的第二激光束用于对所述第一盲孔内的第i+1层材料层进行加工清除，露出第i+2层材料层，形成以第i+2层材料层为底的第二盲孔；
所述组合激光束中的第一激光束和第二激光束按照各自的功能在所述电路板上进行逐层加工，直至在所述电路板上形成通孔；
其中，组合激光束中的所述第一激光束的激光加工光斑直径小于30微米，组合激光束中的第二激光束的激光加工光斑直径大于50微米；在所述组合激光束中，第二激光束的光斑峰值功率密度小于奇数材料层的激光切割破坏阈值，且大于偶数材料层的激光清除破坏阈值。
第三方面，本发明提供了一种避免堵孔的电路板通孔钻孔装置，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现如上述所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法。
第四方面，本发明提供了一种避免堵孔的电路板通孔钻孔系统，所述电路板通孔钻孔系统包括机台，还包括如上述所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔设备以及如上述所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔装置，所述电路板通孔钻孔装置与所述电路板通孔钻孔设备电连接；
所述机台，其用于承载待加工的电路板；
所述电路板通孔钻孔设备，其用于输出组合激光束；
所述电路板通孔钻孔装置，其用于控制所述电路板通孔钻孔设备输出的组合激光束执行如上述所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，完成对所述机台上放置的电路板的通孔钻孔加工。
本发明的有益效果是：在本发明一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法、设备、装置及系统中，第一激光束激光加工的激光光斑比较小(必须有一定激光峰值功率密度才能汽化掉金属)，峰值功率高，可以高效解决导电材料层材料清除加工；第一激光束如果用来清除第二层绝缘材料，它一定会直接击穿第三层材料，无法做到对通孔孔内的绝缘材料实施彻底清除(需要用大光斑打扫卫生式的清除)。第二激光束可以设计相对大的光斑，高效解决电路板通孔孔内绝缘材料的清除，使得第一激光束清除第二盲孔孔底导电材料层形成通孔时候，孔内没有绝缘材料的存在，不会使得导电材料层中的材料被粘附在孔内或孔口，绝缘材料残渣残也没有可能存在在孔内或孔口，完美解决电路板通孔钻孔堵孔的行业痛点。
附图说明
图1为由3层材料层构成的电路板的结构示意图；
图2为采用传统方法对电路板的第1层材料层进行钻孔后形成的结构示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为截面图；
图3为采用传统方法对电路板的第2层材料层进行钻孔后形成的结构示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为截面图；
图4为采用传统方法对电路板的第3层材料层进行钻孔后形成的结构示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为截面图；
图5为本发明一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法的流程图；
图6为采用本发明的通孔钻孔方法对电路板的第1层材料层进行钻孔后形成的结构示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为截面图；
图7为采用本发明的通孔钻孔方法对电路板的第2层材料层进行钻孔后形成的结构示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为截面图；
图8为采用本发明的通孔钻孔方法对电路板的第3层材料层进行钻孔后形成的结构示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为截面图；
图9为本发明一种避免堵孔的电路板通孔钻孔设备的结构框图；
