納飛光電皮秒激光器在HDI板微打孔的應(yīng)用
HDI,即高密度互連板,是一種緊湊型電路板,通過不斷積層層壓而成,板層間的電氣互連則通過導(dǎo)電的通孔、埋孔和盲孔連接實現(xiàn)。相對于傳統(tǒng)的PCB電路板,它具有層數(shù)更多、更輕、更薄、更小等特點(diǎn)。
隨著HDI 電路板朝著更高密度方向發(fā)展,對HDI 制備技術(shù)要求越來越高。凡直徑小于150um以下的孔在業(yè)界被稱為微孔,而高密度HDI板中采用大量的微埋盲孔,足見孔洞之小、之密。布線密度大于46 cm/cm2,線路的寬度和距離在100um以內(nèi)等,機(jī)械鉆孔等傳統(tǒng)鉆孔方式在孔徑、孔形、損傷和成本等方面遜于后來居上的激光打孔工藝。
激光打孔的原理可以簡單理解為:通過高能量密度激光束經(jīng)過光學(xué)元器件聚焦照射到材料表面,材料吸收激光能量后瞬間熔化汽化和蒸發(fā),形成小孔。但激光打孔的光源選擇上,不同激光器的加工效果各不相同,如若用CO2激光則存在明顯的熱影響區(qū)域,可直接直接影響孔洞的成型和品質(zhì),因此HDI 電路板的孔洞加工宜選用脈沖激光器作為光源。
實際上,不同脈寬(ns、ps、fs)的激光器打孔時發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化、物質(zhì)形態(tài)變化等非常復(fù)雜。納飛光電研發(fā)設(shè)計的1064nm皮秒激光器,脈寬僅為10ps左右,遠(yuǎn)小于材料中受激電子通過轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化等形式的能量釋放時間,僅需考慮電子吸收入射光子的激發(fā)和儲能過程,因此峰值功率非常高,在極短的時間內(nèi)注入到材料表面,能夠讓材料瞬間汽化蒸發(fā),在表面形成高密度、超熱、高壓的等離子體狀態(tài),整個過程是一個冷加工過程,幾乎沒有重熔層,降低表面爆漿、毛邊的問題,板材損傷小,孔洞成型質(zhì)量好。
回歸到HDI板打孔的具體參數(shù)上。得益于優(yōu)異的光束質(zhì)量(M2<1.3),納飛光電皮秒激光器聚焦后的光斑直徑非常小,可以輕易達(dá)微米量級,足以應(yīng)對“孔徑在152.4um以下、且孔環(huán)在254um 以下”的高密度HDI板加工要求,也可以加工更小間距的孔(10ps熱影響也小,有助于小孔間距能力提升)。加上激光的高度靈活性,可以通過控制焦點(diǎn),實現(xiàn)通孔、埋孔和盲孔等不同打孔樣式。

另外,納飛光電皮秒激光器穩(wěn)定性非常高,通過在腔型設(shè)計、冷卻系統(tǒng),以及其他軟硬件方面入手,使得激光器的脈沖穩(wěn)定性和功率穩(wěn)定性雙雙小于1%RMS,有了高穩(wěn)定性,在大批量、可復(fù)制、高密度的HDI板打孔加工中,游刃有余。
