中心議題：

• PCB製造的激光直接成像技術
• 采用LDI技術對設計所帶來的影響
• 激光鑽微孔工藝製造

解決方案：

• 大大簡化圖像轉移的工序
• 明顯地提高圖形的位置度和層間圖形的對位度
• 明顯地捉高導線寬度的精確度
• 具有快速的反應能力

從PCB製造廠商那裏可以常常聽到：“我的客戶不關心電路板是如何製造出來的。他們隻是要求能夠符合有關質量的標準要求，剛時又要具有相對便宜的價格。”從買者考慮的角度來看一套標準的允許誤差、處於技術前沿的先進PCB組件對於任何一家PCB廠商來說都是能夠做到的，同時價格也必須要做到符合市場的需求。這其實包含了一種不符合實際事實的認識：PCB製造J。商具有“非凡”的能力
，可以在“便宜”的價格卜，製造出各種類型的PCB組件。但是，隨著工藝技術的不斷改進，設計師應該知道他們提供的新技術所具有的優點。

激光直接成像(LaserDirectImaging

，簡稱LDI)就是這樣的一項技術。許多己經頒布的“標準”設計規範可能會隨著電路板功能的增加而發生改變
，通過LDI技術使得處於高端的PCB組件的成本可能會降低。LDI不僅是一種製造微細引線和很多小尺寸產品的工具。在PCB的製造生產中，它是唯一有能力對PCB製造生產中的每一幅圖片進行單獨登記記錄和按比例排列的。現今，越來越多的PCB公司在生產過程中采用LDI技術。

1激光直接成像技術

LDI技術具有使用激光直接在
，PCB上審視一幅圖像的能力。與常規工藝技術相比較最主要的變化是在使用的過程中不必使用照相工具。LDI的成像原理和掃描圖l所示。


當然，放棄使用照像工具也有它的優勢。這是因為在PCB生產中普遍采用的基礎照像載體Mylar(密拉，一種聚酯薄膜的商標名稱)對(dui)溫(wen)度(du)和(he)潮(chao)濕(shi)的(de)變(bian)化(hua)非(fei)常(chang)敏(min)感(gan)，當(dang)這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)非(fei)常(chang)迅(xun)速(su)的(de)時(shi)候(hou)，薄(bo)膜(mo)尺(chi)寸(cun)的(de)變(bian)化(hua)也(ye)是(shi)非(fei)常(chang)明(ming)顯(xian)的(de)。這(zhe)一(yi)特(te)性(xing)初(chu)看(kan)起(qi)來(lai)似(si)乎(hu)無(wu)關(guan)重(zhong)要(yao)，但(dan)是(shi)由(you)於(yu)薄(bo)膜(mo)的(de)尺(chi)寸(cun)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)
，對(dui)於(yu)原(yuan)始(shi)長(chang)度(du)為(wei)500mm(20in)的薄膜，在一間環境穩定良好的淨化室內僅僅由於溫度和濕度所引發的變化，將會分別導致±11μm和±30μm的尺寸變化。對於一塊電路板來說
，所要求的環線尺寸(AnnularRin8)為50μm或者75μm
，絕大多數的設計誤差可能在經曆了一次工藝生產步驟以後就被用完了，而作為LDI對於這些變化就不那麼敏感了。

對於設計師和製造廠商來說采用LDI具有的另一優勢在於它對圖像的登記(Registration)和掃描所帶來的衝擊。如今，絕大多數的LDI係統擁有攝像機，它可以觀察兩個、四個甚至更多的基準
，不僅能夠登記每個分離的圖像

，還能通過掃描每個分離的圖像按比例分別形成PCB生產麵板的尺寸。為什麼說這項工作是有益的?因為許多的工藝步驟會麵臨大量自然狀態的變化現象。舉例來說：
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(1)每一個部門可能具有不同的溫度和濕度

