激光钻孔定位方法探讨
摘要：对现有的激光钻孔盲孔板板流程进行分析，提出改善激光盲孔对位精度方法并进行实验及分析。
关键词：激光钻孔 盲孔 对位 定位标靶
一现状
随着板件向小型化及高密度方向发展，越来越多的板件采用埋盲孔方式来实现高密度互连，激光钻孔是实现微小盲孔的方法之一。激烈的市场竞争对于板件的可靠性也提出越来越高的要求，对于盲孔来说高的可靠性要求有大面积的良好连接，激光盲孔良好的对位精度是一个关键因素。首先需说明激光钻盲孔精度要求有两个：即激光孔与内层焊盘和外层焊盘之间的对位精度。
我公司现有的影响激光钻孔盲孔板件对位精度的流程为：
1、利用通孔的钻孔标靶定位钻出定位孔；
2、由定位孔定位通过激光孔点菲林做出外层激光窗和激光钻孔定位标靶；
3、激光钻机寻找激光钻孔定位标靶，然后钻激光盲孔；
4、外层图形转移做出盲孔外层焊盘。
二分析
1、各流程可能存在的产生误差原因：
（1）钻定位孔
A、X光机本身系统误差；
B、板件不平，造成冲标靶冲不准；
C、上钻孔管们钉不紧；
D、钻机本身系统误差；
E、钻头固定不牢；
F、板件不平，胶带贴不紧。
（2）做激光窗：
A、激光孔点菲林变形；
B、激光孔点菲林对位不准。
（3）激光钻孔：
A、激光钻孔机本身系统误差；
B、板件不平造成读不准；
C、板件夹不紧。
（4）外层图形转移：
A、菲林变形；
B、菲林对位不准。
可以看出，以上影响激光钻盲孔对们精度的大部分原因都是操作问题，可以通过严格操作来改善。除了操作之外就是系统误差及定位方式，改善系统误差成本过高，帮应将重点放在定位方式的改进上。
2定位方式的分析：
现有的定位方式是用通孔的标靶钻定位孔，然后由此类定位孔定位做激光窗口及激光定位标靶于外层，激光钻机读取外层激光定位标靶位置后钻孔。
此定位方式存在以下问题：
X光机冲通孔标靶时，对各内层的钻机标靶进行统一折中补偿，所确定的值与盲孔内层焊盘所在层的标靶值存在偏差。随后根据此标靶钻出的定位孔，蚀刻出的激光窗口及激光定位标靶不能反映盲孔内层焊盘所在层的变化。以此种定位方式钻出来的激光孔相对于外层激光窗口及盲孔外层焊盘偏差较小，但相对于盲孔内层焊盘偏差较大。
由上述分析可知，如果将激光定位标靶直接做在内层，则可以在钻孔时直接反映盲孔内层焊盘所在层的变化情况，改善激光孔与内层焊盘的对位偏差。但是激光孔与外层激光窗口及盲孔外层焊盘的对位偏差则偏大。如果用盲孔内层焊盘所在层的标靶定位，然后来做激光窗口则可以改善激光孔与激光窗口的对位偏差，但是对外层焊盘的对位偏差则不会改善。根据内层菲林的变化对外层菲林进行相应的补偿，来改善激光孔对外层焊盘的对位偏差，但同时对通孔的对位造成影响，故此次实验暂不考虑外层线路菲林的补偿。
三实验
1、根据以上分析，我们选取15块6层埋盲孔板（包括1-2层及5-6层盲孔），采用三种定位方法进行对比实验（每种方法5块板）：
（1）1-6层钻孔标靶钻定位孔，外层激光定位标靶（目前我公司的做法）
（2）1-6层钻孔标靶钻定位孔，内层激光定位标靶（改善盲孔与内层焊盘的对位）
（3）1-2及5-6层钻孔标靶分别钻定位孔，内层激光定位标靶（改善盲孔与内层焊盘及激光窗口的对位）。
2、在层压，激光钻及外层蚀刻后进行检测（检测结果见附表）：
（1）1-6,1-2及5-6层钻孔标靶层压后的尺寸变化(X光机检测,单位为mil)；
（2）激光孔与激光窗口之间的对位情况（孔与窗口偏移的最大宽度，用百倍放大镜测量，单位为mil）；
（3）激光孔与内层焊盘的连接情况（孔与内层焊盘连接面的最大宽度，用百倍放大镜测量，单位为mil）；
（4）激光孔与外层焊盘的连接情况（最小环宽，用百倍放大镜测量，单位为mil）；
（5）激光孔与内层焊盘的对位精度（测量板边的激光孔与内层焊盘对位精度的标靶，单位为mil）；
3、实验数据分析：
从激光孔与内层焊盘对位精度标靶的测试结果看，用内层激光定位标靶的板孔精度较高（反映相对于内层焊盘的精度）。但由于与外层激光窗口的偏差，导致最终与内层相连的面积比现有的定位方法稍微偏小。激光孔与外层焊盘对位偏差情况此三种方法都差不多，焊锡面都不好，应该是焊锡面外层线路菲林对位不准而造成。
四结论
