激光打孔的特点及工艺介绍
2006年7月5日10:19 来源：武汉华工激光工程有限责任公司
一、激光打孔的特点。
激光打孔是最早达到实用化的激光加工技
术，也是激光加工的主要应用领域之一。随
着近代工业和科学技术的迅速发展，使用硬
度大、熔点高的材料越来越多，而传统的加
工方法已不能满足某些工艺需求。例如，在
高熔点金属钼板上加工微米量级孔径，在硬
质碳化钨上加工几十微米的小孔；在红、蓝
宝石上加工几十微米的深孔以及金刚石拉
丝模具、化学纤维的喷丝头等。这一类的加工任务用常规的机械加工方法很难，有时甚至是不可能的，而用激光打孔则不难实现。激光束在空间和时间a上的高度集中，可以将光斑直径缩小到微米级从而获得很高的功率密度，几乎可以对任何材料进行激光打孔。
激光打孔技术与机械钻孔、电火花加工等常孔打孔手段相比，具有显著的优点：
（1）打孔速度快，效率高，经济效益好。
（2）可获得大的深径比。
（3）可在硬、脆、软等各种材料上进行。
（4）无工具损耗。
（5）适合于数量多、高密度的群孔加工。
（6）可在难以加工的材料倾斜面上加工小孔。
二、激光打孔的分类。
1、复制法。
激光束以一定的形状及精度重复照射到工件固定的一点上，在和辐射传播方向垂直的方向上，没有光束和工件的相对位移。
复制法包括单脉冲和多脉冲。目前一般采用多脉冲法，其特点是可使工件上能量的横向扩散减至最小，并且有助于控制孔的大小和形状。毫秒级的脉冲宽度可以使足够的热量沿着孔的轴向扩散，而不只被材料表面吸收。
激光束形状可用光学系统获得。如在聚焦光束中或在透镜前方放置一个所需形状的孔栏，即可以打出异形孔。
2、轮廓迂回法。
加工表面形状由激光束和被加工工件相对位移的轨迹决定。
用轮廓迂回法加工时，激光器既可以在脉冲状态下也可以在连续状态下工作。用脉冲方式时，由于孔以一定的位移量连续的彼此迭加，从而形成一个连续的轮廓。采用轮廓加工，可把孔扩大成具有任意形状的横截面。
三、激光打孔设备。
1、激光打孔用激光器。
激光器是激光打孔设备的重要组成部分，它的主要作用是将电源系统提供的电能以一定的转换效率转换成激光能。按激光器工作物质性质，可分为气体激光器和固体激光器。用于打孔的气体激光器主要有二氧化碳激光器，而用于打孔的固体激光器主要有红宝石激光器、钕玻璃激光器和YAG激光器。
二氧化碳激光器有许多独特的优点，它的转换效率高于其它激光器，可以为许多非金属材料（如有机玻璃、塑料、木材、多层复合板材、石英玻璃等）所吸收。更为重要的是，二氧化碳激光器与其他激光器相比，可以进行大功率输出。当与其他技术配合时，可以实现高速打孔，最高速度可达100孔/秒，这是其他激光器很难做到的。
虽然如此，但由于二氧化碳激光器的对焦、调光都不方便，设备一次性投资也比较大，在激光打孔设备中不及其他三种激光器应用普遍。
固体激光器以其独特的优点在激光打孔中得到广泛的应用。它的主要优点是：（1）输出波长短。（2）输出的光可用普通的光学材料传递。（3）整机体积小，使用维护方便，价格低于二氧化碳激光器。
2、激光打孔用机床
激光打孔用机床简单又通用的形式为三维机床。两维运动在水平面，以X、Y表示，两坐标轴相互垂直，第三维Z轴与Z-Y平面垂直。每一维可通过步进电机带动滚珠丝杠在直线滚珠导轨上运行，它的精度由丝杠的精度和滚珠导轨的精度确定。如果配以微处理机系统，三维机床就可以完成平面内各种孔及一定范围内群孔的激光加工。当需要在管材或桶形材料进行系列孔的加工时，机床应具有五维功能，除了前面提到的三维以外，增加的两维是X-Y平面360度的旋转，我们定义它为A轴，X-Y平面在Z方向上的0-90度倾斜，我们定义它为B轴。这样多种类型的激光打孔加工，五维工作台都能胜任。在需要节省设备投入的情况下，可将B轴的数控改为手动。这样既能节约资金，也基本能完成所有的打孔任务。
3、激光打孔整机设备
近年来，国内外激光打孔机整机水平处在一个迅速发展的阶段，激光器输出功率逐渐提高，脉冲宽度越来越窄，频率范围越来越宽，其他参数也越来越趄着有利于打孔的方向发展。导光系统和激光打孔机的控制部分的柔性不断提高，使得打孔范围不断扩大。
目前国内已形成商品的激光打孔机有几十种，除了大专院校和科研院所之外，专门经营制造激光设备的公司也逐渐增多。这表明中国的激光加工正朝着产业化方向发展。
四、激光打孔工艺
1、工艺过程
第一步，详细了解打孔材料及打孔要求。
第二步，模拟实验与检测。
第三步，设计便利、快捷的工装夹具。
第四步，程序设计。
第五步，实施有效的打孔加工及必要的检测。
2、影响打孔质量的主要参数。
激光打孔的过程是激光和物质相互作用的极其复杂的热物理过程。因此，影响激光打孔质量的因素很多。为了获得高质量的孔，应根据激光打孔的一般原理和特点，对影响打孔质
量的参数进行分析和了解。这些参数包括：激光脉冲的能量，脉冲宽度，离焦量，脉冲激光的重复频率，被加工材料的性质。
3、辅助工艺。
为了提高激光打孔的精度，有时需要采用一些辅助的工艺工序和工艺措施，包括：（1）在工件的表面施加一个正向压力，或是在工件的反面装一个低压仓，可有助于打孔过程中清除汽化材料并增加液相的排出。（2）在工件下面的安全位置装一个光电探测器，可以及时探测到工件穿透与否。（3）利用液体薄膜或金属铂覆盖工件，能够使孔的锥度减小，并防止液相飞溅。（4）为了及时防止熔化物积聚在孔里，可以把汽化温度低于被加工材料熔化温度的物质放到被加工工件的后面。（5）利用激光作为加工工具在工件上打毛孔，再用其它方法达到所需要的精度。目前一般采用的有金刚砂的机械加工，用冲头、金属丝进行孔径精加工，化学腐蚀方法等等。
