激光鉆孔定位方法探討
摘要:對(duì)現(xiàn)有的激光鉆孔盲孔板板流程進(jìn)行分析,提出改善激光盲孔對(duì)位精度方法并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及分析。
關(guān)鍵詞:激光鉆孔 盲孔 對(duì)位 定位標(biāo)靶
一現(xiàn)狀
隨著板件向小型化及高密度方向發(fā)展,越來(lái)越多的板件采用埋盲孔方式來(lái)實(shí)現(xiàn)高密度互連,激光鉆孔是實(shí)現(xiàn)微小盲孔的方法之一。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)于板件的可靠性也提出越來(lái)越高的要求,對(duì)于盲孔來(lái)說(shuō)高的可靠性要求有大面積的良好連接,激光盲孔良好的對(duì)位精度是一個(gè)關(guān)鍵因素。首先需說(shuō)明激光鉆盲孔精度要求有兩個(gè):即激光孔與內(nèi)層焊盤(pán)和外層焊盤(pán)之間的對(duì)位精度。
我公司現(xiàn)有的影響激光鉆孔盲孔板件對(duì)位精度的流程為:
1、利用通孔的鉆孔標(biāo)靶定位鉆出定位孔;
2、由定位孔定位通過(guò)激光孔點(diǎn)菲林做出外層激光窗和激光鉆孔定位標(biāo)靶;
3、激光鉆機(jī)尋找激光鉆孔定位標(biāo)靶,然后鉆激光盲孔;
4、外層圖形轉(zhuǎn)移做出盲孔外層焊盤(pán)。
二分析
1、各流程可能存在的產(chǎn)生誤差原因:
(1)鉆定位孔
A、X光機(jī)本身系統(tǒng)誤差;
B、板件不平,造成沖標(biāo)靶沖不準(zhǔn);
C、上鉆孔管們釘不緊;
D、鉆機(jī)本身系統(tǒng)誤差;
E、鉆頭固定不牢;
F、板件不平,膠帶貼不緊。
(2)做激光窗:
A、激光孔點(diǎn)菲林變形;
B、激光孔點(diǎn)菲林對(duì)位不準(zhǔn)。
(3)激光鉆孔:
A、激光鉆孔機(jī)本身系統(tǒng)誤差;
B、板件不平造成讀不準(zhǔn);
C、板件夾不緊。
(4)外層圖形轉(zhuǎn)移:
A、菲林變形;
B、菲林對(duì)位不準(zhǔn)。
可以看出,以上影響激光鉆盲孔對(duì)們精度的大部分原因都是操作問(wèn)題,可以通過(guò)嚴(yán)格操作來(lái)改善。除了操作之外就是系統(tǒng)誤差及定位方式,改善系統(tǒng)誤差成本過(guò)高,幫應(yīng)將重點(diǎn)放在定位方式的改進(jìn)上。
2定位方式的分析:
現(xiàn)有的定位方式是用通孔的標(biāo)靶鉆定位孔,然后由此類定位孔定位做激光窗口及激光定位標(biāo)靶于外層,激光鉆機(jī)讀取外層激光定位標(biāo)靶位置后鉆孔。
此定位方式存在以下問(wèn)題:
X光機(jī)沖通孔標(biāo)靶時(shí),對(duì)各內(nèi)層的鉆機(jī)標(biāo)靶進(jìn)行統(tǒng)一折中補(bǔ)償,所確定的值與盲孔內(nèi)層焊盤(pán)所在層的標(biāo)靶值存在偏差。隨后根據(jù)此標(biāo)靶鉆出的定位孔,蝕刻出的激光窗口及激光定位標(biāo)靶不能反映盲孔內(nèi)層焊盤(pán)所在層的變化。以此種定位方式鉆出來(lái)的激光孔相對(duì)于外層激光窗口及盲孔外層焊盤(pán)偏差較小,但相對(duì)于盲孔內(nèi)層焊盤(pán)偏差較大。
由上述分析可知,如果將激光定位標(biāo)靶直接做在內(nèi)層,則可以在鉆孔時(shí)直接反映盲孔內(nèi)層焊盤(pán)所在層的變化情況,改善激光孔與內(nèi)層焊盤(pán)的對(duì)位偏差。但是激光孔與外層激光窗口及盲孔外層焊盤(pán)的對(duì)位偏差則偏大。如果用盲孔內(nèi)層焊盤(pán)所在層的標(biāo)靶定位,然后來(lái)做激光窗口則可以改善激光孔與激光窗口的對(duì)位偏差,但是對(duì)外層焊盤(pán)的對(duì)位偏差則不會(huì)改善。根據(jù)內(nèi)層菲林的變化對(duì)外層菲林進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償,來(lái)改善激光孔對(duì)外層焊盤(pán)的對(duì)位偏差,但同時(shí)對(duì)通孔的對(duì)位造成影響,故此次實(shí)驗(yàn)暫不考慮外層線路菲林的補(bǔ)償。
三實(shí)驗(yàn)
1、根據(jù)以上分析,我們選取15塊6層埋盲孔板(包括1-2層及5-6層盲孔),采用三種定位方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)(每種方法5塊板):
(1)1-6層鉆孔標(biāo)靶鉆定位孔,外層激光定位標(biāo)靶(目前我公司的做法)
(2)1-6層鉆孔標(biāo)靶鉆定位孔,內(nèi)層激光定位標(biāo)靶(改善盲孔與內(nèi)層焊盤(pán)的對(duì)位)