从以上三种定位方法的实验结果可以看出，用内层激光定位标靶定位进行激光钻孔可以提高激光钻孔的对位精度（第（2），（3）种方法；但第（3）种方法需要多钻两对标靶,影响生产效率，且激光孔对激光窗口的对准情况改善不大，故宜采用第（2）种方法），但是为了保证良好的连接面积，应该适当加大激光窗口。
关键词：激光钻孔 盲孔 对位 定位标靶
一现状
随着板件向小型化及高密度方向发展，越来越多的板件采用埋盲孔方式来实现高密度互连，激光钻孔是实现微小盲孔的方法之一。激烈的市场竞争对于板件的可靠性也提出越来越高的要求，对于盲孔来说高的可靠性要求有大面积的良好连接，激光盲孔良好的对位精度是一个关键因素。首先需说明激光钻盲孔精度要求有两个：即激光孔与内层焊盘和外层焊盘之间的对位精度。
我公司现有的影响激光钻孔盲孔板件对位精度的流程为：
1、利用通孔的钻孔标靶定位钻出定位孔；
2、由定位孔定位通过激光孔点菲林做出外层激光窗和激光钻孔定位标靶；
3、激光钻机寻找激光钻孔定位标靶，然后钻激光盲孔；
4、外层图形转移做出盲孔外层焊盘。
二分析
1、各流程可能存在的产生误差原因：
（1）钻定位孔
A、X光机本身系统误差；
B、板件不平，造成冲标靶冲不准；
C、上钻孔管们钉不紧；
D、钻机本身系统误差；
E、钻头固定不牢；
F、板件不平，胶带贴不紧。
（2）做激光窗：
A、激光孔点菲林变形；
B、激光孔点菲林对位不准。
（3）激光钻孔：
A、激光钻孔机本身系统误差；
B、板件不平造成读不准；
C、板件夹不紧。
（4）外层图形转移：
A、菲林变形；
B、菲林对位不准。
可以看出，以上影响激光钻盲孔对们精度的大部分原因都是操作问题，可以通过严格操作来改善。除了操作之外就是系统误差及定位方式，改善系统误差成本过高，帮应将重点放在定位方式的改进上。
2定位方式的分析：
现有的定位方式是用通孔的标靶钻定位孔，然后由此类定位孔定位做激光窗口及激光定位标靶于外层，激光钻机读取外层激光定位标靶位置后钻孔。
此定位方式存在以下问题：
X光机冲通孔标靶时，对各内层的钻机标靶进行统一折中补偿，所确定的值与盲孔内层焊盘所在层的标靶值存在偏差。随后根据此标靶钻出的定位孔，蚀刻出的激光窗口及激光定位标靶不能反映盲孔内层焊盘所在层的变化。以此种定位方式钻出来的激光孔相对于外层激光窗口及盲孔外层焊盘偏差较小，但相对于盲孔内层焊盘偏差较大。
由上述分析可知，如果将激光定位标靶直接做在内层，则可以在钻孔时直接反映盲孔内层焊盘所在层的变化情况，改善激光孔与内层焊盘的对位偏差。但是激光孔与外层激光窗口及盲孔外层焊盘的对位偏差则偏大。如果用盲孔内层焊盘所在层的标靶定位，然后来做激光窗口则可以改善激光孔与激光窗口的对位偏差，但是对外层焊盘的对位偏差则不会改善。根据内层菲林的变化对外层菲林进行相应的补偿，来改善激光孔对外层焊盘的对位偏差，但同时对通孔的对位造成影响，故此次实验暂不考虑外层线路菲林的补偿。
三实验
1、根据以上分析，我们选取15块6层埋盲孔板（包括1-2层及5-6层盲孔），采用三种定位方法进行对比实验（每种方法5块板）：
（1）1-6层钻孔标靶钻定位孔，外层激光定位标靶（目前我公司的做法）
（2）1-6层钻孔标靶钻定位孔，内层激光定位标靶（改善盲孔与内层焊盘的对位）
（3）1-2及5-6层钻孔标靶分别钻定位孔，内层激光定位标靶（改善盲孔与内层焊盘及激光窗口的对位）。
2、在层压，激光钻及外层蚀刻后进行检测（检测结果见附表）：
（1）1-6,1-2及5-6层钻孔标靶层压后的尺寸变化(X光机检测,单位为mil)；
（2）激光孔与激光窗口之间的对位情况（孔与窗口偏移的最大宽度，用百倍放大镜测量，单位为mil）；
（3）激光孔与内层焊盘的连接情况（孔与内层焊盘连接面的最大宽度，用百倍放大镜测量，单位为mil）；
（4）激光孔与外层焊盘的连接情况（最小环宽，用百倍放大镜测量，单位为mil）；
（5）激光孔与内层焊盘的对位精度（测量板边的激光孔与内层焊盘对位精度的标靶，单位为mil）；
3、实验数据分析：
从激光孔与内层焊盘对位精度标靶的测试结果看，用内层激光定位标靶的板孔精度较高（反映相对于内层焊盘的精度）。但由于与外层激光窗口的偏差，导致最终与内层相连的面积比现有的定位方法稍微偏小。激光孔与外层焊盘对位偏差情况此三种方法都差不多，焊锡面都不好，应该是焊锡面外层线路菲林对位不准而造成。
四结论