一激光成孔的原理 激光是当“射线”受到外来的刺激而增加能量下所激发的一种强力光束，其中红外光和可见光具有热能，紫外光另具有光学能。此种类型的光射到工件的表面时会发生三种现象即反射、吸收和穿透。 图示：透过光学另件击打在基材上激光光点，其组成有多种模式，与被照点会产生三种反应。 激光钻孔的主要作用就是能够很快地除去所要加工的基板材料，它主要靠光热烧蚀和光化学烧蚀或称之谓切除。 (1)光热烧蚀：指被加工的材料吸收高能量的激光，在极短的时间加热到熔化并被蒸发掉的成孔原理。此种工艺方法在基板材料受到高能量的作用下，在所形成的孔壁上有烧黑的炭化残渣，孔化前必须进行清理。 (2)光化学烧蚀：是指紫外线区所具有的高光子能量(超过2eV电子伏特)、激光波长超过400纳米的高能量光子起作用的结果。而这种高能量的光子能破坏有机材料的长分子链，成为更小的微粒，而其能量大于原分子，极力从中逸出，在外力的掐吸情况之下，使基板材料被快速除去而形成微孔。因此种类型的工艺方法，不含有热烧，也就不会产生炭化现象。所以，孔化前清理就非常简单。 以上就是激光成孔的基本原理。目前最常用的有两种激光钻孔方式：印制电路板钻孔用的激光器主要有RF激发的CO2气体激光器和UV固态Nd：YAG激光器。 (3)关于基板吸光度：激光成功率的高低与基板材料的吸光率有着直接的关系。印制电路板是由铜箔与玻璃布和树脂组合而成，此三种材料的吸光度也因波长不同有所不同但其中铜箔与玻璃布在紫外光0．3mμ以下区域的吸收率较高，但进入可见光与IR后却大幅度滑落。有机树脂材料则在三段光谱中，都能维持相当高的吸收率。这就是树脂材料所具有的特性，是激光钻孔工艺流行的基础。 二CO2激光成孔的不同的工艺方法 CO2激光成孔的钻孔方法主要有直接成孔法和敷形掩膜成孔法两种。所谓直接成孔工艺方法就是把激光光束经设备主控系统将光束的直径调制到与被加工印制电路板上的孔直径相同，在没有铜箔的绝缘介质表面上直接进行成孔加工。敷形掩膜工艺方法就是在印制板的表面涂覆一层专用的掩膜，采用常规的工艺方法经曝光/显影/蚀刻工艺去掉孔表面的铜箔面形成的敷形窗口。然后采用大于孔径的激光束照射这些孔，切除暴露的介质层树脂。现分别介绍如下：
文件撰写及修订履历
1.0 目的 规激光钻孔HDI板的各流程检验标准和运作流程。保证HDI板各流程的品质。 2.0 围： 适用于崇达多层线路板的激光钻孔板的品质控制和检验。 3.0 职责： 3.1 研发部负责编制并修改该文件。本文为《盲埋孔（HDI）板制作能力及设计规手册》的次级文件， 如存在冲突，则以《盲埋孔（HDI）板制作能力及设计规手册》容为准。 3.2 品质部负责执行并监控该规的使用 3.3 生产部负责按照此规的规定进行作业 3.4 文控负责该文件的编号并进行归档 4.0 作业容： 4.1 CAM资料/菲林检查 4.1.1 检查规定 4.1.2 检查标准 4.1.2.1 层有激光钻孔对位标靶标，与该激光钻孔对位标靶点对应的其他层位置要掏空； 4.1.2.2 标靶必须距离最后一次外围粗锣板边6mm以上； 4.1.2.3 层要做激光盲孔检查矩阵PAD，PAD比激光盲孔直径大0.15mm（不含补偿）； 4.1.2.4 激光盲孔底PAD比激光盲孔直径通常大0.25-0.30mm，最小0.15mm（但需评审）； 4.1.2.5 底铜H oz板的盲孔开窗，蚀刻盲孔开窗直径比激光盲孔的直径大0.10mm，公差为+/-0.01mm， MI中需要注明； 4.1.2.6 底铜1 oz板的盲孔开窗，蚀刻盲孔开窗直径比激光盲孔的直径大0.15mm，公差为+/-0.02mm， MI中需要注明； 4.1.2.7 除绿油工序以外，、外层所有菲林需要做CCD菲林； 4.1.2.8 有盘中孔的板，原则上要做填孔电镀；客户要求做填平工艺的板，要做填孔电镀；如不明确，则 问客确认是否需填孔电镀填平。
激光钻孔的设备原理【深度剖析】 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、自动化、数字无人工厂、精密测量、3D 打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成本低和综合技术经济效益显著等优点，已成为现代制造领域的关键技术之一。在激光出现之前，只能用硬度较大的物质在硬度较小的物质上打孔。这样要在硬度大的金刚石上打孔，就成了极其困难的事。激光出现后，这一类的操作既快又安全。但是，激光钻出的孔是圆锥形的，而不是机械钻孔的圆柱形，这在有些地方是很不方便的。可透过振镜进行程式化编程控制图形输出。 激光打孔指激光经聚焦后作为高强度热源对材料进行加热，使激光作用区内材料融化或气化继而蒸发，而形成孔洞的激光加工过程。激光束在空间和时间上高度集中，利用透镜聚焦，可以将光斑直径缩小10的5次方~10的15次方W/cm2的激光功率密度。如此高的功率密度几乎可对任何材料进行激光打孔。例如，在高熔点的钼板上加工微米量级的孔，在硬质合金（碳化钨）上加工几十微米量级的小孔，在红蓝宝石商人加工几百微米量级的深孔，金刚石拉丝模，化学纤维喷丝头等。 激光打孔是早早达到实用化的激光加工技术，也是激光加工的重要应用领域之一。激光打孔主要用于金属材料钢、铂、钼、钽、镁、锗、硅，轻金属材料铜、锌、铝、不锈钢、耐热合金、镍基质合金、钛金、白金，普通硬质合金磁性材料以及非金属材料中的陶瓷基片、人工宝石、金刚石膜、陶瓷、橡胶、塑料、玻璃等。 如此高的功率密度几乎可以在任何材料实行激光打孔，而且与其它方法如机械钻孔、电火花加工等常规打孔手段相比,具有以下显著的优点: (1)激光打孔速度快,效率高,经济效益好。|
FIBERBLADE Cutting System 光纤激光切割机 一、Messer激光切割系统介绍 1、机器原理 梅塞尔公司在工业用激光切割机的开发和制造领域已有近40年的经验. 其激光技术得到 了世界范围的认可, 并在许多不同领域得到应用. 划时代的技术发展, 如专利激光切割头, 表明了梅塞尔公司的技术能力. 在此领域为激光加工建立的新标准将为客户带来巨大的利益. 产品系列包括: 2维激光切割系统 3维激光切割系统
激光焊接系统 自动化设备 装料及卸料系统 通过与世界领先的激光器厂商的常年合作, 保证机器与激光的最佳组合. 其大激光功率及用户友好式的CNC数控系统适应高速切割及广泛的生产制造领域. Fiberblade具备良好的动态性能, 在宽广范围内可实现切割与零件重量无关的高精度无挂渣的成品零件. 机器配合编程软件及相应自动套料程序, 可实现快速高效的零件编程, 扩展机器应用. 应用激光束作为工具, 切割速度快, 成品部件割缝窄, 精度高. 可无困难地实现复杂轮廓的切割. 切口边缘光洁、无毛刺, 绝大多数场合下无需后续处理. Fiberblade主要应用领域为金属加工, 特别是碳钢、不锈钢和铝材. 该系统既可应用氧气切割, 也可采用保护气体实现高压切割. 经测试其可切割性后, 该系统可切割金属合金、塑料以及非金属材料机器设计理念除了实现最佳切割结果外, 同样关注环境保护问题. 采用抽烟除尘装置可满足最严格的排放标准. 机器可满足现有安全规程, 满足相关CE标准. 2、功能描述
