PCB短波长脉冲激光钻孔方法及相关钻孔装置制造方法及图纸

本申请是关于一种PCB短波长脉冲激光钻孔方法。该方法包括：提取PCB数据，所述PCB数据包括：PCB厚度、待钻孔的孔深、待钻孔的孔心位置和待钻孔的孔径；比较所述待钻孔的孔深与所述PCB厚度，判断待钻孔类型；比较结果为所述待钻孔的孔深等于所述PCB厚度，则确定所述待钻孔为通孔，采用环形光束在PCB上待钻孔的孔心位置进行套料钻通孔；比较结果为所述待钻孔的孔深小于PCB厚度，则确定所述待钻孔为盲孔，分别使用高斯光束与环形光束在PCB上对同一待钻孔的孔心位置进行分段钻盲孔。该钻孔方法能够在一台设备上同时实现多层柔性板和多层刚性板的通孔、盲孔加工，解决现有技术在激光钻孔过程中出现孔锥度大、底部残胶、热量累积严重、加工效率低等问题。

【技术实现步骤摘要】
PCB短波长脉冲激光钻孔方法及相关钻孔装置
本申请涉及PCB激光钻孔
，尤其涉及一种PCB短波长脉冲激光钻孔方法及相关钻孔装置。
技术介绍
电子产品在设计上不断提高整机性能，并且追求印制电路板(PrintedCircuitBoard，简称PCB)小型化；因此，需要对PCB的通孔或盲孔进行微型钻孔，并进行金属化，从而实现内部线路的导通和信号传输作用，提高性能的同时使得PCB小型化。目前，在PCB上进行微通孔、微盲孔的钻孔主要采用紫外(UV)激光或CO2激光加工；其中，紫外激光主要用于加工盲孔和少量通孔，而且紫外激光加工孔的深径比(孔深度与直径的比例)有限，同时受激光功率限制，其钻孔速度慢，仅能用于加工柔性印制板或者厚度较小的刚性印制板；而CO2激光主要用于加工刚性印制板，且由于印制板表层的铜箔对其吸收率极低，在加工前必须将印制板表面进行棕化或黑化处理，或者在待加工位置进行开窗处理，预先去除表面的铜箔，再利用CO2激光烧蚀去除内层绝缘材料。因此，针对柔性板和刚性板的加工，需要分别采用UV激光钻孔机和CO2激光钻孔机，无法在一台设备上实现多层柔性板和多层刚性板的通孔、盲孔加工。并且，UV激光钻孔机对于通孔加工，需要烧蚀孔内所有材料，形成通孔，加工效率低、热量累积严重，且对于含玻璃纤维的多层PCB难以加工。而CO2激光加工对于盲孔加工存在孔锥度大、底部残胶等问题，且工序繁杂，产生大量化学废水。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种PCB短波长脉冲激光钻孔方法，该钻孔方法能够在一台设备上同时实现多层柔性板和多层刚性板的通孔、盲孔加工，解决现有技术在激光钻孔过程中出现孔锥度大、底部残胶、热量累积严重、加工效率低等问题。本申请第一方面提供一种PCB短波长脉冲激光钻孔方法，包括：步骤一：提取PCB数据，所述PCB数据包括：PCB厚度、待钻孔的孔深、待钻孔的孔心位置和待钻孔的孔径；步骤二：比较所述待钻孔的孔深与所述PCB厚度，判断待钻孔类型；步骤三：步骤二中的比较结果为所述待钻孔的孔深等于所述PCB厚度，则确定所述待钻孔为通孔，采用环形光束在PCB上待钻孔的孔心位置进行套料钻通孔，且所述环形光束照射于PCB的光斑直径等于所述待钻孔的孔径；步骤四：步骤二中的比较结果为所述待钻孔的孔深小于PCB厚度，则确定所述待钻孔为盲孔，分别使用高斯光束与环形光束在PCB上对同一待钻孔的孔心位置进行分段钻盲孔，且所述高斯光束照射于PCB的光斑直径小于所述待钻孔的孔径，所述环形光束照射于PCB的光斑直径等于待钻孔的孔径。在一种实施方式中，步骤四中，所述分别使用高斯光束与环形光束在PCB上对同一待钻孔的孔心位置进行分段钻盲孔，包括：使用高斯光束在PCB上所述待钻孔的孔心位置进行初钻，所述初钻的钻深小于或等于所述待钻孔的孔深，获得锥形预钻孔；使用环形光束对所述锥形预钻孔进行二次钻孔，所述二次钻孔的钻深与所述待钻孔的孔深相等，修齐孔壁。在一种实施方式中，步骤四中，所述分别使用高斯光束与环形光束在PCB上对同一待钻孔的孔心位置进行分段钻盲孔，包括：使用环形光束在PCB上所述待钻孔的孔心位置进行初钻，所述初钻的钻深与所述待钻孔的孔深相等，获得环形预钻孔；使用高斯光束对环形预钻孔进行二次钻孔，所述二次钻孔的钻深与所述待钻孔的孔深相等，剔除孔内残留。在一种实施方式中，在使用高斯光束或环形光束进行钻孔时，高斯光束或环形光束照射在PCB上的光斑直径小于所述待钻孔的孔径，则高斯光束或环形光束的钻孔路径选用环绕式钻孔或螺旋式钻孔。