一种激光选择性吸收的盲孔钻孔方法、设备、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种激光选择性吸收的盲孔钻孔方法、设备、装置及系统，其方法包括，利用开窗激光束光斑对一侧导电材料层进行开窗蚀刻，露出中间绝缘材料层；使清洗激光束光斑对开窗窗内露出的中间绝缘材料层进行冲孔或者旋切扫描，直至露出另一侧的导电材料层内表面。本发明专利技术利用复合叠层材料在与激光作用时候产生激光等离子体屏蔽云的差异性，开窗激光束可以高效完成导电材料层开窗，清洗激光束在导电材料层表面产生激光等离子体屏蔽云；开窗窗口内的绝缘材料等离子体相对弱小，清洗激光束可以高效完成目前只有二氧化碳激光才能高效高品质清除的绝缘介质的清除，而激光等离子体屏蔽云可以让清洗激光束不伤或者少伤盲孔孔底导电材料层。电材料层。电材料层。

【技术实现步骤摘要】
一种激光选择性吸收的盲孔钻孔方法、设备、装置及系统


[0001]本专利技术涉及激光加工
，具体涉及一种激光选择性吸收的盲孔钻孔方法、设备、装置及系统。

技术介绍

[0002]对于HDI（高密度互联）线路板的盲孔钻孔，目前100%均采用了二氧化碳激光盲孔钻孔，主要设备提供商是国外某公司（高峰值功率激光器是核心技术），激光钻孔设备价格坚挺，态度傲慢，订单排期目前需要三年。由于无法获得高性能二氧化碳激光器，国产化替代几乎无望，国内线路板企业无可奈何。
[0003]这种二氧化碳激光盲孔钻孔，加工对象为玻璃纤维板，二氧化碳激光对FR4材料可以直接加工，而表面的铜皮则对二氧化碳激光高反，因此需要对上层铜皮进行减薄和黑化或棕化处理，便于二氧化碳激光吸收。两侧的铜皮在减薄，再进行棕化或者黑化处理的过程中，存在环节污染，流程长，成本高，且如果减薄、黑化或者棕化处理不均匀，就会出现大面积电路板盲孔失效报废和索赔，很多企业出现几千万或者过亿元的索赔但无可奈何。
[0004]因此，我们如果想要替代和超越国外公司的技术方案，是不可能走二氧化碳激光钻孔的技术路线的，只能走其他激光器钻孔路线。
[0005]如果能找到一种盲孔钻孔技术方案，激光可以直接对铜皮和内层的FR4玻璃纤维板进行加工，但有不伤及盲孔孔底底铜的HDI硬板盲孔加工方式，就能绕过国外封锁，特别是国外激光钻孔设备的瓶颈，完成进口替代和攻克这个卡脖子的进口设备环节。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种激光选择性吸收的盲孔钻孔方法、设备、装置及系统，可以绕开进口单光束二氧化碳激光盲孔钻孔设备方案，特别是解决含玻璃纤维的绝缘材料和上下铜皮的复合叠层材料的盲孔加工钻孔进口设备卡脖子问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种激光选择性吸收的盲孔钻孔方法，利用开窗激光束和清洗激光束对复合叠层材料进行钻盲孔加工；其中，所述开窗激光束和所述清洗激光束均为非二氧化碳激光束；所述复合叠层材料至少包括中间绝缘材料层以及贴合在所述中间绝缘材料层两侧的导电材料层；所述中间绝缘材料层对所述清洗激光束具有选择性高吸收率；所述导电材料层对所述开窗激光束具有选择性高吸收率，却对所述清洗激光束因激光反射和激光等离子体云屏蔽散射而具有选择性低吸收率；具体的，高吸收率是指材料对激光的吸收率足以使激光清除材料，低吸收率是指材料对激光的吸收率不足以使激光损伤或者清除材料；所述盲孔钻孔方法包括如下步骤：将所述开窗激光束和所述清洗激光束传输至所述复合叠层材料待加工一侧的导电材料层外表面，并形成开窗激光束光斑和清洗激光束光斑；