图10为本发明一种避免堵孔的电路板通孔钻孔系统的结构框图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、第1层材料层，2、第2层材料层，3、第3层材料层，4、槽孔，5、孤岛，11、第一盲孔，21、第二盲孔，31、通孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
传统的电路板一般由多层导电材料层和多层绝缘材料层间隔叠加构成的多层结构，假设电路板由n层材料层叠加构成，其中，n为大于或等于3的奇数，且所述电路板的奇数材料层为导电材料层，所述电路板的偶数材料层为绝缘材料层。
图1为一种由3层材料层构成的电路板的结构示意图，在所述电路板中，由上至下依次为第1层材料层1、第2层材料层2和第3层材料层3；其中：第1层材料层1为导电材料层，其具体是厚度为12微米的铜箔；第2层材料层2为绝缘材料层，其具体是厚度为25微米的聚酰亚胺薄膜；3层材料层3也为导电材料层，其具体是厚度为12微米的铜箔。
在对图1所示的电路板钻通孔时，传统的激光通孔钻孔采用旋切钻孔，激光焦点旋切形成圆环形的槽孔，如图2所示，激光焦点在第1层材料层1上旋切的过程中形成槽孔4和孤岛5，此时孤岛5包含第1层材料层1；激光焦点继续在图2所示的槽孔4内旋切，槽孔4会加深，形成如图3所示的结构，此时孤岛5包含第1层材料层1和第2层材料层2；激光继续在图3所示的槽孔4内旋切，槽孔4贯穿后，孤岛5失去支撑就掉落下去，而后槽孔4形成通孔，形成如图4所示的结构。在图3至图4所示的加工过程中，一旦槽孔4内绝缘材料发生受热变性，就会把孤岛5粘附在孔内，形成堵孔。
在实际通孔钻孔应用中，经常会因为几万通孔中存在几个孔堵孔，需要所有孔都增加若干圈数旋切，极大降低了通孔钻孔效率。这是在激光钻孔机激光聚焦状态良好的前提下临时可行勉强进行钻孔生产的情形。总之在设备状态好的时候，增加旋切圈数可以一定程度解决一些通孔钻孔堵孔，但也极大的降低了生产效率，且堵孔随时重新出现(激光模式越来越差，第二层材料受热后变性程度越来越严重，形成粘胶，粘附力持续增强最终堵孔，增加旋切圈数也不起作用)。
在实际卷对卷通孔钻孔应用于中，放卷料机安装有铜箔卷料，该铜箔卷料与收卷料机连接，中间部分位于激光钻孔机工作台面，激光钻孔机钻孔的时候将铜箔吸附在台面钻孔，钻孔完毕后解除台面吸附，收卷料机将铜箔卷起，最终形成钻好孔的一卷料。实际通孔钻孔应用中，图4所示的孤岛5，虽然离开原有位置并形成通孔，但是漏下的孤岛5的铜箔经常粘附在通孔出口附近，卷料机收卷料的过程中，这些孤岛5的铜箔也被压入卷料，形成压痕，这些压痕对于后续电路电镀而言是极大的缺陷，是不允许的。收放卷料机铜箔压痕是激光通孔钻孔的顽疾，到目前为止没有很好的解决办法，只能在收卷料机收料机前面加一到二个粘胶辊，将卷料上粘附的铜皮碎屑粘附到粘胶辊上，减少铜箔收卷料的压痕，至今无法避免铜箔卷料收料压痕。
在在实际通孔钻孔应用中，由于图4所示的槽孔4中的残余的绝缘材料和孤岛5中的绝缘材料会部分粘附在通孔孔内或者孔口甚至第1层材料层1和第3层材料层3的表面，因此增加等离子体清洗一般为激光通孔钻孔后的标准工序。
基于上述所述的传统激光钻通孔引起的各种缺陷问题，本发明提供了一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法、设备、装置及系统。
实施例一：
一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，所述电路板通孔钻孔方法用于对电路板进行钻通孔，令所述电路板由n层材料层叠加构成，其中，n为大于或等于3的奇数，且所述电路板的奇数材料层为导电材料层，所述电路板的偶数材料层为绝缘材料层；采用第一激光束和第二激光束对该电路板进行激光通孔钻孔，其中，所述第一激光束的激光加工光斑直径小于30微米，第二激光束的激光加工光斑直径大于50微米；第二激光束的光斑峰值功率密度小于奇数材料层的激光切割破坏阈值，且大于偶数材料层的激光清除破坏阈值。
如图5所示，所述电路板通孔钻孔方法包括以下步骤，
S1，利用第一激光束对所述电路板的第i层材料层进行加工清除，露出第i+1层材料层，形成以第i+1层材料层为底的第一盲孔；其中，i的初始值为1，i为奇数，且i＝1,3,…，n；
