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已修改 LTCC基板打孔工艺简介

生瓷片上的打孔制作是LTCC制作的关键工艺技术之一。通孔孔径、位置精度均直接影响基板的成品率和最终电性能。对于常规的LTCC工艺,孔径在0.1~0.3 mm 之间,根据布线密度和基板的电性能选择不同的孔径。一般而言,在孔径≤0.1 mm时,打孔难度变大,成品率也会相应降低;在孔径≥0.3 mm时,孔金属化填充难度加大,质量难以保证,降低成品率及可靠性。


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目前生瓷片打孔方式主要有两大类:一是使用数控冲床及定制模具进行一次性的冲孔;二是采用逐一打孔方式。前者精度和效率高,适用于大批量生产使用。后者精度及效率较低,但其优点在于加工方式可灵活,成本相当于较低,适用于研究与小量生产。

一、数控冲床带模具冲孔

数控冲床带模具冲孔是一种高效的生瓷带打孔方法,对已定性大批量生产的产品来说,阵列式冲孔更有利于批量生产。用阵列式冲床模具可一次冲出几十个孔。该方法的特点是速度快,精度较高,适用于单一品种的大批量生产。

二、逐一打孔

逐一打孔的方法主要有两种:机械冲孔、激光打孔

机械打孔是目前常用的打孔设备。目前大多数厂家使用的是国外打孔设备。打孔机均为无框工艺、速度快、精度高,自动上下料,适合快速大批量生产。生瓷冲孔机是LTCC制备中的关键设备之一,而X、Y运动平台是核心部件,可实现生瓷片高速、高精度移动,提高生产效率及可靠性。目前生产效率可达1800孔/min以上,打孔的位置精度可达±5μm。



该打孔方式由于打孔精度及效率高,是业界使用最为广泛的打孔方式。但其孔径受制于冲头,在进行非标尺寸及异形方面受限制。目前国内用户使用较多的设备为三菱电工、中电2所、美国PTC公司、日本UHT的打孔机。此类设备普遍采用计算机控制,操作灵活,定位精度高,效率高。


激光打孔在生瓷带进行激光打孔的原理是:利用激光器发出具有聚集的激光束,沿着通孔边缘将连续分布的光脉冲发射到生瓷带上,激光能量将有机物及陶瓷材料进行汽化,从而形成一个通孔。目前打孔激光器使用较多的类型为UV激光器。



UV激光器的优势在于,与PCB激光微孔加工中市场使用最多的CO2激光器相比,UV激光热效应比CO2小很多,生瓷内的有机粘合剂和陶瓷容易被汽化,故不会出现烧焦的现象。LTCC瓷带正面的开孔孔径与其厚度无直接关联。由于激光束的焦点在表面,形成的微孔呈圆锥形,导致背面的孔尺寸随厚度增加而减少。在所需打孔的厚度增加时,需要将UV激光束进行相应的调节。

当前,我国的激光打孔技术有了一定的经验积累和技术进步。通过激光打孔工艺的陶瓷电路板更具有陶瓷与金属结合力高、不存在脱落、起泡等特点,达到生长在一起的效果。表面平整度高,粗糙率在0.1μm~0.3μm,激光打孔孔径在0.15mm-0.5mm,部分精度能达到0.06mm。

激光打孔因其打孔形式可灵活多变,且打孔的精度高,可以制作各种孔径及异形孔,是生瓷片打孔最具个性化的打孔方式,是LTCC打孔工艺运用的趋势。


6月5日,东莞市盛雄激光高级项目总监王耀波将作为演讲嘉宾出席“第二届高端电子陶瓷产业高峰论坛”,演讲议题为“如何提升LTCC激光开孔效果对后段工艺良率影响”。同时还有首镭激光、苏州锐涛光电科技等激光企业参会。


激光企业介绍

1、东莞市盛雄激光先进装备股份有限公司

2008年4月8日创建于全球著名的先进制造业科技名城——广东省东莞市。盛雄是集研发、制造、销售、服务于一体的激光微纳加工设备高科技公司,在激光微纳加工的细分领域名列前茅,曾荣获“国家高新技术企业”、“广东省高成长中小企业”、“广东省微细激光制造装备工程技术研究中心”等称号。主要产品有激光打孔、切割、蚀刻、划片等,应用于半导体、显示面板、线路板、脆性盖板等行业。


2、苏州锐涛光电科技有限公司



锐涛光电科技坐落于全国“百县之首”的昆山,创立于2014年,是一家高新技术企业。多年来深耕3C电子、家电、汽车、军工和民品等多项激光应用领域,专注于红外、紫外、CO2等各类激光精微切割、打标和焊接领域,为客户提供全面的激光加工系统及其自动化定制式解决方案;高端紫外激光器和各种精密运动平台的研发制造和维修。


3、苏州首镭激光科技有限公司


首镭激光是一家集开发、制造及销售高端光电、激光工业设备为一体的高新技术企业。公司主要产品有:FPC紫外激光切割机、PCBA激光切割机、摄像头模组激光切割机、指纹芯片激光切割机、蓝宝石激光切割机、脆性材料皮秒切割机、全自动覆盖膜紫外激光切割机、PET膜片激光切割机,精密锡球激光焊接机、高功率连续激光焊接机、PCB激光打码机,激光打孔系统,ITO膜刻蚀系统,UV激光固化,视觉引导定位切割、焊接、镭雕等设备。



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