在孔徑大于0.008吋(200μm)的場合基本上都使用機(jī)械式鉆孔，而較小孔徑則主要應(yīng)用激光鉆孔。激光鉆孔的孔徑最小為0.001吋(25μm)，一般標(biāo)準(zhǔn)孔徑為0.004吋(100μm)至0.006吋(150μm)。 直到1999年年底，激光鉆孔還僅在少數(shù)幾個產(chǎn)品中使用，那時全世界只有400臺設(shè)備，其中300臺在日本，均用于第一代激光鉆孔工藝：未覆銅材料的CO2鉆孔。預(yù)計到2002年激光鉆孔的數(shù)量將會有很大的增加，因為那時移動電話需求量估計會達(dá)到3.5億部。為生產(chǎn)出足夠的印刷線路板，將需要2000臺激光鉆孔設(shè)備，這個數(shù)字還沒包括小型因特網(wǎng)接入設(shè)備、個人電腦和其他設(shè)備的需求。 激光蝕刻鉆孔工藝包括直接電介體鉆孔、共形掩膜鉆孔和完孔成形三種。直接電介體鉆孔是用CO2激光束照射材料表面，每發(fā)出一次激光脈沖就有一部分材料被蝕刻掉，然后在下一步工序中對材料整個表面進(jìn)行電鍍。該工藝的特點(diǎn)是鉆孔速度快，但由于CO2激光的分辨率太低，其孔徑不能低于0.004吋(100μm)；另外未覆銅材料還存在共面和精確度等問題。 共形掩膜鉆孔是用CO2激光在覆銅層已經(jīng)經(jīng)過腐蝕的電介材料上鉆孔。在光刻工藝中，覆銅層通過化學(xué)方法先作完腐蝕，這時它就如同一個掩膜，使CO2激光只作用于電介材料上。目前使用的是無需裝備外部激光氣的最新式射頻激勵密封CO2激光，這種激光束具有質(zhì)量好(TEM00)、重復(fù)率高(20kHz以上)及持久耐用等特點(diǎn)。 將這些特點(diǎn)和快速掃描儀(每秒超過1000點(diǎn))及快速操縱系統(tǒng)如帶線性馬達(dá)(最高2500ipm)的工作臺等結(jié)合起來，可以使鉆孔速度達(dá)到每分鐘60000孔(1mm間隔)。由于覆銅層已預(yù)先腐蝕掉，所以孔的直徑與激光波長無關(guān)，在25μm至250μm之間。 完孔成形使用兩種激光，即UV激光與CO2激光，目前最新的技術(shù)是固態(tài)UV激光，它利用二極管吸收方式激勵激光棒。一個典型的完孔成形系統(tǒng)可產(chǎn)生兩種激光：吸收二極管產(chǎn)生的355μm UV激光(脈沖重復(fù)率高達(dá)100kHz)以及CO2激光。UV激光用來除去銅層，CO2激光用來去除電介質(zhì)，該工藝已在很多不同的工業(yè)中分別得到開發(fā)應(yīng)用，其中主要是在美國和歐洲的一些國家。 UV激光以一種稱為環(huán)鉆的方式移動，激光束開始照在孔的中心，然后環(huán)繞中心作同心圓移動，同心圓直徑依次增大直至將整個區(qū)域的覆銅層都蝕刻掉。銅層去掉以后再用CO2激光去除電介質(zhì)，這時剩余的覆銅層就作為CO2激光的掩膜。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是孔徑可以小至0.002吋(50μm)而且很精確，同時每分鐘鉆孔數(shù)量可達(dá)5000個以上。該工藝也可用于多層線路板的鉆孔。 傳統(tǒng)弧燈只有400～500小時壽命，而二極管的使用壽命一般都超過10000小時，所以二極管吸收式激光有助于提高產(chǎn)量和延長使用壽命。由于激光二極管的壽命可以預(yù)測得到，因此維修更換就可以事先計劃好，減少了維修時間和意外停機(jī)。另外二極管吸收式激光穩(wěn)定性很高，波動小，所以孔的一致性很高。 為了適應(yīng)生產(chǎn)的需要，多數(shù)激光鉆孔系統(tǒng)都帶有自動化裝置。最新式設(shè)備配有為兩套激光系統(tǒng)供料的自動裝卸裝置，該裝置位于機(jī)器中間，裝有送料架和堆疊裝貨的小車，為兩臺激光鉆孔系統(tǒng)送料和卸料，并可在鉆孔的同時將線路板翻轉(zhuǎn)過來。每兩臺激光系統(tǒng)使用一臺自動裝卸裝置可以節(jié)省投資和場地。 線路板裝到真空吸盤上后，要用對位標(biāo)記使鉆孔光束與線路板相配，可利用通孔或線路板上的圖形作為標(biāo)記。對位標(biāo)記既可以用機(jī)械方法形成，也可以用激光對最上層銅箔蝕刻制成。圖形處理系統(tǒng)讀取到對位標(biāo)記后，程序就可對線路板進(jìn)行自動對位、偏位補(bǔ)償、旋轉(zhuǎn)、伸長以及縮小等處理。由于供應(yīng)商不同，有時會使用兩個、三個、四個或更多對位標(biāo)記。 鉆孔工藝的加工時間取決于所用的硬件(如掃描儀、工作臺)以及使用的方法。可提高激光系統(tǒng)產(chǎn)量的步進(jìn)技術(shù)能使激光源頻率更高、掃描儀每秒掃描區(qū)域更大及工作臺速度更快；縮短加工時間的方法則包括將激光束分到多個工作臺上、使掃描儀和工作臺移動同步以便在工作臺移動時鉆孔以及同時對兩個或多個區(qū)域進(jìn)行并行處理等等。 應(yīng)用實(shí)例 用戶A：中小規(guī)模PCB制造商，所需過孔的孔徑為0.006吋(0.15mm)或更大，產(chǎn)量相對較低。該用戶合適的選擇是機(jī)械鉆孔系統(tǒng)。 用戶B：過孔要求為孔徑0.004～0.006吋(0.1～0.15mm)，中等產(chǎn)量。加工這種孔不需要用激光，但采用激光鉆孔可提高產(chǎn)量，是否采用激光鉆孔取決于資金的多少。此例中機(jī)械鉆孔和激光鉆孔都可以滿足加工要求。 用戶C：過孔要求為孔徑0.004吋(0.1mm)或更? Ｕ饈奔詞共亢艿鴕慘捎眉す庾昕祝蛭沒底昕追椒ú荒藶慵際躋蟆? 用戶D：該客戶加工的孔徑范圍大，而且產(chǎn)量高。此時可采用多種加工工藝，利用機(jī)械鉆孔和激光鉆孔相結(jié)合的辦法，使產(chǎn)量達(dá)到最高以及單位鉆孔費(fèi)用最低。 結(jié)論 激光鉆孔還是一種新興技術(shù)，對于加工小于0.006吋(150μm)孔徑的微孔而言，它是一種最經(jīng)濟(jì)的方法，現(xiàn)在總的趨勢是朝覆銅材料和雙激光加工方向發(fā)展。機(jī)械鉆孔則是一種成熟的技術(shù)，同時也有新的發(fā)展，如加工0.004吋(100um)或以上過孔時的深度控制。在加工通孔和盲孔時，機(jī)械鉆孔依然是最經(jīng)濟(jì)的鉆孔方法。隨著平均失效時間(MTBF)以及產(chǎn)能的不斷改進(jìn)，今后將會出現(xiàn)更為經(jīng)濟(jì)的激光鉆孔系統(tǒng)。