，甚至在一個部門內溫度和濕度也將會有非常大的變化；

(2)基礎材料——環氧樹脂
、聚酰亞胺和Aramid(注：人造纖維中的一種，強韌和質輕，可用於輪胎和防彈衣的製造)也會受到溫度和濕度的影響；

(3)MLB芯部的層壓片具有不均勻性；

(4)機械和激光鑽孔出錯；

(5)焊料掩膜圖像和登記記錄出錯。

如果在一個方向持續地發生不正確的變化
，在生產期間通過調整處理，可以很容易地得到糾正。但是在PCB生產過程中大多數的隨機變化是很難予以控製的。在實際生產過程中，每塊麵板的尺寸可能會發生變化。當設計規定的允許誤差為100μmhuozhegengdadeshihou，zhekenengbuhuishishenmewenti。raner，dangbadaliangdegongnengfangruyigehenxiaodekongjianshizhejiuyiweizheshejiguidingdeyunxuwuchaquxiao。dangzhuangpeirenyuanjiangPCB組件放置入較小形狀的麵板上時，隨機變化現象將會大大的減少。但令人感到遺憾的是，這將涉及到大量的成本問題：為了滿足小型化麵板的需要



，需要更多的處置成本，材料的利用則會降為比較次要的問題(圖2)。


綜合來看使用激光直接成像技術可以帶來如下的主要優點：

　　(1)大大簡化圖像轉移的工序；

　　(2)明顯地提高圖形的位置度和層間圖形的對位度；

　　(3)明顯地捉高導線寬度的精確度；

　　(4)具有快速的反應能力，對於那些技術性複雜(如高密度的HDI／BUM、IC基板等)、周期短、批量小等：PCB產品，采用LDI技術是非常有利的
；

　　(5)節約生產成本和提高投資回報率；

　　(6)實現低成本生產高精確性、低缺陷率的批量產品生產
；

　　(7)能夠與現有PCB生產工藝、方法和管理等相融合。

2采用LDI技術對設計所帶來的影響

通過采用LDI登記記錄和按比例縮放(Scaling)哪些生產參數可以有所改善?設計師應該關注什麼東西

，以便裝配人員在PCB裝配時給予支持?zhuangpeirenyuanchuzaijintuiliangnandechujing。yibanlaishuo
，tamenbingbuyuanyicaiyongxindejishu，chufeiyaoqiutamenzheyangzuo。tongshi，tamenyexiwangnenggouzaijishufangmianchuyulingxiandediwei。zaishejihuozhexuqiudetiaokuanzhong
，zhexiexiangfatongchangbuhuidedaoOEM廠商或CEM廠商的互動。真實的情況是，對於引入新技術來說，“讓我們使用在目前工作狀態下所采用的相同的設計規則。”和其它類似的說法具有相當大的慣性。

對於LDI技術而言，由於設計允許誤差而可能會對其產生影響的因素包括：

　　(1)機械鑽鍍覆的通孔(最小的外層圓環最小的內層圓環)；

　　(2)激光鑽微通孔(最小的外層圓環、最小的內層圓環等)；

　　(3)滿足通孔焊盤鍍覆或者借孔焊盤鍍覆的焊料掩膜窗口(登記記錄允許誤差的最小液態照相焊料掩膜)

