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LTCC基板打孔——机械与激光打孔并驾齐驱

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。



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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日本UHT、中电2所、美国PTC公司的打孔机。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。



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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。


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。



激光打孔厂家有主要有三菱电工、UHT、LPKF(乐普科)、盛雄激光、中电科45所、德中激光、德龙激光、光韵达、中科微精等。

近年来,随着技术的提升,国内LTCC打孔设备无论是机械打孔还是激光打孔,相关厂家已经做得相当不错,具有很强的竞争力。


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