(3)1-2及5-6層鉆孔標(biāo)靶分別鉆定位孔,內(nèi)層激光定位標(biāo)靶(改善盲孔與內(nèi)層焊盤(pán)及激光窗口的對(duì)位)。
2、在層壓,激光鉆及外層蝕刻后進(jìn)行檢測(cè)(檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)附表):
(1)1-6,1-2及5-6層鉆孔標(biāo)靶層壓后的尺寸變化(X光機(jī)檢測(cè),單位為mil);
(2)激光孔與激光窗口之間的對(duì)位情況(孔與窗口偏移的最大寬度,用百倍放大鏡測(cè)量,單位為mil);
(3)激光孔與內(nèi)層焊盤(pán)的連接情況(孔與內(nèi)層焊盤(pán)連接面的最大寬度,用百倍放大鏡測(cè)量,單位為mil);
(4)激光孔與外層焊盤(pán)的連接情況(最小環(huán)寬,用百倍放大鏡測(cè)量,單位為mil);
(5)激光孔與內(nèi)層焊盤(pán)的對(duì)位精度(測(cè)量板邊的激光孔與內(nèi)層焊盤(pán)對(duì)位精度的標(biāo)靶,單位為mil);
3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析:
從激光孔與內(nèi)層焊盤(pán)對(duì)位精度標(biāo)靶的測(cè)試結(jié)果看,用內(nèi)層激光定位標(biāo)靶的板孔精度較高(反映相對(duì)于內(nèi)層焊盤(pán)的精度)。但由于與外層激光窗口的偏差,導(dǎo)致最終與內(nèi)層相連的面積比現(xiàn)有的定位方法稍微偏?
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四結(jié)論
從以上三種定位方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,用內(nèi)層激光定位標(biāo)靶定位進(jìn)行激光鉆孔可以提高激光鉆孔的對(duì)位精度(第(2),(3)種方法;但第(3)種方法需要多鉆兩對(duì)標(biāo)靶,影響生產(chǎn)效率,且激光孔對(duì)激光窗口的對(duì)準(zhǔn)情況改善不大,故宜采用第(2)種方法),但是為了保證良好的連接面積,應(yīng)該適當(dāng)加大激光窗口。
板件編號(hào)
對(duì)位方法層壓后1-6層標(biāo)靶變化層壓后1-2層標(biāo)靶變化層壓后5-6層標(biāo)靶變化激光鉆孔精度(1-2)激光鉆孔精度(5-6)激光孔與內(nèi)層焊盤(pán)連接情況(1-2)激光孔與內(nèi)層焊盤(pán)連接情況(5-6)激光孔與外層焊盤(pán)連接情況(1-2)激光孔與外層焊盤(pán)連接情況(5-6)激光孔與激光窗口對(duì)位偏離(1-2)激光孔與激光窗口對(duì)位偏離(5-6)31-6層鉆孔,外層激光定位4.453.982.513.253.54.434.720.98崩孔3.193.15101-6層鉆孔,外層激光定位6.143.783.783.54.54.184.130.30.33.42.56141-6層鉆孔,外層激光定位5.242.563.46563.692.560.391.373.352.95161-6層鉆孔,外層激光定位4.694.093.393.53.54.434.040.69崩孔3.152.56171-6層鉆孔,外層激光定位4.963.314.416.2542.764.720.390.983.32.611-6層鉆孔,內(nèi)層激光定位6.615.353.94234.384.530.39崩孔3.494.2881-6層鉆孔,內(nèi)層激光定位5.673.623.11333.544.721.670.25.214.23131-6層鉆孔,內(nèi)層激光定位6.813.273.113.2543.344.631.38崩孔5.114.23151-6層鉆孔,內(nèi)層激光定位5.513.781.973.54.254.334.720.30.445.013.05181-6層鉆孔,內(nèi)層激光定位4.693.074.642.252.52.313.991.32崩孔6.795.8141-2及5-6層鉆孔,內(nèi)層激光定位6.975.874.491.751.53.943.791.080.393.845.0171-2及5-6層鉆孔,內(nèi)層激光定位4.612.763.72.53.754.044.721.67崩孔4.973.99111-2及5-6層鉆孔,內(nèi)層激光定位5.835.244.021.2514.623.840.49崩孔3.745.22191-2及5-6層鉆孔,內(nèi)層激光定位4.373.112.993.252.753.442.76崩孔0.25.226.59201-2及5-6層鉆孔,內(nèi)層激光定位6.186.144.172.513.353.640.30.795.415.61