Fiberblade激光切割机,是一个集最新动力工程，电脑数控和光纤激光器技术的全新技术 发展水平的设计它是市面上最先进的紧凑型中规格工业级光纤激光切割系统；无需激光器 维护的低维修费系统，高效率、低功耗。 机器工作台采用交换式工作台系统，减少上料时间. 该系统交替使用两块台面. 切割一块台面上的板材, 同时另一块台面位于工作区域外. 操作员可取下成品部件并换上新板, 机器同时进行切割. 另一台面上的工件完成后, 由工作区域换出, 新板就位. 板材置于工作台支架上并确定位置后, 切割头随垂直定位轴下降. 传感控制器保证切割头维持正确定位, 可避免板材变形引起的问题. 激光束通过光纤传输到切割头上, 然后由透镜聚焦. 切割头沿工件轮廓移动, 但不与工件接触, 激光束和切割气体通过割嘴聚集到工件上. 横向运动通过溜板滑动定位实现. 纵向运动由车架自行移动实现. 两套同步驱动伺服电机确保设备的高精度, 轴向运动的高加速度, 可变激光功率控制, 可切割如窄条, 尖角等的复杂图形部件. 通过CNC数控系统可自动设定切割参数如气体种类, 气体压力, 激光参数. CNC数控系统内的切割数据及图形数据的分离, 可实现快速变化的工作要求, 并增加机器功能的灵活性, 适用范围更广. 由随动式直接抽风系统, 把切割过程中产生的尘粒抽出, 并经过烟尘过滤后, 达到安全及环境规范的排放要求. 二、标准配置介绍 1、机器构造
第一章 激光切割方法 1.1 激光熔化切割 在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。 激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。 ——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。 ——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。 ——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。 ——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104W/cm2～105 W/cm2之间。 1.2 激光火焰切割 激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。由于此效应，对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。 另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。 ——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。 ——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。 1.3 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。 为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。 该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。 ——在激光气化切割中，最优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。 ——激光功率和气化热对最优焦点位置只有一定的影响。
雷射成孔技术介绍与讨论 雷射成孔的商用机器，市场上大体可分为：紫外线的Nd：YAG雷射机（主要供应者为美商ESI公司）；红外线的CO2雷射机（最先为Lumonics，现有日立、三菱、住友等）；以及兼具UV/IR之变头机种（如Eecellon之2002型）等三类。前者对3mil以下的微孔很有利，但成孔速度却较慢。次者对4~8mil 的微盲孔制作最方便，量产速度约为YAG机的十倍，后者是先用YAG头烧掉全数孔位的铜皮，再用CO2头烧掉基材而成孔。若就行动电话的机手机板而言，CO2雷射对欲烧制4~6mil的微盲孔最为适合，症均量产每分钟单面可烧出6000孔左右。至於速度较的YAG雷射机，因UV光束之能量强且又集中故可直接打穿铜箔，在无需“开铜窗”（Conformal Mask）之下，能同时烧掉铜箔与基材而成孔，一般常用在各式“对装载板”（Package Substrste） 4mil以下的微孔，若用於手机板的4~6mil微孔似乎就不太经济了。以下即就雷射成孔做进一进步的介绍与讨论。 1．雷射成孔的原理 雷射光是当：“射线”受到外来的刺激，而增大能量下所激发的一种强力光束，其中红外光或可见光者拥有热能，紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射（Refliction）吸收（Absorption）及穿透（Transmission）等三种现象，其中只有被吸收者才会发生作用。而其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反应，现分述於下： 1．1 光热烧蚀Photothermal Ablation 是指某雷射光束在其红外光与可见光中所夹帮的热能，被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物，而将之去除成孔的原理，称为“光热烧蚀”。此烧蚀的副作用是在孔壁上的有被烧黑的炭化残渣渣（甚至孔缘铜箔上也会出现一圈高熟造成的黑氧化铜屑），需经后制程Desmear清除，才可完成牢固的盲孔铜壁。 1．