CN113369719B - 用于led载板的激光打孔方法 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种用于LED载板的激光打孔方法。该方法还包括：一种用于LED载板的激光打孔装置。为解决现有技术的LED载板制造过程中，CO2激光钻通孔时易导致通孔发生形变和钻通孔所需的工序繁杂问题。本申请提供的方案，能够通过CO2激光和皮秒激光分别进行盲孔和通孔的钻孔操作，从而实现同一工序中多种过孔的钻孔，减少了多次电镀填孔和减铜工序，简化了PCB板的钻孔工序，降低了生产成本。

Description

用于LED载板的激光打孔方法

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种用于LED载板的激光打孔方法。

背景技术

近年来，Mini LED显示技术的研究炙手可热，其技术特征是LED灯珠之间的间距小于1.5mm，大于0.3mm。因此对运用于Mini LED载板的小间距钻孔技术提出了更高的要求。

在现有技术背景下，LED灯珠间距在p0.7级(即，0.7mm)以下时，一般使用的是激光工艺对载板进行钻孔，激光在待钻孔区域上的光斑等于待钻孔的孔径，通过激光的烧蚀实现钻孔。

为了提高钻孔后的电镀填孔成功率，过孔的厚径比设置在1:3至1:4中。过孔的厚径比越大，电镀填孔的难度越高。厚径比超出合理范围的过孔在电镀填孔时，因为电镀药水无法有效进入孔内，导致过孔中出现断路。

P0.7级Mini LED灯珠的载板过孔孔径范围在70至80微米。根据厚径比的要求，载板厚度需要在210mm至320mm以提高电镀填孔的孔铜沉积效果。

而现有技术中，CO2激光工艺对厚度大于0.2mm的载板钻通孔时，脉冲时间过长，极易导致通孔发生形变，从而影响LED载板的性能。因此，在使用CO2激光工艺进行钻通孔时为了避免形变，需要在载板的层压工序前，分别对各基板进行钻通孔，最后通过各基板的通孔对孔层压，组合成载板通孔。

现有技术流程为：先将合成载板的芯板层进行第一次的打孔，对芯板层进行电路刻蚀后，合成4层结构的载板。最后对载板进行第二次的打孔。通过两个或两个以上孔深小于0.2mm孔位重叠，合成孔深大于0.2mm的载板导通孔。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种用于LED封装的电路板制造方法，该方法简化了生产工艺流程，减少了一次镀铜工序，节省了电镀材料的损耗和浪费；不需要对基板进行对孔层压操作，降低了基板压合工序中的精度要求。

本申请第一方面提供一种用于LED载板的激光打孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待打孔的PCB板数据，所述PCB板包括：PCB板厚度、待钻孔的孔深、待钻孔的孔心位置和待钻孔的孔径；

根据所述待钻孔的孔深选择PCB打孔装置的打孔模式，所述打孔模式包括：

若所述待钻孔的孔深等于所述PCB板厚度，则确定所述待钻孔为通孔，使用皮秒激光在PCB板上对待钻孔的孔心位置进行钻通孔，所述皮秒激光照射于PCB板的光斑直径等于所述待钻孔的孔径；

若所述待钻孔的孔深小于所述PCB板厚度，则确定所述待钻孔为盲孔，使用CO2激光在PCB板上对待钻孔的孔心位置进行钻盲孔，所述CO2激光照射于所述PCB板的光斑直径等于所述待钻孔的孔径。

进一步的，所述PCB板包括：铜层和绝缘层。

进一步的，所述PCB板为铜层和绝缘层交叠层压的4层电路板，所述4层电路板的厚度范围在0.2mm至0.3mm。

进一步的，所述通孔用于实现任意第1至4层电路的电连接。

进一步的，所述盲孔用于实现第1至2层电路或第3至4层电路的电连接。

进一步的，所述待钻孔的孔径为70μm至80μm。

进一步的，所述待钻孔的孔心位置之间最大间距为0.7mm。

本申请第二方面提供一种用于LED载板的激光打孔装置，其特征在于：包括基座和安装于基座上的移动平台和激光源；

所述激光源能够发射出皮秒激光和CO2激光；

所述皮秒激光和所述CO2激光射出的光束均照射于所述移动平台上，所述移动平台能够相对于所述皮秒激光和所述CO2激光进行水平移动，使所述皮秒激光和所述CO2激光能够照射在所述移动平台上的同一点。

