软硬结合板盲孔钻孔革命性新工艺路线

如果说硬板是下午六点钟的夕阳，那么软板和HDI板就是十二点到十三点钟的太阳，而软硬结合板是上午九点钟的太阳。一位业内前辈这句话激起笔者的热情，开始关注软硬结合板盲孔钻孔。

机械钻孔抛开不说，我们把眼光看长远，只讨论激光钻孔。目前软硬结合板普遍采用了二氧化碳激光钻孔，而没有采用紫外激光钻孔，其原因是：软硬结合板盲孔孔深、孔径大，这说明需要比较高的激光能量注入才能获得高效率钻孔，二氧化碳激光功率比较容易出到几百瓦且光束质量良好，而紫外激光功率上不去，因此二氧化碳激光钻孔比紫外激光钻孔更适合能钻孔。然而，二氧化碳激光用于盲孔钻孔满足高能量注入的条件，二氧化碳激光对铜皮高反，二氧化碳钻孔不能直接作用于铜皮，因此二氧化碳激光钻孔也存在问题，需要进一步解决表面铜皮问题，即在印制板的表面涂覆一层专用的掩膜，采用常规的工艺方法经曝光/显影/蚀刻工艺去掉孔表面的铜箔面形成的窗口。然后采用二氧化碳激光束照射这些窗口，切除暴露的介质层树脂。总之二氧化碳激光钻孔有如下几个办法克服铜皮障碍。

（1）开铜窗法。首先在内层板上复压一层RCC(涂树脂铜箔)通过光化学方法制成窗口，然后进行蚀刻露出树脂，再采用激光烧除窗口内基板材料即形成微盲孔，此种开窗口的成孔工艺方法，当底垫(靶标盘)不大时又需大面积排版或二阶盲孔时，其对准度就比较困难。  

（2）开大窗口工艺方法。前一种工艺方法成孔的直径与所开的铜窗口相同，如果操作稍有不慎就会使所开窗口的位置产生偏差，导致成孔的盲孔位置走位致使与底垫中心失准的问题产生。该铜窗口的偏差产生的原因有可能是基板材料涨缩和图像转移所采用的底片变形有关。所以采取开大铜窗口的工艺方法，就是将铜窗口直径扩大到比底垫还大经 0.05mm左右(通常按照孔径的大小来确定，当孔径为0.15mm时，底垫直径应在0.25mm左右，其大窗口直径为0.30mm)然后再进行激光钻孔，即可烧出位置精确对准底垫的微盲孔。其主要特点是选择自由度大，进行激光钻孔时可选择另按内层底垫的程式去成孔。这就有效的避免由于铜窗口直径与成孔直径相同时造成的偏位而使激光点无法对正窗口，使批量大的大拚板面上会出现许多不完整的半孔或残孔的现象。  

（3）采用超薄铜箔的直接烧蚀的工艺方法。内层芯板两面压贴涂树脂铜箔后，可采用“半蚀方法”将铜箔经蚀刻后减薄到5微米，然后进行黑氧化处理，就可采用CO2激光成孔。 基本原理就是经氧化处理成黑的表面会强烈吸光，就会在提高CO2激光的光束能量的前提下，就可以直接在超薄铜箔与树脂表面成孔。但相当困难的就是如何确保 “半蚀方法”能否获得厚度均匀一致的铜层，所以制作起来要特别注视。当然可采用背铜式可撕性材料(UTC)，铜箔相当簿约5微米。    根据这种类型的板加工，目前在工艺上主要采取以下几个方面：这主要对材料供应商提出严格的质量和技术指标，要确保介质层的厚度的差异在5~10μm之间。因为只有确保涂树脂铜箔基材的介质厚度的均匀性，在同样的激光能量的作用下，才能确保孔型的准确性和孔底部的干净。同时还需要在后续工序中，采用相当佳的除钻污工艺条件，确保激光成孔后盲孔底部的干净无残留物。对盲孔化学镀和电镀层的质量会产生良好的作用。

从以上的介绍看出，传统紫外激光盲孔钻孔由于效率太低、价格太贵不适合软硬结合板盲孔钻孔，而想尽很多办法克服铜皮障碍，让二氧化碳激光钻孔成为软硬结合板的主流钻孔方案。

二氧化碳激光钻软硬结合板盲孔的明显劣势：

1、要对铜皮进行开窗处理，至少需要几道额外工序：涂胶、光刻、显影、湿法刻蚀、清洗干燥、二氧化碳激光对准钻孔。增加了工序，增加了成本，增加了误差，降低了品质；

2、要对铜皮进行棕化处理，至少需要以下条件：供应商铜皮厚度要一致、减薄要一致、增加了化学污染，且铜皮比较薄，不适合大电流；

3、另二氧化碳激光钻孔机目前只能钻盲孔，没有通孔钻孔能力。这对于软硬结合板工厂不是好事，如果软板上需要钻通孔就无能为力了；

4、另二氧化碳激光钻孔机目前为日本公司垄断，价格很高，不是一般公司能够批量采购的。

软硬结合板盲孔钻孔部分材料，由铜箔与玻璃布和树脂组合而成，这些材料，对于紫外激光而言都可以做到比较好的吸收，因此在激光与物质相互作用这一块比二氧化碳激光而言有天然的优势。

如前所属，紫外激光功率上不来，导致激光盲孔钻孔效率上不来；紫外激光对铜是吸收的，导致盲孔孔深不好控制，进一步降低了紫外激光软硬结合板盲孔钻孔效率，因此紫外激光盲孔钻孔没有成为软硬结合板盲孔钻孔的主流技术。另进口紫外盲孔钻孔设备一直比较昂贵，也是一个重要原因。

从以上分析可以看出，紫外激光钻孔机并非不可以用于软硬结合板盲孔钻孔，而是因为传统紫外钻孔机盲孔钻孔效率低下（盲孔孔大、孔深），且价格昂贵。那么紫外激光盲孔钻孔机如何才能够被软硬结合板领域重新启用并成为主流技术路线呢？笔者认为需要满足一下条件：

1、成倍提高紫外激光钻孔机的软硬结合板盲孔钻孔效率；

2、紫外盲孔钻孔机运行维护成本相对进口设备大幅下降（采购成本+运行维护成本）；

3、钻孔工序大大简化，极大缩短产线流程，导致产线成本极大降低。紫外激光钻孔设备软硬结合板盲孔钻孔，一道钻孔工序即可完成软硬结合板盲孔钻孔，传统的二氧化碳激光钻孔至少需要五道工序（涂胶、光刻、显影、湿法刻蚀、清洗干燥、二氧化碳激光对准钻孔），因此采用紫外激光盲孔钻孔，可以节省工序，节省人工、场地、水电等等，且精度和品质获得极大提高，产品成品率理论上可以获得极大提高。

而上面三个条件，正在武汉铱科赛科技公司由梦想变为现实。

另紫外激光钻孔机可以钻软板通孔与盲孔、软硬结合板盲孔与通孔、硬板盲孔等，属于一台机器做所有钻孔业务。

另软硬结合板铜箔厚度可以设计成远厚于12微米铜箔，且不是像二氧化碳激光钻孔需要采用昂贵的超薄铜箔，且厚铜箔可以承受大电流，具备更好的优势。