2 光化裂蚀Photochemical Ablation 是指紫外领域所具有的高光子能量（Photon Energy），可将长键状高分子有机物的化学键（Chemical Bond）予以打断，於是在众多碎粒造成体积增大与外力抽吸之下，使板材被快速移除而成孔。本反应是不含熟烧的“冷作”（Cold Process），故孔壁上不至产生炭化残渣。 1．3 板材吸光度 由上可知雷射成孔效率的高低，与板材的吸光率有直接关系。电路板板材中铜皮、玻织布与树脂三者的吸收度，民因波长而有所不同。前二者在UV 0.3mu以下区域的吸收率颇高，但进入可见光与IR后即大幅滑落。至於有机树脂则在三段光谱中，都能维持於相当不错的高吸收率。 1．4 脉冲能量 实用的雷射成孔技术，是利用断续式（Q-switch）光束而进行的加工，让每一段光敕（以微秒us计量）以其式（Pulse）能量打击板材，此等每个Pulse（可俗称为一枪）所拥有的能量，又有多种模式（Mode），如单光束所成光点的GEMOO单束光点的能量较易聚焦集中故多用於钻孔。多束光点不但还需均匀化且又不易集中成为小光点，一般常用於雷射直接成像技术（LDI）或密贴光罩（Contact Mask）等制程。 1．5 精确定位系统 1.5.1 小管区式定位 以“日立微孔机械”公司（Hitachi via Machine，最近由“日立精工”而改名）之RF/CO2钻孔机为例，其定位法是采“电流计式反射镜”（Galvanometer and Mirro）本身的X.Y.定位，加上机种台之XY台面（XY Table）定位等两种系统合作而成。后者是将大板面划分成许多小“管区”（最大为50mm见方，一般为精确起见多采用30mm见方），工作中可XY移动台面以交换管区。前者是在单一管区内，以两具Galvanometer的XY微动，将光点打到板面上所欲对准的靶位而成孔。当管区内的微孔全部钻妥后，即快速移往下一个管区再继续钻孔。
UV激光基板钻孔新工艺 目前，UV激光钻孔设备只占全球市场的15%，但该类设备市场需求的增长要比新型的CO2激光钻孔设备的需求高3倍。孔的直径甚至小于50μｍ，1~2的多层导通孔和较小的通孔也是当前竞争的焦点，UV激光为当前的竞争提出了解决方案；除此之外，它还是一种用于精确地剥离阻焊膜以及生成精密的电路图形的工具。本文概述了目前UV激光钻孔和绘图系统的特性和柔性。还给出了各种材料的不同类型导通孔的质量和产量结果以及在各种蚀刻阻膜上的绘图结果。本文通过展望今后的发展，讨论了UV激光的局限性。 本文还对UV激光工具和CO2激光工具进行了比较，阐明了二者在哪些方面是可以竞争的，在哪些方面是不可竞争的，以及在哪些方面二者可以综合应用作为 互补的工具。 UV与CO2的对比 UV激光工具不仅与CO2的波长不同，而且各自在加工材料，如像PCB和基板，也是两种不同的工具。光点尺寸小于10倍，较短的脉冲宽度和极高频使得在一般的钻孔应用中不得不使用不同的操作方法，并且为不同的应用开辟了其它的 窗口。 表1给出了目前激光系统中通常采用的两种激光装置的最主要技术特性的比 较。 表１:CO2激光与ＵＶ激光钻孔技术特性比较 UV在极小的脉冲宽度内具有高频和极大的峰值功率。工作面上光点尺寸决定了能量密度。CO2能量密度达到50~70J/cm2，而UV激光由于光点尺寸小得多，所 以能量密度可达50~200J/cm2。
由于UV光点尺寸比目标孔直径还要小，激光光束以一种所谓的套孔方式聚焦 于孔的目标直径内。 图1给出了套孔方式。 图1 套孔方式示意图 对于UV激光，钻一个完整的孔所需的脉冲数在30到120之间，而CO2激光则只需2到10个脉冲。UV激光的频率要比CO2的高5到15倍。在去除了顶部铜层后，可使用第二步，通过扩大的光点清理孔中的灰色区域。 当然还可使用UV激光进行冲压，不过光点的大小决定了能量密度，且不同材料的烧蚀极限值决定了所需的最小能量密度。这样根据不同材料的烧蚀极限就可 导出UV冲压方式使用和最大光点尺寸。 由于UV激光所具有的能量，目前仅将冲压方式用于孔直径小于75im、烧蚀极限极低的软材料如TCD，或用于小焊盘开口的阻焊膜烧蚀。 通过套孔方式将必要的能量带进孔内的时间在很大程度上取决于孔自身尺寸，孔直径越小，UV激光工具就钻的越快。CO2与UV激光之间的切换点为75到50im 的孔直径之间。 CO2激光的三种局限性： 第一：由于10im光波在孔边缘的绕射，需要考虑最小的孔尺寸。 第二：在铜上该波长的反射。 第三：厚度达波长1/2的底层铜上的残留物。 波长短得多的且在铜上有较高吸收率的UV激光就不存在上述三种局限性，因此，UV激光就成为一种理想的工具，它可用来在涂覆了任意一种铜材料的高档PCB 和基板即高密度互连技术（HDI）上钻小孔。 HDI一瞥
脉冲宽度对激光打孔的影响分析 采用不同脉宽的激光打孔，产生的现象和打孔原理有很大的区别，不仅如此，即使采用自由震荡的中等功率脉冲激光打孔，对打孔的尺寸和孔的质量也有非常大的影响。从计算公式中得到的孔深、孔径与激光脉宽无关，只与激光束的脉冲能量及聚焦情况有关，这是由于采用准稳定破坏模型忽略了材料的飞溅物对激光的屏蔽作用，使用这样推到的公式描述孔的形成过程是比较粗糙的。通过试验分析表明，在激光脉冲能量恒定时，激光脉宽的变化不仅带来 采用不同脉宽的激光打孔，产生的现象和打孔原理有很大的区别，不仅如此，即使采用自由震荡的中等功率脉冲激光打孔，对打孔的尺寸和孔的质量也有非常大的影响。从计算公式中得到的孔深、孔径与激光脉宽无关，只与激光束的脉冲能量及聚焦情况有关，这是由于采用准稳定破坏模型忽略了材料的飞溅物对激光的屏蔽作用，使用这样推到的公式描述孔的形成过程是比较粗糙的。通过试验分析表明，在激光脉冲能量恒定时，激光脉宽的变化不仅带来打孔尺寸的变化，而且对孔壁表面的质量也有很大的影响，表1给出在激光能量近似相等时，改变脉宽对打孔尺寸的影响情况： 能量/J 脉宽/ms孔径/mm 孔深/mm 深径比 5.4 0.25 0.42 1.2 2.9 5.1 0.35 0.39 1.3 3.3 5.9 0.55 0.38 1.5 3.9 5.7 0.75 0.36 1.6 4.4 5.4 0.85 0.30 1.8 6.0 5.0 1.15 0.26 1.6 6.1 表1：在激光能量近似相等时，改变脉宽对打孔尺寸的影响 一般采用脉宽在0.2~1.2ms之间的自由震荡运转的激光器打孔。