利用所述开窗激光束光斑对所述复合叠层材料待加工一侧的所述导电材料层进行开窗蚀刻，露出所述中间绝缘材料层；将所述清洗激光束光斑对准开窗，使所述清洗激光束光斑对开窗窗内露出的所述中间绝缘材料层进行冲孔或者旋切扫描，直至露出所述复合叠层材料非加工一侧的导电材料层内表面，形成盲孔；其中，所述清洗激光束光斑在开窗窗内露出的所述中间绝缘材料层的冲孔光斑尺寸或者光斑旋切扫描轮廓大于开窗尺寸；所述清洗激光束与开窗窗口外区域的所述复合叠层材料待加工一侧的导电材料层相互作用形成环状激光等离子体屏蔽云；在露出所述复合叠层材料非加工一侧的导电材料层内表面时，所述清洗激光束与露出的所述复合叠层材料非加工一侧的导电材料层相互作用形成盲孔孔底激光等离子体屏蔽云；具体的，所述环状激光等离子体屏蔽云或/和所述盲孔孔底激光等离子体屏蔽云用于对照射在所述环状激光等离子体屏蔽云或/和所述盲孔孔底激光等离子体屏蔽云上的所述清洗激光束进行全部或部分屏蔽散射；当所述环状激光等离子体屏蔽云或/和所述盲孔孔底激光等离子体屏蔽云用于对照射在所述环状激光等离子体屏蔽云或/和所述盲孔孔底激光等离子体屏蔽云上的所述清洗激光束进行部分屏蔽散射时，穿过所述环状激光等离子体屏蔽云或/和所述盲孔孔底激光等离子体屏蔽云的另一部分所述清洗激光束被所述导电材料层反射。
[0008]第二方面，本专利技术提供了一种激光选择性吸收的盲孔钻孔设备，所述盲孔钻孔设备应用于上述所述的盲孔钻孔方法，用于对复合叠层材料进行钻盲孔加工；其中，所述开窗激光束和所述清洗激光束均为非二氧化碳激光束；所述复合叠层材料至少包括中间绝缘材料层以及贴合在所述中间绝缘材料层两侧的导电材料层；所述中间绝缘材料层对所述清洗激光束具有选择性高吸收率；所述导电材料层对所述开窗激光束具有选择性高吸收率，却对所述清洗激光束因激光反射和激光等离子体云屏蔽散射而具有选择性低吸收率；具体的，高吸收率是指材料对激光的吸收率足以使激光清除材料，低吸收率是指材料对激光的吸收率不足以使激光损伤或者清除材料；所述盲孔钻孔设备包括激光合束器、振镜扫描与平场聚焦装置、用于输出开窗激光束的开窗激光器以及用于输出清洗激光束的清洗激光器；所述开窗激光器的激光输出端口以及所述清洗激光器的激光输出端口均与所述激光合束器的激光输入端口通过光路连接，所述激光合束器的激光输出端口与所述振镜扫描与平场聚焦装置的输入端口通过光路连接，所述振镜扫描与平场聚焦装置的输出端口对准所述复合叠层材料并用于在所述复合叠层材料待加工一侧的导电材料层外表面形成开窗激光束光斑和清洗激光束光斑，所述开窗激光束光斑和所述清洗激光束光斑位于同一加工平面内，且所述开窗激光束光斑直径和所述清洗激光束光斑直径均小于200微米；所述开窗激光束光斑用于对所述复合叠层材料待加工一侧的所述导电材料层进行开窗蚀刻，露出所述中间绝缘材料层；所述清洗激光束光斑用于对准开窗，并对开窗窗内露出的所述中间绝缘材料层进行冲孔或者旋切扫描，直至露出所述复合叠层材料非加工一侧的所述导电材料层内表面，形成盲孔；其中，所述清洗激光束光斑在开窗窗内露出的所述中间绝缘材料层的冲孔光斑尺
寸或者光斑旋切扫描轮廓大于开窗尺寸；所述清洗激光束与开窗窗口外区域的所述复合叠层材料待加工一侧的导电材料层相互作用形成环状激光等离子体屏蔽云；在露出所述复合叠层材料非加工一侧的导电材料层内表面时，所述清洗激光束与露出的所述复合叠层材料非加工一侧的导电材料层相互作用形成盲孔孔底激光等离子体屏蔽云；具体的，所述环状激光等离子体屏蔽云或/和所述盲孔孔底激光等离子体屏蔽云用于对照射在所述环状激光等离子体屏蔽云或/和所述盲孔孔底激光等离子体屏蔽云上的所述清洗激光束进行全部或部分屏蔽散射；当所述环状激光等离子体屏蔽云或/和所述盲孔孔底激光等离子体屏蔽云用于对照射在所述环状激光等离子体屏蔽云或/和所述盲孔孔底激光等离子体屏蔽云上的所述清洗激光束进行部分屏蔽散射时，穿过所述环状激光等离子体屏蔽云或/和所述盲孔孔底激光等离子体屏蔽云的另一部分所述清洗激光束被所述导电材料层反射。