本申请第二方面提供一种PCB短波长脉冲激光钻孔装置，适配于上述的PCB短波长脉冲激光钻孔方法，包括：基座和安装于基座上的移动平台、激光源、分光镜、高斯光路模块和环形光路模块；所述激光源发出的激光束由所述分光镜分为第一分光束和第二分光束，其中所述第一分光束经所述高斯光路模块处理后射出高斯光束，所述第二分光束经所述环形光路模块处理后射出环形光束；所述高斯光路模块和所述环形光路模块射出的光束均照射于所述移动平台上，所述移动平台能够相对于所述高斯光路模块和所述环形光路模块进行水平移动，使所述高斯光路模块和所述环形光路模块产生的光束能够先后照射于所述移动平台上的同一点。在一种实施方式中，所述高斯光路模块包括：第一反射镜组、第一扫描振镜和第一聚焦镜；由所述分光镜出射的所述第一分光束依次经过所述第一反射镜组、所述第一扫描振镜和所述第一聚焦镜的光学处理，所述第一反射镜组将所述第一分光束反射调整入射角度，使所述第一分光束垂直照射于所述移动平台，所述扫描振镜用于控制所述第一分光束的偏转，所述聚焦镜用于调整所述第一分光束的焦点位置。在一种实施方式中，所述环形光路模块包括：第二反射镜组、第二扫描振镜、第二聚焦镜和轴锥镜；所述轴锥镜安装于所述分光镜与所述第二反射镜组之间，对所述分光镜出射的所述第二分光束进行整形，得到环形光束。在一种实施方式中，所述激光源包括：短波长脉冲激光器和扩束镜；所述短波长脉冲激光器产生激光束，所述扩束镜安装于短波长脉冲激光器与所述分光镜之间，对所述激光束进行光束面积增大处理和准直处理；所述短波长脉冲激光器的光束质量M2因子小于1.3，其波长为248至355nm之间的紫外波段及波长为532至515nm之间的绿光波段，其脉冲重复频率大于或等于90kHz。在一种实施方式中，所述高斯光路模块和所述环形光路模块均通过升降机构安装于基座，所述升降机构由竖直固定于基座的Z轴滑轨和电机驱动的滑块构成；所述高斯光路模块和所述环形光路模块均固定安装于滑块并随滑块沿Z轴滑轨竖直运动；所述PCB短波长脉冲激光钻孔装置还包括控制模块，所述控制模块分别与所述激光源、所述高斯光路模块、所述环形光路模块、所述移动平台和所述升降机构通信连接；所述控制模块通过对所述激光源、所述高斯光路模块、所述环形光路模块和所述升降机构发送指令，操控激光源启动或关闭，及所述高斯光路模块和所述环形光路模块射出激光的参数；所述控制模块通过对所述移动平台发送指令，控制所述移动平台承载PCB水平移动。在一种实施方式中，所述高斯光路模块还包括：光束整形器；所述光束整形器设置在所述分光镜与所述第一反射镜组之间，所述光束整形器用于将高斯光束整形为平顶光束。本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：在本申请实施例中，通过PCB数据可识别PCB的钻孔需求(即，钻通孔或钻盲孔)，选择与该钻孔需求相匹的切换钻孔模式，实现在一台设备上能同时对电路板进行通孔加工和盲孔加工的需求；当需要钻通孔时，采用环形光束进行套料式加工，能够集中去除孔圆周的材料，形成通孔后孔内部材料与孔壁分离而自动掉落，相比传统的高斯激光加工，无需将孔内部材料全部烧蚀，能够减少材料去除量，提高加工效率。当需要钻盲孔时，分别采用高斯光束与环形光束进行组合加工，能有效减少传统高斯激光加工时的热影响，进一步修本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PCB短波长脉冲激光钻孔方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一：提取PCB数据，所述PCB数据包括：PCB厚度、待钻孔的孔深、待钻孔的孔心位置和待钻孔的孔径；/n步骤二：比较所述待钻孔的孔深与所述PCB厚度，判断待钻孔类型；/n步骤三：步骤二中的比较结果为所述待钻孔的孔深等于所述PCB厚度，则确定所述待钻孔为通孔，采用环形光束在PCB上待钻孔的孔心位置进行套料钻通孔，且所述环形光束照射于PCB的光斑直径等于所述待钻孔的孔径；/n步骤四：步骤二中的比较结果为所述待钻孔的孔深小于所述PCB厚度，则确定所述待钻孔为盲孔，分别使用高斯光束与环形光束在PCB上对同一待钻孔的孔心位置进行分段钻盲孔，且所述高斯光束照射于PCB的光斑直径小于所述待钻孔的孔径，所述环形光束照射于PCB的光斑直径等于待钻孔的孔径。/n