S2，利用第二激光束对所述S1中形成的第一盲孔内的第i+1层材料层进行加工清除，露出第i+2层材料层，形成以第i+2层材料层为底的第二盲孔；
S3，令i＝i+2，返回至所述S1，并以所述S1和所述S2为循环体循环执行，直至在所述电路板上形成通孔。
当n＝3时，在循环体中执行的过程为所述S1；当n＝5时，在循环体中执行的过程为S1→S2→S1；当n＝5时，在循环体中执行的过程为S1→S2→S1→S2→S1；也就是说，电路板每增加两层材料层时，循环体中的执行的过程就会增加一次S2→S1的循环过程。
在本具体实施例中，利用本发明的方法对图1所示的电路板进行加工的具体步骤如下：
第一步，利用第一激光束对所述电路板的第1层材料层1进行加工清除，露出第2层材料层2，形成以第2层材料层2为底的第一盲孔；
第二步，利用第二激光束对第一盲孔内露出的第2层材料层2进行加工清除，露出第3层材料层3，形成以第3层材料层3为底的第二盲孔；
第三步，利用第一激光束对第二盲孔内露出的第3层材料层3进行加工清除，形成通孔。
在本实施例中，第1层材料层1为导电材料层，其具体是厚度为12微米的铜箔；第2层材料层2为绝缘材料层，其具体是厚度为25微米的聚酰亚胺薄膜；3层材料层3也为导电材料层，其具体是厚度为12微米的铜箔。
在本实施例中，第一激光束，波长355纳米，100千赫兹在在电路板表面激光平均功率15瓦，脉冲宽度30纳秒，聚焦光斑20微米。
在本实施例中，第二激光束，波长355纳米，100千赫兹在在电路板表面激光平均功率8瓦，脉冲宽度28纳秒，落在电路板表面激光光斑100微米。
第一激光束对图1所示电路板第1层材料层1铣削加工出100微米孔，露出第2层材料层2，形成以第2层材料层2为底的第一盲孔11，加工后的具体结构如图6所示。
第二激光束对图6中第一盲孔11底部的第2层材料层2进行清洗加工，第二激光束在第一盲孔11内进行冲孔或者旋切扫描加工，获得第二盲孔21，露出第3层材料层3，加工后的具体结构如图7所示。
第一激光束对图7中第二盲孔21底部进行旋切加工，获得通孔31，加工后的具体结构如图8所示。
本发明的核心点在于，用盲孔钻孔的方式实现不堵孔的通孔钻孔，确保形成通孔前的盲孔孔内没有绝缘材料，没有绝缘材料就不会形成通孔堵孔，“皮之不存，毛将焉附”。单层纯铜箔激光旋切不会通孔堵孔，而含有绝缘层的三明治结构的软板铜箔，激光通孔钻孔则非常容易堵孔，需要激光设备处于非常好的状态，其重要的原因在于软板铜箔中含有绝缘材料，这些绝缘材料在激光旋切铜箔的时候受热变性，没有充分碳化，从而形成胶状物，形成堵孔。小激光光斑很容易击穿电路板，没有被激光汽化的绝缘材料很容易残留在孔口和孔内，小光斑高峰值功率激光难以清除孔内绝缘物质，需要大光斑清扫才可以高效清除孔底绝缘材料。因此本发明采用了第一激光束(小光斑高峰值功率密度)清除第一层导电层材料，并且特意在激光通孔钻孔过程中，先设计了盲孔加工，第二激光束(大光斑低峰值功率密度)清除盲孔孔底绝缘材料且不会击穿所形成的盲孔，确保盲孔孔内没有绝缘材料残留，再由第一激光束继续完成通孔加工，实现不堵孔的激光通孔钻孔。
在其他实施例中，电路板可能不止三层材料，所述电路板还有第四层材料层和第五层材料层，所述第四层材料层为绝缘材料层，所述第五层材料层为导电材料层；本发明方法还包括如下步骤：
第一激光束加工完毕第三层材料层后，露出第四层材料层，形成以第四层材料层为底第三盲孔；
第二激光束对第三盲孔内的第四层材料层进行加工清除，形成以第五层材料为底的第四盲孔；
第一激光束对第四盲孔内的第五层材料层进行加工清除，形成通孔。
所述第二激光束激光加工光斑的峰值功率密度小于第五层材料的激光破坏阈值，大于第四层材料的激光破坏阈值。
如果电路板还有更多的结构层次，依次类推加工，直到形成通孔。
采用本发明的方法，可以实现更多层线路板的不堵孔激光通孔钻孔。
优选的，所述第一激光束在对奇数材料层进行加工清除时，还对对应下一层的偶数材料层进行部分清除；其中，部分清除为不完全清除。