[0009]第三方面，本专利技术提供了一种激光选择性吸收的盲孔钻孔装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序在所述处理器中运行时实现如上述所述的盲孔钻孔方法。
[0010]第四方面，本专利技术提供了一种激光选择性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光选择性吸收的盲孔钻孔方法，其特征在于：利用开窗激光束和清洗激光束对复合叠层材料进行钻盲孔加工；其中，所述开窗激光束和所述清洗激光束均为非二氧化碳激光束；所述复合叠层材料至少包括中间绝缘材料层以及贴合在所述中间绝缘材料层两侧的导电材料层；所述盲孔钻孔方法包括如下步骤：将所述开窗激光束和所述清洗激光束传输至所述复合叠层材料待加工一侧的导电材料层外表面，并形成开窗激光束光斑和清洗激光束光斑；利用所述开窗激光束光斑对所述复合叠层材料待加工一侧的所述导电材料层进行开窗蚀刻，露出所述中间绝缘材料层；将所述清洗激光束光斑对准开窗，使所述清洗激光束光斑对开窗窗内露出的所述中间绝缘材料层进行冲孔或者旋切扫描，直至露出所述复合叠层材料非加工一侧的导电材料层内表面，形成盲孔；其中，所述清洗激光束光斑在开窗窗内露出的所述中间绝缘材料层的冲孔光斑尺寸或者光斑旋切扫描轮廓大于开窗尺寸；所述清洗激光束与开窗窗口外区域的所述复合叠层材料待加工一侧的导电材料层相互作用形成环状激光等离子体屏蔽云；在露出所述复合叠层材料非加工一侧的导电材料层内表面时，所述清洗激光束与露出的所述复合叠层材料非加工一侧的导电材料层相互作用形成盲孔孔底激光等离子体屏蔽云。2.根据权利要求1所述的激光选择性吸收的盲孔钻孔方法，其特征在于：将所述开窗激光束和所述清洗激光束经过同一聚焦系统进行光斑聚焦后传输至所述复合叠层材料待加工一侧的导电材料层外表面。3.根据权利要求1所述的激光选择性吸收的盲孔钻孔方法，其特征在于：所述清洗激光束光斑在所述导电材料层上的光斑激光峰值功率密度大于所述开窗激光束光斑在所述导电材料层上的光斑激光峰值功率密度。4.根据权利要求1所述的激光选择性吸收的盲孔钻孔方法，其特征在于：所述开窗激光束的波长与所述清洗激光束的波长相同或不同。5.根据权利要求1所述的激光选择性吸收的盲孔钻孔方法，其特征在于：所述开窗激光束和/或所述清洗激光束的波长为可见光波长或红外光波长或远红外光波长。6.根据权利要求1所述的激光选择性吸收的盲孔钻孔方法，其特征在于：利用所述开窗激光束光斑对所述复合叠层材料待加工一侧的所述导电材料层进行开窗蚀刻具体的，利用所述开窗激光束光斑对所述复合叠层材料待加工一侧的所述导电材料层进行旋切开窗或冲孔开窗，且旋切开窗的开窗激光束光斑直径小于冲孔开窗的开窗激光束光斑直径。7.根据权利要求1所述的激光选择性吸收的盲孔钻孔方法，其特征在于：在将所述开窗激光束和所述清洗激光束传输至所述复合叠层材料待加工一侧的导电材料层外表面形成开窗激光束光斑和清洗激光束光斑时，所述开窗激光束光斑和所述清洗激光束光斑在所述复合叠层材料待加工一侧的导电材料层外表面重合。8.根据权利要求1所述的激光选择性吸收的盲孔钻孔方法，其特征在于：将所述清洗激光束光斑对准开窗的方法为，根据所述开窗激光束光斑校准振镜扫描与平场聚焦装置以确定所述开窗激光束光斑的加工坐标系，根据所述加工坐标系标定所述清洗激光束与所述开窗激光束之间的偏移量，以使所述清洗激光束光斑对准开窗。
9.根据权利要求1至8任一项所述的激光选择性吸收的盲孔钻孔方法，其特征在于：所述导电材料层的导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立国，
申请(专利权)人：武汉铱科赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：