纳飞光电皮秒激光器在HDI板微打孔的应用

HDI，即高密度互连板，是一种紧凑型电路板，通过不断积层层压而成，板层间的电气互连则通过导电的通孔、埋孔和盲孔连接实现。相对于传统的PCB电路板，它具有层数更多、更轻、更薄、更小等特点。

随着HDI 电路板朝着更高密度方向发展，对HDI 制备技术要求越来越高。凡直径小于150um以下的孔在业界被称为微孔，而高密度HDI板中采用大量的微埋盲孔，足见孔洞之小、之密。布线密度大于46 cm/cm2，线路的宽度和距离在100um以内等，机械钻孔等传统钻孔方式在孔径、孔形、损伤和成本等方面逊于后来居上的激光打孔工艺。

激光打孔的原理可以简单理解为：通过高能量密度激光束经过光学元器件聚焦照射到材料表面，材料吸收激光能量后瞬间熔化汽化和蒸发，形成小孔。但激光打孔的光源选择上，不同激光器的加工效果各不相同，如若用CO2激光则存在明显的热影响区域，可直接直接影响孔洞的成型和品质，因此HDI 电路板的孔洞加工宜选用脉冲激光器作为光源。

实际上，不同脉宽（ns、ps、fs）的激光器打孔时发生的能量转化、物质形态变化等非常复杂。纳飞光电研发设计的1064nm皮秒激光器，脉宽仅为10ps左右，远小于材料中受激电子通过转移、转化等形式的能量释放时间，仅需考虑电子吸收入射光子的激发和储能过程，因此峰值功率非常高，在极短的时间内注入到材料表面，能够让材料瞬间汽化蒸发，在表面形成高密度、超热、高压的等离子体状态，整个过程是一个冷加工过程，几乎没有重熔层，降低表面爆浆、毛边的问题，板材损伤小，孔洞成型质量好。

回归到HDI板打孔的具体参数上。得益于优异的光束质量（M²＜1.3），纳飞光电皮秒激光器聚焦后的光斑直径非常小，可以轻易达微米量级，足以应对“孔径在152.4um以下、且孔环在254um 以下”的高密度HDI板加工要求，也可以加工更小间距的孔（10ps热影响也小，有助于小孔间距能力提升）。加上激光的高度灵活性，可以通过控制焦点，实现通孔、埋孔和盲孔等不同打孔样式。

另外，纳飞光电皮秒激光器稳定性非常高，通过在腔型设计、冷却系统，以及其他软硬件方面入手，使得激光器的脉冲稳定性和功率稳定性双双小于1%RMS，有了高稳定性，在大批量、可复制、高密度的HDI板打孔加工中，游刃有余。