现假定激光的能量不变，当采用长脉宽打孔时，因为时间拉长，光通量密度降低，材料的蒸发减弱，熔化的比例居上，因此材料去除就减少。一旦光照结束，熔化的材料又重新凝固，形成再筑层，使孔径、孔深都减小。而再筑层使孔内壁质量也较差，波纹度增加，而且有积瘤，严重的会赌孔。 如果选用脉宽小于0.1ms打孔，同时光能量密度较小（针对自由震荡激光器而言）就会因为激光作用时间太短，还未进入准稳定蒸发状态，激光照射就已经结束，因而打不出孔来。 由表1可以看出，在激光束的脉冲能量基本稳定的情况下，当脉宽由0.25ms增加到0.85ms时，孔深增加了50%，孔径减小了30%,因而深径比增加了一倍左右。孔深增加是因为保持一定的能量而加大脉宽时，必须减小泵浦速率，这样激光束的高阶横模不容易起振，光束发散角较小，从而减小了材料汽化的比率，液相多而不易被排走，故使孔径减小。 脉宽的选择是由孔的要求而定的：打深而小的孔，宜选用较长的脉冲宽度；打打大而浅的孔，则宜选用较短的脉冲宽度。 在加工高质量孔的时候，宜选用较短的脉冲宽度，因为这样可以避免孔壁堆积熔融物，却会降低打孔的重复稳定性。另外由于短脉冲打孔，材料汽化剧烈，被排出的材料蒸汽较浓，因而加剧了对后面光束的屏蔽及散射作用，同样也会降低高重复稳定性。因此选用0.3~0.6ms脉宽对大多数情况下都是适宜的。 从材料受热变形及产生热应力裂纹的角度考虑：脉宽增大，会使较多的热作用于材料的非破坏性加热，使材料变形大，热应力大，易出现裂纹。因此对于导热性差的材料打孔尽量采用短脉宽。
第一章激光切割方法 1.1 激光熔化切割 在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。 激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。 ——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。 ——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。 ——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。 ——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104W/cm2～105 W/cm2之间。 1.2 激光火焰切割 激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。由于此效应，对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。 另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。 ——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。 ——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。 1.3 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。 为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。 该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。 ——在激光气化切割中，最优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。 ——激光功率和气化热对最优焦点位置只有一定的影响。
雷射成孔的商用机器，市场上大体可分为：紫外线的Nd :YAG雷射机（主要供应者为美商ESI公司;红外线的C02雷射机（最先为Lumonics，现有日立、三菱、住友等;以及兼具UV/IR之变头机种（如Eecellon之2002型等三类。前者对3mil以下的微孔很有利，但成孔速度却较慢。次者对4~8mil的微盲孔制作最方便，量产速度约为YAG机的十倍,后者是先用YAG头烧掉全数孔位的铜皮，再用CO2头烧掉基材而成孔。若就行动电话的机手机板而言，CO2雷射对欲烧制4~6mil的微盲孔最为适合,症均量产每分钟单面可烧出6000孔左右。至於速度较的YAG雷射机,因UV光束之能量强且又集中故可直接打穿铜箔,在无需“开铜窗”（Conformal Mask 之下，能同时烧掉铜箔与基材而成孔，一般常用在各式’对装载板” （Package Substrste 4mil以下的微孔，若用於手机板的4~6mil 微孔似乎就不太经济了。以下即就雷射成孔做进一进步的介绍与讨论。 、雷射成孔的原理 雷射光是当：射线”受到外来的刺激，而增大能量下所激发的一种强力光束，其中红外光或可见光者拥有热能，紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射（Refliction吸收（Absorption及穿透（Transmission等三种现象，其中只有被吸收者才会发生作用。而其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反应，现分述於下： 1、光热烧蚀Photothermal Ablation 是指某雷射光束在其红外光与可见光中所夹帮的热能，被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物，而将之去除成孔的原理，称为“光热烧蚀”。此烧蚀的副作用是在孔壁上的有被烧黑的炭化残渣渣（甚至孔缘铜箔上也会出现一圈高熟造成的黑氧化铜屑,需经后制程Desmear清除，才可完成牢固的盲孔铜壁。 2、光化裂蚀Photochemical Ablation