从以上三种定位方法的实验结果可以看出，用内层激光定位标靶定位进行激光钻孔可以提高激光钻孔的对位精度（第（2），（3）种方法；但第（3）种方法需要多钻两对标靶,影响生产效率，且激光孔对激光窗口的对准情况改善不大，故宜采用第（2）种方法），但是为了保证良好的连接面积，应该适当加大激光窗口。
| 板件编号 | 对位方法 | 层压后1-6层标靶变化 | 层压后1-2层标靶变化 | 层压后5-6层标靶变化 | 激光钻孔精度（1-2） | 激光钻孔精度（5-6） | 激光孔与内层焊盘连接情况（1-2） | 激光孔与内层焊盘连接情况（5-6） | 激光孔与外层焊盘连接情况（1-2） | 激光孔与外层焊盘连接情况（5-6） | 激光孔与激光窗口对位偏离（1-2） | 激光孔与激光窗口对位偏离（5-6） |
| 3 | 1-6层钻孔，外层激光定位 | 4.45 | 3.98 | 2.51 | 3.25 | 3.5 | 4.43 | 4.72 | 0.98 | 崩孔 | 3.19 | 3.15 |
| 10 | 1-6层钻孔，外层激光定位 | 6.14 | 3.78 | 3.78 | 3.5 | 4.5 | 4.18 | 4.13 | 0.3 | 0.3 | 3.4 | 2.56 |
| 14 | 1-6层钻孔，外层激光定位 | 5.24 | 2.56 | 3.46 | 5 | 6 | 3.69 | 2.56 | 0.39 | 1.37 | 3.35 | 2.95 |
| 16 | 1-6层钻孔，外层激光定位 | 4.69 | 4.09 | 3.39 | 3.5 | 3.5 | 4.43 | 4.04 | 0.69 | 崩孔 | 3.15 | 2.56 |
| 17 | 1-6层钻孔，外层激光定位 | 4.96 | 3.31 | 4.41 | 6.25 | 4 | 2.76 | 4.72 | 0.39 | 0.98 | 3.3 | 2.6 |
| 1 | 1-6层钻孔，内层激光定位 | 6.61 | 5.35 | 3.94 | 2 | 3 | 4.38 | 4.53 | 0.39 | 崩孔 | 3.49 | 4.28 |
| 8 | 1-6层钻孔，内层激光定位 | 5.67 | 3.62 | 3.11 | 3 | 3 | 3.54 | 4.72 | 1.67 | 0.2 | 5.21 | 4.23 |
| 13 | 1-6层钻孔，内层激光定位 | 6.81 | 3.27 | 3.11 | 3.25 | 4 | 3.34 | 4.63 | 1.38 | 崩孔 | 5.11 | 4.23 |
| 15 | 1-6层钻孔，内层激光定位 | 5.51 | 3.78 | 1.97 | 3.5 | 4.25 | 4.33 | 4.72 | 0.3 | 0.44 | 5.01 | 3.05 |
| 18 | 1-6层钻孔，内层激光定位 | 4.69 | 3.07 | 4.64 | 2.25 | 2.5 | 2.31 | 3.99 | 1.32 | 崩孔 | 6.79 | 5.81 |
| 4 | 1-2及5-6层钻孔，内层激光定位 | 6.97 | 5.87 | 4.49 | 1.75 | 1.5 | 3.94 | 3.79 | 1.08 | 0.39 | 3.84 | 5.01 |
| 7 | 1-2及5-6层钻孔，内层激光定位 | 4.61 | 2.76 | 3.7 | 2.5 | 3.75 | 4.04 | 4.72 | 1.67 | 崩孔 | 4.97 | 3.99 |
| 11 | 1-2及5-6层钻孔，内层激光定位 | 5.83 | 5.24 | 4.02 | 1.25 | 1 | 4.62 | 3.84 | 0.49 | 崩孔 | 3.74 | 5.22 |
| 19 | 1-2及5-6层钻孔，内层激光定位 | 4.37 | 3.11 | 2.99 | 3.25 | 2.75 | 3.44 | 2.76 | 崩孔 | 0.2 | 5.22 | 6.59 |
| 20 | 1-2及5-6层钻孔，内层激光定位 | 6.18 | 6.14 | 4.17 | 2.5 | 1 | 3.35 | 3.64 | 0.3 | 0.79 | 5.41 | 5.61 |
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