进一步的，所述移动平台还包括：翻转机构。

所述翻转机构能够将所述PCB板的当前钻孔面由第一钻孔面翻转为第二钻孔面，使得CO2激光能够进行所述PCB板的第3至4层盲孔的钻孔处理。

进一步的，所述激光源通过升降机构安装于基座，所述升降机构由竖直固定于基座的Z轴滑轨和电机驱动的滑块构成。

所述激光源固定安装于滑块并随滑块沿Z轴滑轨竖直运动；

所述一种用于LED载板的激光打孔装置还包括控制模块，所述控制模块分别与所述激光源、所述移动平台和所述升降机构通信连接；

所述控制模块通过对所述激光源、所述移动平台和所述升降机构发送指令，操控激光源启动或关闭，及所述激光源射出激光的参数；所述控制模块通过对所述移动平台发送指令，控制所述移动平台承载PCB板水平移动。

本方案通过CO2激光工艺和皮秒激光工艺的组合，在芯板层线路蚀刻后进行压合制作载板，使用CO2激光工艺加工孔深范围在0.1mm至0.2mm的盲孔，再使用皮秒激光工艺对载板加工0.2mm至0.3mmd的通孔。在保证载板性能良好的条件下，通过CO2激光工艺和皮秒激光工艺的组合，实现了0.3mm厚度的Mini LED载板的导通孔加工。本方案只需进行一次电镀填孔处理，缩减了加工工序，减少了生产成本；避免了需要对两部分电路板的进行精确对孔的操作，降低了生产难度。同时避免了由于多工序造成的不良率高的问题，减少了出错的空间。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本申请实施例示出的一种用于LED载板的激光打孔方法的流程示意图；

图2是本申请实施例示出的一种用于LED载板生产流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现有技术背景下，Mini LED显示技术是通过多个微小的LED灯珠按照一定的排列方式组合成发光阵列的技术。随着Mini LED技术的发展，显示屏的ppi值不断提高，也就意味着，在每英寸电路板上，LED灯珠数量和过孔数量随之增加。因此，在目前p0.7级Mini LED灯珠载板中，过孔的孔径分布在70微米至80微米，为了过孔能够实现LED灯珠与载板内部电路的电连接，过孔的厚径比也就分布在210微米至320微米。

现有技术下采用的CO2激光工艺钻通孔时，为了防止电路板出现过孔形变，需要先对各层板进行CO2激光钻通孔，通孔第一次电镀填孔，各层板线路蚀刻，再通过各层板的对孔压合实现厚度大于0.2mm的载板通孔制作。压合载板后，还需要对载板进行盲孔钻孔，第二次电镀填孔和线路蚀刻。

可以看出，现有技术工序复杂，分别在钻通孔和钻盲孔时进行了两次电镀填孔和两次的减铜操作，造成了成本上升、生产时间过长的不良效果。

针对上述问题，本申请实施例提供一种用于LED载板的激光打孔方法，能够对压合后的载板同时进行钻盲孔和钻通孔，从而免去了多次打孔造成的多次电镀填孔、减铜和对孔工序。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

实施例一

图1是本申请实施例示出的一种用于LED载板的激光打孔方法。

参见图1，该技术方案包括以下步骤：

101、获取待打孔的PCB板数据；

获取所述待打孔的PCB板数据包括：PCB板厚度、待钻孔的孔深、待钻孔的孔心位置和待钻孔的孔径。

102、处理待打孔的PCB板数据；

根据所述待打孔的PCB板数据，比较各待钻孔的孔深和PCB板厚度，确定所述待钻孔是盲孔或者通孔。获得各待钻孔在PCB板上的分布信息，所述分布信息包括各待钻孔的序号、过孔位置信息、过孔类型、过孔孔径和过孔孔深信息。所述分布信息汇中的过孔类型具体指的是，若所述待钻孔的孔深等于所述PCB板厚度，则确定所述待钻孔的过孔类型为通孔；若所述待钻孔的孔深小于所述PCB板厚度，则确定所述待钻孔的过孔类型为盲孔。

103、根据所述待钻孔的过孔类型选择PCB打孔装置的打孔模式；

根据各待钻孔在PCB板上的分布消息中过孔类型，得到所述PCB板上所有通孔分布信息。选择激光源中的皮秒激光在PCB板上各通孔的孔心位置进行聚焦，皮秒激光烧蚀光斑的直径等于所述分布信息中的过孔孔径。皮秒激光烧蚀贯穿PCB板，通孔实现各层电路中的空间上的可连接。