雷射成孔的商用机器，市场上大体可分为：紫外线的Nd：YAG雷射机（主要供应者为美商ESI公司）；红外线的CO2雷射机（最先为Lumonics，现有日立、三菱、住友等）；以及兼具UV/IR之变头机种（如Eecellon之2002型）等三类。前者对3mil以下的微孔很有利，但成孔速度却较慢。次者对4~8mil的微盲孔制作最方便，量产速度约为YAG机的十倍，后者是先用YAG头烧掉全数孔位的铜皮，再用CO2头烧掉基材而成孔。若就行动电话的机手机板而言，CO2雷射对欲烧制4~6mil的微盲孔最为适合，症均量产每分钟单面可烧出6000孔左右。至於速度较的YAG雷射机，因UV光束之能量强且又集中故可直接打穿铜箔，在无需“开铜窗”（Conformal Mask）之下，能同时烧掉铜箔与基材而成孔，一般常用在各式“对装载板”（Package Substrste）4mil以下的微孔，若用於手机板的4~6mil微孔似乎就不太经济了。以下即就雷射成孔做进一进步的介绍与讨论。 一、雷射成孔的原理 雷射光是当：“射线”受到外来的刺激，而增大能量下所激发的一种强力光束，其中红外光或可见光者拥有热能，紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射（Refliction）吸收（Absorption）及穿透（Transmission）等三种现象，其中只有被吸收者才会发生作用。而其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反应，现分述於下： 1、光热烧蚀Photothermal Ablation 是指某雷射光束在其红外光与可见光中所夹帮的热能，被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物，而将之去除成孔的原理，称为“光热烧蚀”。此烧蚀的副作用是在孔壁上的有被烧黑的炭化残渣渣（甚至孔缘铜箔上也会出现一圈高熟造成的黑氧化铜屑），需经后制程Desmear清除，才可完成牢固的盲孔铜壁。 2、光化裂蚀Photochemical Ablation 是指紫外领域所具有的高光子能量（Photon Energy），可将长键状高分子有机物的化学键（Chemical Bond）予以打断，於是在众多碎粒造成体积增大与外力抽吸之下，使板材
激光打孔技术 班级：XX 作者：周欣指导老师：XX 摘要: 激光打孔是最早达到实用化的激光加工技术，也是激光加工的主要应用领域之一。随着近代工业和科学技术的迅速发展，使用硬度大、熔点高的材料越来越多，而传统的加工方法已不能满足某些工艺需求, 而用激光打孔则不难实现。激光束在空间和时间上的高度集中，可以将光斑直径缩小到微米级从而获得很高的功率密度，几乎可以对任何材料进行激光打孔。 关键词: 激光打孔 一.激光打孔的原理 激光束打孔机一般由固体激光器、电气系统、光学系统和三坐标移动工作台等四大部分组成。 １）固体激光器工作原理 当激光工作物质钇铝石榴石受到光泵(激励脉冲氙灯)的激发后，吸收具有特 定波长的光，在一定条件下可导致工作物质中的亚稳态粒子数大于低能级粒 子数，这种现象称为粒子数反转。 一旦有少量激发粒子产生受激辐射跃迁，就会造成光放大，再通过谐振腔内 的全反射镜和部分反射镜的反馈作用产生振荡，最后由谐振腔的一端输出激 光。激光通过透镜聚焦形成高能光束照射在工件表面上，即可进行加工。２）电气系统包括对激光器供给能量的电源和控制激光输出方式(脉冲式或连续 式等)的控制系统。在后者中有时还包括根据加工要求驱动工作台的自动控制 装置。 ３）光学系统的功能是将激光束精确地聚焦到工件的加工部位上。为此，它至少含有激光聚焦装置和观察瞄准装置两个部分。 ４）投影系统用来显示工件背面情况，在比较完善的激光束打孔机中配备。
５）工作台由人工控制或采用数控装置控制，在三坐标方向移动，方便又准确地 调整工件位置。 工作台上加工区的台面用玻璃制成，因为不透光的金属台面会给检测带来不 便，而且台面会在工件被打穿后遭受破坏。工作台上方的聚焦物镜下设有吸、 吹气装置，以保持工作表面和聚焦物镜的清洁。 二、激光打孔的特点 激光打孔是最早达到实用化的激光加工技术，也是激光加工的主要应用领域之一。随着近代工业和科学技术的迅速发展，使用硬度大、熔点高的材料越来越多，而传统的加工方法已不能满足某些工艺需求。例如，在高熔点金属钼板上加工微米量级孔径，在硬质碳化钨上加工几十微米的小孔；在红、蓝宝石上加工几十微米的深孔以及金刚石拉丝模具、化学纤维的喷丝头等。这一类的加工任务用常规的机械加工方法很难，有时甚至是不可能的，而用激光打孔则不难实现。激光束在空间和时间上的高度集中，可以将光斑直径缩小到微米级从而获得很高的功率密度，几乎可以对任何材料进行激光打孔。 激光打孔技术与机械钻孔、电火花加工等常孔打孔手段相比，具有显著的优点：（1）激光打孔速度快,效率高,经济效益好 由于激光打孔是利用功率密度为l07-109W/cm2的高能激光束对材料进行瞬时作用,作用时间只有0.001-0.00001s,因此激光打孔速度非常快。将高效能激光器与高精度的机床及控制系统配合,通过微处理机进行程序控制,可以实现高效率打孔。在不同的工件上激光打孔与电火花打孔及机械钻孔相比,效率提高l0-1000倍。 （2）激光打孔可获得大的深径比 小孔加工中,深径比是衡量小孔加工难度的-个重要指标。对于用激光束打孔来说,激光束参数较其它打孔方法草便于优化,所以可获得比电火花打孔及机械钻孔大得多的深径比。一般情况下,机械钻孔和电火花打孔所获得的深径比值不超过10。 （3）激光打孔可在硬、脆、软等各类材料上进行 高能量激光束打孔不受材料的硬度、刚性、强度和脆性等机械性能限制，它既适于金属材料，也适于一般难以加工的非金属材料，如红宝石、蓝宝石、陶瓷、人造金刚石和天然金刚石等。由于难加工材料大都具有高强度、高硬度、低热导率、加工易硬化、化学亲和力强等性质，因此在切削加工中阻力大、温度高、工具寿命短，表面粗糙度差、倾斜面上打孔等因素使打孔的难度更大。而用激-光在这些难加工材料上打孔，以上问题将得到解决。我国钟表行业所用的宝石轴承几乎全部是激光打孔。人造金刚石和天然金刚石的激光打孔应用也非常普遍。用YAG激光在厚度为5.5mm的硬质合金上打孔，深径比高达l4:1，而在1l.5mm 厚的65Mn上可打出深径比为l9:1的小孔。在l0mm厚的坚硬的氮化硅陶瓷上可容易地打出直径为0.6mm的小孔，这都是常规打孔手段无法办到的。特别是在弹性材料上，由于弹性材料易变形，很难用一般方法打孔。