【技术特征摘要】
1.一种PCB短波长脉冲激光钻孔方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：提取PCB数据，所述PCB数据包括：PCB厚度、待钻孔的孔深、待钻孔的孔心位置和待钻孔的孔径；
步骤二：比较所述待钻孔的孔深与所述PCB厚度，判断待钻孔类型；
步骤三：步骤二中的比较结果为所述待钻孔的孔深等于所述PCB厚度，则确定所述待钻孔为通孔，采用环形光束在PCB上待钻孔的孔心位置进行套料钻通孔，且所述环形光束照射于PCB的光斑直径等于所述待钻孔的孔径；
步骤四：步骤二中的比较结果为所述待钻孔的孔深小于所述PCB厚度，则确定所述待钻孔为盲孔，分别使用高斯光束与环形光束在PCB上对同一待钻孔的孔心位置进行分段钻盲孔，且所述高斯光束照射于PCB的光斑直径小于所述待钻孔的孔径，所述环形光束照射于PCB的光斑直径等于待钻孔的孔径。


2.根据权利要求1所述的PCB短波长脉冲激光钻孔方法，其特征在于：
步骤四中，所述分别使用高斯光束与环形光束在PCB上对同一待钻孔的孔心位置进行分段钻盲孔，包括：
使用高斯光束在PCB上所述待钻孔的孔心位置进行初钻，所述初钻的钻深小于或等于所述待钻孔的孔深，获得锥形预钻孔；使用环形光束对所述锥形预钻孔进行二次钻孔，所述二次钻孔的钻深与所述待钻孔的孔深相等，修齐孔壁。


3.根据权利要求1所述的PCB短波长脉冲激光钻孔方法，其特征在于：
步骤四中，所述分别使用高斯光束与环形光束在PCB上对同一待钻孔的孔心位置进行分段钻盲孔，包括：
使用环形光束在PCB上所述待钻孔的孔心位置进行初钻，所述初钻的钻深与所述待钻孔的孔深相等，获得环形预钻孔；使用高斯光束对环形预钻孔进行二次钻孔，所述二次钻孔的钻深与所述待钻孔的孔深相等，剔除孔内残留。


4.根据权利要求1所述的PCB短波长脉冲激光钻孔方法，其特征在于：在使用高斯光束或环形光束进行钻孔时，
高斯光束或环形光束照射在PCB上的光斑直径小于所述待钻孔的孔径，则高斯光束或环形光束的钻孔路径选用环绕式钻孔或螺旋式钻孔。


5.一种PCB短波长脉冲激光钻孔装置，适配于权利要求1-4任意一项所述的PCB短波长脉冲激光钻孔方法，其特征在于：
包括基座和安装于基座上的移动平台、激光源、分光镜、高斯光路模块和环形光路模块；
所述激光源发出的激光束由所述分光镜分为第一分光束和第二分光束，其中所述第一分光束经所述高斯光路模块处理后射出高斯光束，所述第二分光束经所述环形光路模块处理后射出环形光束；
所述高斯光路模块和所述环形光路模块射出的光束均照射于所述移动平台上，所述移...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成勇，黄欣，严冰，陶雯雯，郑李娟，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44