；

　　(4)能夠滿足SMD焊盤的焊料掩膜窗口和焊料掩膜壩(登記記錄允許誤差的最小的液態照相焊料掩膜)；

　　(5)在SMD焊盤或PTH焊盤之間導體的數量，因為在這些特別部位之間的走線具有良好的登記記錄：

　　(6)如果LDI焊料掩膜被用來良好地覆蓋SMD焊盤或PTH焊盤之間的空隙與導體數量；

　　(7)如上第5項和第6項的對立麵將會增加通孔或者微通孔的密度
，這是由於它們非常密集地安置在一起。
　
由於在PCB上(shang)麵(mian)精(jing)確(que)登(deng)記(ji)和(he)按(an)比(bi)例(li)縮(suo)放(fang)以(yi)及(ji)圖(tu)像(xiang)的(de)能(neng)力(li)，所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)允(yun)許(xu)誤(wu)差(cha)會(hui)因(yin)此(ci)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)。如(ru)果(guo)說(shuo)這(zhe)些(xie)允(yun)許(xu)誤(wu)差(cha)可(ke)以(yi)被(bei)改(gai)善(shan)，那(na)麼(me)更(geng)加(jia)多(duo)的(de)功(gong)能(neng)可(ke)以(yi)被(bei)添(tian)加(jia)到(dao)一(yi)塊(kuai)PCB上麵，或者說同樣的PCB組件可以以較低的成本進行製造。任何一種產品參數的列表都能夠清晰地表明設計的規則。設計師將在他們的CAD程序中使用這些規則。那麼可以歸納的優點如下：

(1)使用現有的設計規則可以形成高產量。

　　LDI可ke以yi允yun許xu製zhi造zao廠chang商shang在zai高gao產chan量liang的de情qing況kuang下xia符fu合he現xian有you的de設she計ji規gui則ze，這zhe是shi因yin為wei由you於yu違wei反fan設she計ji規gui則ze所suo產chan生sheng的de缺que陷xian數shu將jiang被bei減jian少shao到dao最zui低di的de程cheng度du，以yi滿man足zu下xia述shu要yao求qiu：

　　①外層圓環走線／定位焊盤；

　　②焊料掩膜空隙和圍壩
；

　　③內層微孔連接焊盤；

　　④在內層的通孔圓環走線。
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(2)嚴格的設計規則。

　　作為一種可以替換的方法

，製造廠商可以使用LDI登記記錄和定位排列的能力來提供嚴格的設計規則，以滿足：

　　①外層圓環走線／定位焊盤


；

　　②焊料掩膜空隙和圍壩

；

　　③內層微孔連接焊盤
；

　　④在內層的通孔圓環走線；

　　⑤在焊盤之間的導線數量；

　　⑥孔密度。

3激光鑽微孔

上述的設計規則有兩項重要性在增強。首先
，在高密度互連技術(High：DensityInterconnect，簡稱HDI)和微通孔PCB組件中LDI的de使shi用yong。將jiang外wai層ceng圓yuan環huan減jian少shao到dao最zui小xiao的de程cheng度du
，製zhi造zao廠chang商shang能neng夠gou獲huo得de減jian少shao材cai料liao的de功gong能neng
，由you於yu多duo層ceng層ceng壓ya板ban的de作zuo用yong，在zai照zhao相xiang成cheng像xiang的de工gong藝yi過guo程cheng中zhong會hui因yin環huan境jing而er發fa生sheng變bian化hua
、激光鑽孔的變動和允許誤差的作用而發生變化。LDI登記記錄和排列定位能夠有助於前麵的兩項內容(它不可能形成激光鑽孔的允許誤差)。
　　
對於裝配廠商來說標準的和先進的裝配能力分別是75um和50gm。這對機械鑽孔操作是非常微小的允許誤差
，因為激光鑽孔的精度非常高，它可以提高誤差精度(表1)。當圖像被登記記錄和排列定位
，直致激光鑽出微通孔的時候，一些LDI的使用者能夠實現小於25gm的外層圓環鑽孔能力，這可以滿足微型通道的需要，而環線又不會發生破壞的
現象。在歐洲，高端微通孔產品中是最大量采用LDI技術的地方。

對於采用激光鑽微通孔的情形，內層可以具有最小的環線
，它有時候被稱之為定位焊盤(CapturePad)或者反彈焊盤(BouncePad)，它可以起到提高激光鑽孔精度的作用
，具有登記記錄激光鑽孔到N-1層麵上和N-1層的圖像允許定位誤差的能力。