金属激光打孔加工 激光打孔加工产品图 精密激光打孔产品图和激光打孔加工设备介绍,激光打孔加工速度快,无毛刺,激光打孔加工产品可实现自动化生产 1.喷油嘴细孔--激光打孔加工 2.不锈钢精密细孔--激光打孔加工
3.平板电脑喇叭孔--激光打孔加工 4.不锈钢圆管花洒水平面垂直孔---激光打孔加工
激光打孔主要进行金属非接触打孔，最小孔径可达到0.01mm，适合普通金属及合金（铁、铜、铝、镁、锌等所有金属），稀有金属及合金（金、银、钛）等材料的打孔。 根据小孔的尺寸范围划分为六档： 小孔:1.00～3.00(mm) 次小孔:0.40～1.00(mm) 超小孔:0.1～0.40(mm) 微孔:0.01～0.10(mm) 次微孔:0.001～0.01(mm) 超微孔:<0.001(mm) 要了解设备的可以找我,橙色数字(王经理
照射点上立即形成一个小阻坑。随着激光能量的不断输入，阻坑内的汽化程度加剧，蒸气量急剧增多气压骤然上升，对阻坑的四周产生强烈的冲击波作用，致使高压蒸气带着溶液，从凹坑底部高速向外喷射，火花飞溅，如同产生一种局部微型爆炸那样，利用辅助气体吹走激光熔化的范围,在工件上迅速打出孔来. (2)激光打孔设备组件 激光打孔设备主要由激光器、电源、光学传输系统，聚焦系统、观察对准系统、工作台，检控装置等部分组成。激光打孔用的激光器有固体激光器和气体激光器两大类。
激光切割工艺 发表于 2009-10-26 20:50 | 只看该作者发表的帖子 1# 本文章共4286字，分3页，当前第1页，快速翻页：123 激光切割工艺 激光切割的工艺参数 （1）光束横模 ① 基模又称为高斯模，是切割最理想的模式，主要出现在功率小于1kW的激光器。 ② 低阶模与基模比较接近，主要出现在1～2kW的中功率激光器。 ③ 多模是高阶模的混合，出现在功率大于3kW的激光器。
切割速度与横模及板厚的关系见图1。由图可以看出，300W的单模激光和500W的多模有同等的切割能力。但是，多模的聚焦性差，切割能力低，单模激光的切割能力优于多模。常用材料的单模激光切割工艺参数见表1，多模激光切割工艺参数见表2。 表1 常用材料的单模激光切割工艺参数 材料 厚度/mm 辅助气体 切割速度/cmmin-1 切缝宽度/mm 功率/W 低碳钢 3.0 O2 60 0.2 250 不锈钢 1.0 O2 150 0.1
40.0 O2 50 3.5 钛合金 10.0 O2 280 1.5 有机透明玻璃10.0 N2 80 0.7 氧化铝 1.0 O2 300 0.1 聚酯地毯
N2 260 0.5 棉织品（多层）15.0 N2 90 0.5 纸板 0.5 N2 300 0.4 波纹纸板 8.0 N2 300 0.4 石英玻璃 1.9
60 0.2 聚丙烯 5.5 N2 70 0.5 聚苯乙烯 3.2 N2 420 0.4 硬质聚氯乙烯7.0 N2 120 0.5 纤维增强塑料3.0 N2
0.3 木材（胶合板）18.0 N2 20 0.7 低碳钢 1.0 N2 450 - 500 3.0 N2 150 6.0 N2 50 1.2 O2
几种常用激光器的概述 一、CO2激光器 1、背景 气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。 二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。 2、工作原理 CO2激光器中，主要的工作物质由CO?，氮气，氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用，为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图CO?激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO?分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。 3、特点 二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点： （1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。 （2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。 （3）结构简单，使用一般工业气体，操作简单，价格低廉。由此可见,随着研究工作的进展、新技术的使用，输出功率和效率会不断提高,寿命也会不断增长,将会出现一系列新颖的应用。例如大气和宇宙通讯、相干探测和导航、超外
随着微电子技术的飞速发展，大规模和超大规模集成电路的广泛应用，微组装技术的进步，使印制电路板的制造向着积层化、多功能化方向发展，使印制电路图形导线细、微孔化窄间距化，加工中所采用的机械方式钻孔工艺技术已不能满足要求而迅速发展起来的一种新型的微孔加工方式即激光钻孔技术。 一激光成孔的原理 激光是当“射线”受到外来的刺激而增加能量下所激发的一种强力光束，其中红外光和可见光具有热能，紫外光另具有光学能。此种类型的光射到工件的表面时会发生三种现象即反射、吸收和穿透。 透过光学另件击打在基材上激光光点，其组成有多种模式，与被照点会产生三种反应。 激光钻孔的主要作用就是能够很快地除去所要加工的基板材料，它主要靠光热烧蚀和光化学烧蚀或称之谓切除。 (1)光热烧蚀：指被加工的材料吸收高能量的激光，在极短的时间加热到熔化并被蒸发掉的成孔原理。此种工艺方法在基板材料受到高能量的作用下，在所形成的孔壁上有烧黑的炭化残渣，孔化前必须进行清理。 (2)光化学烧蚀：是指紫外线区所具有的高光子能量(超过2eV电子伏特)、激光波长超过400纳米的高能量光子起作用的结果。而这种高能量的光子能破坏有机材料的长分子链，成为更小的微粒，而其能量大于原分子，极力从中逸出，在外力的掐吸情况之下，使基板材料被快速除去而形成微孔。