根据各待钻孔在PCB板上的分布信息中过孔类型，得到所述PCB板上所有盲孔的分布信息。选择激光源中的CO2激光在PCB板上个盲孔的孔心位置进行聚焦，CO2激光烧蚀光斑的直径等于所述分布信息中的过孔孔径。盲孔中的各层电路板实现空间上的可连接。

在本实施例中，激光脉冲时间、激光能量和脉冲频率根据实际生产需要预设。在另一个实施例中，激光脉冲时间、激光能量和脉冲频率可以根据各过孔的孔深信息、孔径信息和过孔类型信息建立关联关系，实现实时调整。

本申请实施例提供的技术方案通过CO2激光和皮秒激光分别进行盲孔和通孔的钻孔操作，从而实现同一工序中多种过孔的钻孔，减少了多次电镀填孔和减铜工序，简化了PCB板的钻孔工序，降低了生产成本。

实施例二

本申请中的一种用于LED载板的激光打孔方法为具体的落地方案，本申请实施例说明所述LED载板的激光打孔方法应用于p0.7级Mini LED载板的制备过程中。

参见图2的一种用于LED载板生产流程示意图，包括以下步骤：201、按照预设尺寸开料；

根据LED显示屏的载板的尺寸要求切割芯板层来料，所述芯板层为两层板。

202、芯板层电路蚀刻；

所述芯板层包括本申请实施例中载板的第2、第3铜层，本工序对第2、第3铜层进行电路蚀刻。在第2、第3铜层上按照电路的图形预镀一层抗腐蚀层后，用化学方式腐蚀各铜层。各铜层上非电路图形部分的铜箔被腐蚀掉，剩下的铜箔则构成预先设计的电路线路。

203、载板压合；

在芯板层的第2、第3铜层上覆盖半固化介电层和铜层，构成半固化介电层和铜层交替叠构的4层PCB板，使得所述载板包括第1至4铜层。所述PCB电路板用于Mini LED灯珠装载，过孔的孔径要求在70至80μm，厚径比为1:4或者1:3。为了适配所述PCB板上的过孔厚径比要求，经过层压后的PCB板厚度为210μm至320μm。

204、激光钻孔；

根据所述PCB板上的过孔类型选择激光打孔的模式，所述过孔类型包括A类过孔和B类过孔。所述A类过孔为盲孔，盲孔孔深小于所述PCB板厚度，所述盲孔用于实现第1至2铜层或者第3至4铜层的空间可连接。所述B类过孔为通孔，通孔孔深等于所述PCB板板厚，所述通孔用于实现第1至4层铜层的空间可连接。

205、电镀填孔及减铜；

对所述PCB板进行电镀填孔，将所述PCB板连接电源正极，与电镀阴极放置于电镀池中，电镀溶液中的铜离子得电子后沉积在所述PCB板的表面和过孔孔壁。过孔孔壁与过孔中各层铜层之间实现电连接。

对所述PCB板表面多余的铜层进行减铜。

206、表层电路蚀刻；

通过和本申请实施例中202中的电路蚀刻方式，进行第1、第4铜层的电路蚀刻。

207、防焊。

对所述PCB板第1、4铜层进行防焊层的覆盖，并按照预设要求进行防焊层开窗，以实现所述PCB板上电子器件与焊盘的电连接。

本申请实施例详细描述了LED载板的制备过程，通过CO2激光和皮秒激光的组合钻孔，实现了同一工序下PCB板盲孔和通孔的钻孔，从而避免了现有技术下的多工序钻孔带来的多工序电镀填孔和减铜，有效降低了生产成本和避免了物料的浪费，同时改善了现有技术下容易导致的通孔缺陷问题。

实施例三

基于本申请中一种一种用于LED载板的激光打孔方法，还提出了一种用于LED载板的激光打孔装置。所述激光打孔装置包括基座和安装于基座上的移动平台和激光源。

所述皮秒激光和所述CO2激光射出的光束均照射于所述移动平台上，所述移动平台能够相对于所述皮秒激光和所述CO2激光进行水平移动，使所述皮秒激光和所述CO2激光能够照射在所述移动平台上的同一点。所述PCB板放置于所述移动平台上，所述移动平台通过限位块使得所述移动平台与所述PCB板的位置相对固定，所述激光源照射于所述PCB板上的过孔区域，进行烧蚀过孔的加工。