N-1以圖像的定位允許誤差將通過LDI得以改善。相同的原理也可以改善兩層深度的微通道的允許誤差。

OEM廠商、shejishilizhuangpeirenyuanzaigaishanhanliaoyanmodengjijilufangmiandexingqubuduanzengjia。muqiandeqingkuangshi，zhuangpeichangshangnenghuiyaoqiufangqiweiraohanpanyinshuahanliaoyanmodejingxiwangzhuangzuzhi
，yinweitamenjimeiyoutuxiangyemeiyouzhengquedeweizhi。zhezhongqingxinghuiduizhuangpeidechanliangchanshengchongji。xiangzheyang，shejishimenhuiyaoqiuweiraohanpancaiyongjiaoxiaodekongxi，zheyangjiushidejuedaduoshudezhuangpeichangshangbunenggoushixianjiaogaodeyicixingtongguolv。
由CAT公司出版的最新數據
，作為IPCPCQR測試程序的一部分表明了仔在的問題
，CAT公司對超過40家製造廠商的研究工作表明
，當焊料掩膜空隙為0.0015in(37.5μm)的候
，儀有一半的記錄一次性通過率超過50％。

LDI對焊料掩膜窗口的潛在影響在表2中所示。製造廠商所能實現的最小液體可成像(LiquidPhotoima8eable，簡稱LPI)焊料掩膜允許誤差(x)是因為多層層壓板的影響導致材料移動，由於鍍覆和烘幹的影響導致材料尺寸的變動以及由於環境的變化導致在成像l工藝過程中變化的共同作用而產生的。對於焊料掩膜成像的後期是綜合的，因為常規的焊料掩膜成像要花費較長的時間(20s～40s)
，


這(zhe)比(bi)基(ji)本(ben)成(cheng)像(xiang)和(he)薄(bo)膜(mo)加(jia)熱(re)的(de)時(shi)間(jian)要(yao)長(chang)，幹(gan)燥(zao)的(de)速(su)度(du)也(ye)非(fei)常(chang)快(kuai)。這(zhe)些(xie)因(yin)素(su)會(hui)對(dui)薄(bo)膜(mo)的(de)尺(chi)寸(cun)產(chan)生(sheng)重(zhong)大(da)的(de)影(ying)響(xiang)，最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)影(ying)響(xiang)在(zai)於(yu)對(dui)焊(han)料(liao)掩(yan)膜(mo)的(de)登(deng)記(ji)記(ji)錄(lu)。
　　
絕大多數製造廠商在焊料掩膜登記記錄方麵存在問題，其結果使工藝操作程序變慢
，形成不良的一次性通過率。LDI登記記錄和排列定位有助於大大改善材料尺寸的變化和薄膜尺寸的變化。另外，LDI的使用可以在較大的麵板上製造m誤差在2．5um以內的焊料掩膜圖像。相同的精確分析能夠用米顯示改善的允許誤差記錄
，以滿足SMT焊盤的焊料掩膜窗口的需要以及形成精細的焊料掩膜圍堤的需要。

從LDI中能夠扶得最大好處的應用場合包括：

　　(1)具有嚴格的環圈允許誤差的微通孔PCB組件；

　　(2)內層和外層的精度和記錄作為重要考慮因素的多層PCB組件
；

　　(3)高頻材料通常不具有像常規環氧玻璃層壓板一樣的溫度穩定性，為了能夠滿足各種類型的多層和微孔應用，LDI可以彌補這種材料變化現象。

當設計師們考慮相關於導體、焊盤和內層
、外層和微通孔層上的閉環線的設計規則的時候，設計師應該讓那些裝配廠商使用LDI，以求發現設計誤差能否更為嚴格，並將這些數據輸入到他們的CAD程序之中。設計師不需要關心製造廠商的初級圖像，因為在實施了工藝操作過程以後，圖像材料不會脫離PCB組件。然而，當涉及到焊盤掩膜時
，設計師必須具體指定哪一種焊料掩膜可以被接受。