激光技术在印制电路行业大有作为

上海美维科技有限公司高级工程师 龚永林

提高印制板高密度化水平的关键在于越来越窄的线宽、线距和越来越小的层间互连孔直径、连接盘，以及严格的尺寸精度，于是激光技术被引入印制板加工中。

激光(Laser)是20世纪科技领域中与原子能、半导体及计算机齐名的4项重大发明之一。50年来，激光技术发展异常迅猛。以激光器为基础的激光技术在我国得到了迅速的发展，现已广泛用于工业生产、通信、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科学研究等各个领域。随着电子产品朝着多功能、便携式、小型化的方向发展，对印制电路板高密度化和小型化提出了越来越高的需求。提高印制板高密度化水平的关键在于越来越窄的线宽、线距和越来越小的层间互连孔直径、连接盘，以及严格的尺寸精度，于是激光技术被引入印制板加工中。

激光技术在印制板加工中大显身手

目前已利用激光技术的印制板加工过程有：钻孔、切割、直接成像、干法蚀刻、元件修整、表面处理以及打标记等。

激光钻印制板上微小孔是高密度互连(HDI)印制板制造的高端技术。CO2激光钻孔最大优点是钻孔速度快、效率高，因此应用最多。但CO2激光钻孔使用的是波长为9400nm(9.4μm)的红外激光，故通常只能对树脂、玻璃纤维等进行钻孔加工，无法直接在铜箔上钻孔。以惰性气体为光源的准分子激光钻孔，其波长达到了193nm、266nm、351nm，该类激光能直接在铜箔上钻孔，但钻孔速度慢、效率低，因此没能推广应用。固体的紫外(UV)激光钻机，采用波长355nm的紫外激光，其峰值功率可达12kW，这样强功率的紫外光，可直接在铜箔上钻孔，且速度较快，因此用量在逐渐增多。

传统的机械钻孔最小的尺寸也为100μm，这显然不能满足HDI板要求。目前用CO2激光加工可获得直径达到50μm的小孔，用UV激光可加工20μm左右的小孔。

激光可用来切割印制板的外形和槽孔，对于形状复杂的挠性印制板(FPC)和刚挠结合印制板(R-FPC)更适合。通常FPC和R-FPC在加工过程中需要对覆盖膜或粘结片开槽口或镂孔，是用模具冲切或数控机床铣切形成，现可用激光技术加工形成。相比较，激光加工精度高、快速方便，尤其对形状结构复杂的R-FPC可以灵活地雕刻、切割。

激光直接成像技术在印制板制造中应用早在上世纪80年代就有了，是由激光绘图机扫描照相底片制作印制板图形的照相底版。近几年来采用激光直接成像(LDI)是激光扫描光致聚合物抗蚀剂形成线路图形，代替照相底版接触式曝光，可以得到精细的线路图形。通常照相底版接触式曝光的线路宽度在30μm以上，是激光直接成像的线路宽度。

激光干法蚀刻是激光冲击金属表面，使金属表面极快速升温，并跳过液相而气化。经激光扫描覆铜板表面，部分铜箔气化而留下铜导体为线路。由于金属锡更容易气化，因此有在铜箔面上电镀锡层，再用激光扫描锡层，得到以锡为抗蚀保护层的线路图形，再需化学蚀刻铜。

目前，已经具备这些功能的国外激光微线孔设备相当昂贵。

激光修整元件和线路，是利用脉冲激光对电路实施修补。现在HDI多层印制板内埋置元器件已成为印制板发展的一个方向，以埋置电阻为例，可采用激光修正电阻阻值以提高产品精度。另外，激光也可修补线路上短路等缺陷，提高高端多层板的合格率。

激光表面处理是改善印制板表面状态，可代替机械磨刷或化学清洗等处理，可提高金属箔与树脂等表面结合力，甚至可提高导体可焊性等。

激光打标是极普通的应用，快速、简便、可靠，可代替记号笔书写标记，或代替机械钻孔、画线作标记。

激光技术进行微孔制作已成热点

在印制板制造中多个环节用到激光技术，而它们共有的激光加工特点为：

激光加工成型更精细，实现微米级加工，在电子电路板微孔制作和异形成型方面其优越性尤为突出。

激光加工精确度高，激光束光斑直径可达1μm以下，可进行超细微加工。它是非接触式加工，无明显的机械作用力，便于定位识别和保证较高加工精度。

激光加工材料范围广，适合加工各种金属和非金属材料。

激光加工性能好，对加工场合和工作环境无特别要求，不需要真空环境，无放射性射线，无污染。

激光加工速度快、效率高、灵活简便。

上述激光技术在电子电路板微孔制作和激光直接成像方面的应用已成热点，其他几项有的已开始应用，有的尚在研究开发之中，当然将来可能还有新的应用。因此，激光技术在印制电路行业大有作为。目前，已经具备这些印制板加工功能的激光设备主要从国外进口，设备价格相当昂贵。国内已有部分印制板加工用激光设备开发和推广，但与国外先进设备相比，技术性能差距明显。希望更多更先进的国产印制板加工用激光设备出现，以支持我国印制电路产业走向强盛。