激光钻孔机在PCB微孔加工过程中的应用

随着智能终端、智能可穿戴设备、5G通信技术以及云计算等高科技产业的蓬勃发展，柔性电路板（Flexible Printed Circuit Board, FPC）、刚性-柔性结合板（Rigid-Flex PCB）、HDI高密度互连板（High Density Interconnector, HDI）以及集成电路（IC）载板等印制电路板（Printed Circuit Board, PCB）市场需求持续增长。伴随着这一增长，对PCB导体线宽/线距的细微化、线数的增加以及导通孔尺寸的减小和密度的提升提出了更高的要求。这些变化意味着信号传输将更多地发生在微小的导通孔内，导通孔的质量直接影响到PCB的信号传输效率与稳定性。因此，如何高效制造高质量的微孔，已成为PCB制造业亟需解决的问题。

一、主流的PCB微孔加工技术

在PCB行业中，微孔的加工方法主要采用数控机械钻孔和激光钻孔两种技术。目前，直径大于150μm的通孔通常使用数控钻床进行加工。当孔径/孔间距大于150μm/100μm时，机械钻孔具有较高的效率。但随着微孔尺寸和位置精度要求的提高，传统的机械式微孔加工方式逐渐不能满足行业需求，尤其在孔尺寸和位置精度方面遇到明显瓶颈。这主要是因为细小钻头刚性差，高速旋转时容易弯曲，导致钻孔位置偏差；钻头极易磨损且寿命短，特别是在加工150μm以下的微孔时，成本显著增加。

对于小于150μm的微孔和盲孔，激光钻孔技术则成为主流选择。根据所用激光器类型不同，行业内常见的激光钻孔设备包括用于软板钻孔的紫外线（UV）激光钻孔机和用于硬板钻孔的二氧化碳（CO2）激光钻孔机，同时辅以超快激光钻孔机和配置双波长激光器的复合波长激光钻孔机。

二、激光钻孔技术的发展需求

1. 柔性板（Flexible Board）

在批量生产中，柔性线路板的双面板盲孔和通孔的孔径主要以100μm和75μm为主，部分厂商已开始验证30μm微孔的加工技术。现有的UV激光钻孔机基本能满足行业需求，但随着5G技术的广泛应用和新型复合材料的出现，传统UV激光器在某些情况下无法满足钻孔需求，需要使用超快激光进行加工。

2. HDI板

作为具有较高线路分布密度的硬板，HDI板中介电层含有玻纤纱层，是PCB中的重要组成部分。目前，市场上量产的HDI通孔孔径主要集中在75-150μm范围内。

3. IC载板

作为近年来兴起的高端PCB产品，IC载板基于HDI板发展而来，适应了电子封装技术的快速创新，具有多种优良性能。目前量产的微孔孔径多在50-100μm之间，最小量产孔径可达30μm。针对不同的介电层材料，如BT和ABF，制程会选用不同的激光钻孔技术。据报道，ABF载板上激光钻孔的最小孔径甚至可以达到5μm。

三、激光钻孔技术的原理及应用

激光钻孔技术利用不同波长的激光与材料的相互作用来实现精确打孔。工业上常用的激光包括UV激光、可见光激光、红外激光以及CO2激光等。根据脉冲宽度的不同，激光器又可分为连续波激光器、准连续波激光器、纳秒激光器、皮秒激光器和飞秒激光器等。

行业内普遍使用的激光钻孔机主要分为两大类：355nm波长的UV纳秒激光钻孔机和9400nm波长的CO2激光钻孔机。不同波长的激光对PCB基材如铜箔、树脂和玻璃纤维等的吸收率有显著差异，这决定了选择何种激光钻孔技术。例如，UV激光适用于树脂基板，而CO2激光则更适用于含玻璃纤维的基板。

四、结束语

综上所述，在PCB制造业中，机械钻孔仍主导着大于150μm的通孔加工领域；而对于含玻璃纤维的50-150μm导通孔，CO2激光钻孔技术占据主流；不含玻璃纤维的材料则通常采用UV激光钻孔技术。然而，随着PCB向小型化和信号传输高频化方向发展，对导通孔的尺寸和质量要求不断提高，传统的激光钻孔方法可能逐渐无法满足行业需求。超快激光钻孔技术由于其几乎完美的加工质量，将在未来的PCB制造中发挥越来越重要的作用。