由于最终目标是通孔钻孔，因此，第一激光束可以穿过第二层材料层(绝缘材料层)，只要第三层材料层没有脱落，为第二步的第二激光束彻底清扫绝缘层材料，形成第二盲孔提供条件即可。如果不提供盲孔条件，孔内残渣可能漏到通孔出口处堵住孔口，第二激光束对于清除通孔出口的残渣就无能为力。具体而言，第一盲孔的实质，就是“盲孔“形式的”“枪膛”“炮膛”，“第一盲孔”里面的绝缘层材料(第二层材料层2)就相当于“火药”，第二激光束对充当“枪膛”“炮膛”的第一盲孔金属部分没有伤害力，但是可以对绝缘材料(第二层材料层2)汽化点火，形成等离子体，由于“枪膛”“炮膛”的作用，这个等离子体喷射方向是由第一盲孔孔底向孔口方向喷射，直到形成第二盲孔，第二盲孔孔内已无绝缘材料的存在，全部被第二激光光束汽化干净。这就是为什么本发明技术方案一定需要形成盲孔，在清除盲孔孔内绝缘材料的时候，盲孔金属孔底必须存在。这与传统的激光通孔钻孔完全不同，传统的激光通孔钻孔是从第一层材料一直旋切到第三层材料，直到切穿，并使得旋切轨迹内部的孤岛5离开原来位置形成通孔。
下面还介绍本发明方法的另一种实施例。
第一步，第一激光束，激光焦点直径15微米，激光脉冲重复频率60KHz，激光平均功率6瓦，355纳米波长，脉冲宽度25纳秒，旋切完成第一层材料层，第一层材料层中的材料(导电材料铜)清除，孔口直径30微米，形成第一盲孔，露出第二层材料层(介质聚酰亚胺薄膜)。
第二步，第二激光束，激光焦点落在第一盲孔处的光斑直径100微米，激光脉冲重复频率100KHz，激光平均功率8瓦，355纳米波长，脉冲宽度30纳秒，直接在第一盲孔处冲孔100微秒，形成第二盲孔，露出第三层材料层(铜箔)。所谓的冲孔，就是激光光束相对铜箔不运动，直接出光冲击电路板待加工区域。
第三步，第一激光光束，直接按照加工第一层材料的参数，将第二盲孔孔底旋切穿孔，形成通孔。
目前，柔性线路板的生产流程一般为，激光通孔钻孔----等离子体清洗----微蚀刻-----其他后道工序，其中等离子体清洗非常麻烦，成本也非常高，一直是柔性线路板领域头疼的一道工序。由于在第二步的时候，第二盲孔孔内已经没有聚酰亚胺薄膜材料残留，第三步加工铜箔也不会产生胶性物质，因此，这种方式通孔钻孔不会产生堵孔，且同时完成了洁净钻孔，激光清洗很干净。
优选的，所述第二激光束还同时参与所述第一激光束的加工过程，在所述第一激光束对偶数材料层进行部分清除后，所述第二激光束对该偶数材料层进行完全清除。
为了彻底对第二盲孔内的绝缘材料实施清除，第二激光束可以对第二盲孔孔底材料熔融加工，由于是最终形成通孔，第二盲孔孔底的熔融材料也会被切除。
优选的，所述导电材料层中的导电材料包含铜，所述绝缘材料层中的绝缘材料包含聚酰亚胺和/或胶。
这是最常见的使用量最大的软板双面铜箔材料，也是这种材料比较容易发生激光通孔钻孔堵孔。采用本发明方法，可以实现这些材料的激光通孔钻孔不堵孔的效果。
优选的，所述第一激光束与第二激光束形成组合激光束，在所述组合激光束中，所述第一激光光束的激光加工光斑与所述第二激光光束的激光加工光斑的离散度在预设范围内(重合或基本重合)；通过控制所述第一激光束和所述第二激光束的出光时序来对所述电路板进行钻通孔加工。
在所述组合激光焦点中，所述第一激光束激光焦点和所述第二激光束激光焦点在垂直于光束传输方向的平面内离散度小于30毫米，最好是第一激光束光斑与第二激光束光斑中心同心或者基本同心，这样对同一个孔位加工的时候，光束出光加工切换比较高效准确。
本发明的技术方案，需要先加工第一盲孔和第二盲孔，组合激光焦点比较容易高效实现本技术方案。
具体地，第一激光束在第一层材料层上进行铣削的时候，第二激光束可以对第一层材料层加热，提升第一层材料层对第一激光束的吸收率和吸收稳定性。更具体地，第一激光束对第一层材料层进行刻槽加工，如图2所示槽孔4，第二激光束沿着槽孔4进行扫描，槽孔4外侧材料受热后，热量经第一层材料层表层导走，而槽孔4内侧材料受热后，热量无法散开，加上槽孔4内激光等离子体冲击，可以高效形成第一盲孔11。
具体地，第一激光束在对第二盲孔21孔底第三层材料层上进行旋切时候，第二激光束可以对第三层材料层加热，提升第三层材料层对第一激光束的吸收率和吸收稳定性。更进一步，第二激光束同步对通孔孔口第一层材料层和第二盲孔孔底的第三层材料层进行激光清洗，彻底保障了激光洁净钻孔成果。
实施例二：