所述移动平台还包括了翻转机构，所述翻转机构能够将所述PCB板的当前钻孔面由第一钻孔面翻转为第二钻孔面，使得CO2激光能够进行所述PCB板的第3至4层盲孔的钻孔处理。

所述激光源通过升降机构安装于基座，所述升降机构由竖直固定于基座的Z轴滑轨和电机驱动的滑块构成；所述激光源固定安装于滑块并随滑块沿Z轴滑轨竖直运动；所述一种用于LED载板的激光打孔装置还包括控制模块，所述控制模块分别与所述激光源、所述移动平台和所述升降机构通信连接；述控制模块通过对所述激光源、所述移动平台和所述升降机构发送指令，操控激光源启动或关闭，及所述激光源射出激光的参数；所述控制模块通过对所述移动平台发送指令，控制所述移动平台承载PCB板水平移动。

本申请实施例提供了一种LED载板的激光打孔装置，能够在PCB板内部线路蚀刻工序后，实现PCB板上盲孔和通孔的同一工序钻孔操作；同时，通过所述激光打孔装置，能够实现不同钻孔面的自动化翻转钻孔处理，提高了钻孔效率和钻孔效果。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。

上文中已经参考附图详细描述了本申请的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。另外，可以理解，本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本申请实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

此外，根据本申请的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本申请的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。

或者，本申请还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)，当所述可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或电子设备、服务器等)的处理器执行时，使所述处理器执行根据本申请的上述方法的各个步骤的部分或全部。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的申请所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (4)

1.一种用于LED载板的激光打孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待打孔的PCB板数据，所述PCB板数据包括：PCB板厚度、待钻孔的孔深、待钻孔的孔心位置和待钻孔的孔径；

根据所述待钻孔的孔深选择PCB打孔装置的打孔模式，所述打孔模式包括：

若所述待钻孔的孔深等于所述PCB板厚度，则确定所述待钻孔为通孔，使用皮秒激光在PCB板上对待钻孔的孔心位置进行钻通孔，所述皮秒激光照射于PCB板的光斑直径等于所述待钻孔的孔径；

若所述待钻孔的孔深小于所述PCB板厚度，则确定所述待钻孔为盲孔，使用CO2激光在PCB板上对待钻孔的孔心位置进行钻盲孔，所述CO2激光照射于所述PCB板的光斑直径等于所述待钻孔的孔径；

所述PCB板包括铜层和绝缘层；

所述PCB板为铜层和绝缘层交叠层压的4层电路板，所述4层电路板的厚度范围在0.2mm至0.3mm；

所述通孔用于实现任意第1-4层电路的电连接；

所述盲孔用于实现第1至2层电路或第3至4层电路的电连接；

所述待钻孔的孔径为70μm至80μm，厚径比为1:4或1:3；

所述待钻孔的孔心位置之间最大间距为：0.7mm。

2.一种用于LED载板的激光打孔装置，适配于权利要求1所述的用于LED载板的激光打孔方法，其特征在于：

包括基座和安装于基座上的移动平台和激光源；

所述激光源能够发射出皮秒激光和CO2激光；

所述皮秒激光和所述CO2激光射出的光束均照射于所述移动平台上，所述移动平台能够相对于所述皮秒激光和所述CO2激光进行水平移动，使所述皮秒激光和所述CO2激光能够照射在所述移动平台上的同一点。

3.根据权利要求2所述一种用于LED载板的激光打孔装置，其特征在于，所述移动平台还包括：翻转机构；

所述翻转机构能够将所述PCB板的当前钻孔面由第一钻孔面翻转为第二钻孔面，使得CO2激光能够进行所述PCB板的第3至4层盲孔的钻孔处理。

4.根据权利要求2所述一种用于LED载板的激光打孔装置，其特征在于：

所述激光源通过升降机构安装于基座，所述升降机构由竖直固定于基座的Z轴滑轨和电机驱动的滑块构成；

所述激光源固定安装于滑块并随滑块沿Z轴滑轨竖直运动；

所述一种用于LED载板的激光打孔装置还包括控制模块，所述控制模块分别与所述激光源、所述移动平台和所述升降机构通信连接；

所述控制模块通过对所述激光源、所述移动平台和所述升降机构发送指令，操控激光源启动或关闭，及所述激光源射出激光的参数；所述控制模块通过对所述移动平台发送指令，控制所述移动平台承载PCB板水平移动。

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