因此种类型的工艺方法，不含有热烧，也就不会产生炭化现象。所以，孔化前清理就非常简单。 以上就是激光成孔的基本原理。目前最常用的有两种激光钻孔方式：印制电路板钻孔用的激光器主要有RF激发的CO2气体激光器和UV固态Nd：YAG激光器。 (3)关于基板吸光度：激光成功率的高低与基板材料的吸光率有着直接的关系。印制电路板是由铜箔与玻璃布和树脂组合而成，此三种材料的吸光度也因波长不同有所不同但其中铜箔与玻璃布在紫外光0．3mμ以下区域的吸收率较高，但进入可见光与IR后却大幅度滑落。有机树脂材料则在三段光谱中，都能维持相当高的吸收率。这就是树脂材料所具有的特性，是激光钻孔工艺流行的基础。 二 CO2激光成孔的不同的工艺方法 CO2激光成孔的钻孔方法主要有直接成孔法和敷形掩膜成孔法两种。所谓直接成孔工艺方法就是把激光光束经设备主控系统将光束的直径调制到与被加工印制电路板上的孔直径相同，在没有铜箔的绝缘介质表面上直接进行成孔加工。敷形掩膜工艺方法就是在印制板的表面涂覆一层专用的掩膜，采用常规的工艺方法经曝光/显影/蚀刻工艺去掉孔表面的铜箔面形成的敷形窗口。然后采用大于孔径的激光束照射这些孔，切除暴露的介质层树脂。现分别介绍如下： (1)开铜窗法： 首先在内层板上复压一层RCC(涂树脂铜箔)通过光化学方法制成窗口，然后进行蚀刻露出树脂，再采用激光烧除窗口内基板材料即形成微盲孔：
激光切割和激光打孔 激光器可以完成各种不同的切割任务。从在半导体芯片上生成只有几微米的切口，到高质量地切割 30 毫米钢板。在激光打孔时，激光束无接触地在金属、塑料、纸张和石头上生成细微的或者较大的孔眼。 激光切割的原理 聚焦的激光束照射到工件上，将材料加热，使其熔化或者蒸发。一旦激光束将工件完全穿透，就开始了切割工艺：激光束沿着工件轮廓移动，不断地熔化工件材料。在大多数情况下，气流将熔体从切口中向下挤出。切口的宽度不会比聚焦的激光束宽多少。 在激光打孔时，短脉冲激光以很高的功率密度将工件材料熔化和蒸发。由此产生的高压将熔体从孔眼中向下排出。 氧炔切割 激光氧炔切割是一种大量应用于建筑钢材切割的标准工艺。
氧炔切割需要氧气作为切割气体。在最大6 bar 的压力下，将氧气吹入切口。被加热的金属在切口中与氧气发生反应。氧化反应释放出大量能量，最高可达激光能量的五倍，帮助激光束实现切割。氧炔切割可以加快切割速度，并且可以加工比较厚的金属板。例如可以切割厚度超过30 mm 的建筑用钢板。 激光熔融切割 激光熔化切割可以切割所有可熔化的材料，例如金属。 工艺决定了加工结果：采用等离子体支持的熔融切割速度快、表面粗糙（后），采用传统的熔融切割速度慢、表面光滑（前）。 在激光熔化切割时，通常使用氮气或者氩气作为切割气体。在 2 到 20 bar 压力的推动下，切割气体穿过切口。氩气和氮气都是惰性气体。这意味着，这两种切割气体不与切口中的熔化金属发生反应，而是只向下排出。同时，切割气体将切边与空气隔离。 优点是，切边不被氧化，不必再作后续加工。但是，在切割时只有激光束的能量起作用。 在加工金属薄板时，切割速度和在气割时一样快。对于加工比较厚的金属板以及在穿孔时，加工速度就比气割慢了一些。某些切割设备可以用氧气进行穿孔，然后用氮气进行切割。
激光蚀刻钻孔工艺（一） 【来源:SMT专家网】【编辑:】【时间: 2009-12-8 9:10:22】【点击: 8】 在孔径大于0.008寸(200μm)的场合基本上都使用机械式钻孔，而较小孔径则主要应用激光钻孔。激光钻孔的孔径最小为0.001寸(25μm)，一般标准孔径为0.004寸(100μm) 至0.006寸(150μm)。 直到1999年年底，激光钻孔还仅在少数几个产品中使用，那时全世界只有400台设备，其中300台在日本，均用于第一代激光钻孔工艺：未覆铜材料的CO2钻孔。预计到2002年激光钻孔的数量将会有很大的增加，因为那时移动电话需求量估计会达到3.5亿部。为生产出足够的印刷线路板，将需要2000台激光钻孔设备，这个数字还没包括小型因特网接入设备、个人电脑和其他设备的需求。 激光蚀刻钻孔工艺包括直接电介体钻孔、共形掩膜钻孔和完孔成形三种。直接电介体钻孔是用CO2激光束照射材料表面，每发出一次激光脉冲就有一部分材料被蚀刻掉，然后在下一步工序中对材料整个表面进行电镀。该工艺的特点是钻孔速度快，但由于CO2激光的分辨率太低，其孔径不能低于0.004寸(100μm)；另外未覆铜材料还存在共面和精 确度等问题。 共形掩膜钻孔是用CO2激光在覆铜层已经经过腐蚀的电介材料上钻孔。在光刻工艺中，覆铜层通过化学方法先作完腐蚀，这时它就如同一个掩膜，使CO2激光只作用于电介材料上。目前使用的是无需装备外部激光气的最新式射频激励密封CO2激光，这种激光束具有质量好(TEM00)、重复率高(20kHz以上)及持久耐用等特点。 将这些特点和快速扫描仪(每秒超过1000点)及快速操纵系统如带线性马达(最高2500ipm)的工作台等结合起来，可以使钻孔速度达到每分钟60000孔(1mm间隔)。由于覆铜层已预先腐蚀掉，所以孔的直径与激光波长无关，在25μm至250μm之间。 完孔成形使用两种激光，即UV激光与CO2激光，目前最新的技术是固态UV激光，它利用二极管吸收方式激励激光棒。一个典型的完孔成形系统可产生两种激光：吸收二极管产生的355μm UV激光(脉冲重复率高达100kHz)以及CO2激光。UV激光用来除去铜层，CO2激光用来去除电介质，该工艺已在很多不同的工业中分别得到开发应用，其 中主要是在美国和欧洲的一些国家。 UV激光以一种称为环钻的方式移动，激光束开始照在孔的中心，然后环绕中心作同心圆移动，同心圆直径依次增大直至将整个区域的覆铜层都蚀刻掉。铜层去掉以后再用CO2激光去除电介质，这时剩余的覆铜层就作为CO2激光的掩膜。这种工艺的优点是孔径可以小至0.002寸(50μm)而且很精确，同时每分钟钻孔数量可达5000个以上。该 工艺也可用于多层线路板的钻孔。 传统弧灯只有400～500小时寿命，而二极管的使用寿命一般都超过10000小时，所以二极管吸收式激光有助于提高产量和延长使用寿命。由于激光二极管的寿命可以预测