基于上述一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，本发明还提供一种避免堵孔的电路板通孔钻孔设备。
所述一种避免堵孔的电路板通孔钻孔设备应用于上述所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法；
如图9所示，所述电路板通孔钻孔设备包括用于发射第一激光束的第一激光发射器和用于发射第二激光束的第二激光发射器，还包括激光合束器和振镜扫描与平场聚焦装置，所述第一激光发射器的发射端以及第二激光发射器的发射端均与所述激光合束器的接收端光路连接，所述激光合束器的输出端与所述振镜扫描与平场聚焦装置的输入端通过光路连接，所述振镜扫描与平场聚焦装置的输出端用于输出组合激光束；
所述组合激光束用于对电路板进行钻通孔加工，所述电路板由n层材料层叠加构成，其中，n为大于或等于3的奇数，且所述电路板的奇数材料层为导电材料层，所述电路板的偶数材料层为绝缘材料层；
具体的，所述组合激光束中包含第一激光束和第二激光束；
所述组合激光束中的第一激光束用于对所述电路板的第i层材料层进行加工清除，露出第i+1层材料层，形成以第i+1层材料层为底的第一盲孔；其中，i的初始值为1，i为奇数，且i＝1,3,…，n；
所述组合激光束中的第二激光束用于对所述第一盲孔内的第i+1层材料层进行加工清除，露出第i+2层材料层，形成以第i+2层材料层为底的第二盲孔；
所述组合激光束中的第一激光束和第二激光束按照各自的功能在所述电路板上进行逐层加工，直至在所述电路板上形成通孔；
其中，组合激光束中的所述第一激光束的激光加工光斑直径小于30微米，组合激光束中的第二激光束的激光加工光斑直径大于50微米；在所述组合激光束中，第二激光束的光斑峰值功率密度小于奇数材料层的激光切割破坏阈值，且大于偶数材料层的激光清除破坏阈值。
本发明采用第一激光束和第二激光束进行激光合束并经过同一套振镜扫描与平场聚焦装置聚焦后，构建组合激光焦点。
优选的，所述组合激光束中的第一激光束用于对奇数材料层进行加工清除时，还用于对对应下一层的偶数材料层进行部分清除；其中，部分清除为不完全清除；
或/和，
所述组合激光束中的第二激光束还用于同时参与所述第一激光束加工过程，在所述第一激光束对偶数材料层进行部分清除时，所述第二激光束具体用于对该偶数材料层进行完全清除。
本发明设备的优选方案可以提升第一激光束对电路板导电材料的加工效率，第二激光束对导电材料可以起到加热效应，高温的导电层对第一激光束的吸收会更稳定，吸收效率也更高。为了彻底对第二盲孔内的绝缘材料实施清除，第二激光束可以对第二盲孔孔底材料熔融加工，由于是最终形成通孔，第二盲孔孔底的熔融材料也会被切除。
实施例三：
基于上述一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，本发明还提供一种避免堵孔的电路板通孔钻孔装置，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现上面所述的一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法。
实施例四：
基于上述一种避免堵孔的电路板通孔钻孔设备及装置，本发明还提供避免堵孔的电路板通孔钻孔系统。
如图10所示，一种避免堵孔的电路板通孔钻孔系统，包括机台，还包括如上述所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔设备以及如上述所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔装置，所述电路板通孔钻孔装置与所述电路板通孔钻孔设备电连接；
所述机台，其用于承载待加工的电路板；
所述电路板通孔钻孔设备，其用于输出组合激光束；
所述电路板通孔钻孔装置，其用于控制所述电路板通孔钻孔设备输出的组合激光束执行如上述所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，完成对所述机台上放置的电路板的通孔钻孔加工。
具体地，该避免堵孔的电路板通孔钻孔系统还可包括必要的用于对准的拍摄装置、位移装置和光路装置等。
本发明的不堵孔通孔钻孔的技术方案，相比传统的旋切刻槽通孔钻孔，存在以下优势：
1、避免堵孔
本发明在完成通孔钻孔前，先形成第一盲孔，采用第二激光束彻底清除第一盲孔孔内绝缘材料，形成第二盲孔，使得第一激光束将第二盲孔切穿形成通孔的时候，孔内已无粘附材料，因而避免了传统通孔钻孔方式的堵孔现象。
2、洁净钻孔
本发明第二盲孔孔内已无绝缘材料，在第一激光束将第二盲孔旋切完毕的时候，通孔孔内与孔口均已洁净，不再需要等离子体清洗，减少了传统软板生产工序成本很高的等离子体清洗工序。
3、高效钻孔
本发明在第一激光束旋切第三层材料层的时候，已经避开了第二层材料层，传统的激光通孔钻孔中第二层材料层在通孔孔内或孔口粘附铜皮残屑的现象已经不存在，不需要额外对所有孔都增加若干圈数保障全部孔都钻穿，因此本发明方案有明显提高钻孔效率的作用。
4、避免卷料压痕
本发明在第一激光束旋切第三层材料层的时候，已经避开了第二层材料层，传统的激光通孔钻孔中铜箔卷料表面粘附铜皮残屑的现象已经不存在，避免了卷对卷中的卷料压痕的顽疾。
5、对钻孔激光聚焦质量要求下降
传统的激光通孔钻孔，如果钻孔激光聚焦质量下降，会直接加大图4中槽孔4内外侧的激光加热绝缘材料(第2层材料层2)的程度，导致大量堵孔，通孔钻不穿的现象。对于本发明而言，第一激光束如果聚焦质量下降，对第一层材料加工时不存在绝缘材料，因此可以对第1层材料层1进行有效加工，无障碍形成第一盲孔11；第二激光束对第一盲孔11孔内绝缘材料(第2层材料层2)进行清除汽化加工时候，由于绝缘材料清洗加工阈值低，对第二激光束聚焦质量要求不高，因此第二盲孔21也非常容易加工完成；第二激光束在第二盲孔21孔底材料(第3层材料层3)进行加工，由于同样不存在绝缘材料，因此可以对第二盲孔21孔底的第3层材料层3进行有效加工，无障碍形成通孔31。由此可以看出，由于第一激光束加工第一层材料层1和第三层材料层3的时候，不存在第2层材料层2(绝缘材料)参与激光与物质相互作用，因此也不存在第一激光束对待加工通孔孔内绝缘材料的加热，因此对第一激光束聚焦质量要求降低，大大延长激光钻孔机保养周期，降低了激光钻孔机维护成本。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，其特征在于：所述电路板通孔钻孔方法用于对电路板进行钻通孔，令所述电路板由n层材料层叠加构成，其中，n为大于或等于3的奇数，且所述电路板的奇数材料层为导电材料层，所述电路板的偶数材料层为绝缘材料层；
所述电路板通孔钻孔方法包括以下步骤，
S1，利用第一激光束对所述电路板的第i层材料层进行加工清除，露出第i+1层材料层，形成以第i+1层材料层为底的第一盲孔；其中，i的初始值为1，i为奇数，且i＝1,3,…，n；
S2，利用第二激光束对所述S1中形成的第一盲孔内的第i+1层材料层进行加工清除，露出第i+2层材料层，形成以第i+2层材料层为底的第二盲孔；
S3，令i＝i+2，返回至所述S1，并以所述S1和所述S2为循环体循环执行，直至在所述电路板上形成通孔；
其中，所述第一激光束的激光加工光斑直径小于30微米，第二激光束的激光加工光斑直径大于50微米；第二激光束的光斑峰值功率密度小于奇数材料层的激光切割破坏阈值，且大于偶数材料层的激光清除破坏阈值。
2.根据权利要求1所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，其特征在于：所述第一激光束在对奇数材料层进行加工清除时，还对对应下一层的偶数材料层进行部分清除；其中，部分清除为不完全清除。
3.根据权利要求2所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，其特征在于：所述第二激光束还同时参与所述第一激光束的加工过程，在所述第一激光束对偶数材料层进行部分清除后，所述第二激光束对该偶数材料层进行完全清除。
4.根据权利要求1至3任一项所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，其特征在于：所述导电材料层中的导电材料包含铜，所述绝缘材料层中的绝缘材料包含聚酰亚胺和/或胶。
5.根据权利要求1至3任一项所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，其特征在于：所述第一激光束与第二激光束形成组合激光束，在所述组合激光束中，所述第一激光光束的激光加工光斑与所述第二激光光束的激光加工光斑的离散度在预设范围内；通过控制所述第一激光束和所述第二激光束的出光时序来对所述电路板进行钻通孔加工。
6.根据权利要求5所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，其特征在于：所述第一激光光束的激光加工光斑与所述第二激光光束的激光加工光斑的离散度小于30微米。
7.一种避免堵孔的电路板通孔钻孔设备，其特征在于：所述电路板通孔钻孔设备应用于权利要求1至6任一项所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法；
所述电路板通孔钻孔设备包括用于发射第一激光束的第一激光发射器和用于发射第二激光束的第二激光发射器，还包括激光合束器和振镜扫描与平场聚焦装置，所述第一激光发射器的发射端以及第二激光发射器的发射端均与所述激光合束器的接收端光路连接，所述激光合束器的输出端与所述振镜扫描与平场聚焦装置的输入端通过光路连接，所述振镜扫描与平场聚焦装置的输出端用于输出组合激光束；
所述组合激光束用于对电路板进行钻通孔加工，所述电路板由n层材料层叠加构成，其中，n为大于或等于3的奇数，且所述电路板的奇数材料层为导电材料层，所述电路板的偶数材料层为绝缘材料层；
具体的，所述组合激光束中包含第一激光束和第二激光束；
所述组合激光束中的第一激光束用于对所述电路板的第i层材料层进行加工清除，露出第i+1层材料层，形成以第i+1层材料层为底的第一盲孔；其中，i的初始值为1，i为奇数，且i＝1,3,…，n；
所述组合激光束中的第二激光束用于对所述第一盲孔内的第i+1层材料层进行加工清除，露出第i+2层材料层，形成以第i+2层材料层为底的第二盲孔；
所述组合激光束中的第一激光束和第二激光束按照各自的功能在所述电路板上进行逐层加工，直至在所述电路板上形成通孔；
其中，组合激光束中的所述第一激光束的激光加工光斑直径小于30微米，组合激光束中的第二激光束的激光加工光斑直径大于50微米；在所述组合激光束中，第二激光束的光斑峰值功率密度小于奇数材料层的激光切割破坏阈值，且大于偶数材料层的激光清除破坏阈值。
8.根据权利要求7所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔设备，其特征在于：所述组合激光束中的第一激光束用于对奇数材料层进行加工清除时，还用于对对应下一层的偶数材料层进行部分清除；其中，部分清除为不完全清除；
或/和，
所述组合激光束中的第二激光束还用于同时参与所述第一激光束加工过程，在所述第一激光束对偶数材料层进行部分清除后，所述第二激光束具体用于对该偶数材料层进行完全清除。
9.一种避免堵孔的电路板通孔钻孔装置，其特征在于：包括处理器、存储器和存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现如权利要求1至6任一项所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法。
10.一种避免堵孔的电路板通孔钻孔系统，其特征在于：包括机台，还包括如权利要求7或8所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔设备以及如权利要求9所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔装置，所述电路板通孔钻孔装置与所述电路板通孔钻孔设备电连接；
所述机台，其用于承载待加工的电路板；
所述电路板通孔钻孔设备，其用于输出组合激光束；
所述电路板通孔钻孔装置，其用于控制所述电路板通孔钻孔设备输出的组合激光束执行如权利要求1至6任一项所述的避免堵孔的电路板通孔钻孔方法，完成对所述机台上放置的电路板的通孔钻孔加工。
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