一种多层印刷电路板的激光打孔方法及使用其的系统

摘要

本发明公开了一种多层印刷电路板的激光打孔方法及使用其的系统，包括向多层印刷电路板打通孔过程：步骤A1，在打孔工作台放置多层印刷电路板，并且所述多层印刷电路板的待打孔位置和飞秒/皮秒激光器对准，所述多层印刷电路板沿厚度方向从上到下设有N层具有不同材料的基板；所述飞秒/皮秒激光器可切换地输出N种不同波长的激光束以对应地用于刻蚀N层具有不同材料的基板。所述多层印刷电路板的激光打孔方法包括向多层印刷电路板打通孔过程和向多层印刷电路板打盲孔过程，实现了对所述多层印刷电路板的智能化打孔，智能识别出打孔层数，自动快速准确地切换飞秒激光的打孔工艺参数，使加工出来的通孔的横断面平整，提高打孔质量和精度。

权利要求

1.一种多层印刷电路板的激光打孔方法，其特征在于，包括向多层印刷电路板打通孔过程：步骤A1，在打孔工作台放置多层印刷电路板，并且所述多层印刷电路板的待打孔位置和飞秒/皮秒激光器对准，所述多层印刷电路板沿厚度方向从上到下设有N层具有不同材料的基板，N＝2、3、4、…、k，k≥2；

所述飞秒/皮秒激光器可切换地输出N种不同波长的激光束以对应地用于刻蚀N层具有不同材料的基板；

步骤A2，在工控机输入所述多层印刷电路板中各层基板的发光光谱特征和打孔工艺参数，定义第X层基板的发光光谱特征为FX及其打孔工艺参数为CX；和定义所述飞秒/皮秒激光器发出的与第X层基板的打孔工艺参数CX对应的激光束为HX，设定待打孔层X的初始值为1；

步骤A3，所述工控机向所述飞秒/皮秒激光器发送所述多层印刷电路板的第X层基板的打孔工艺参数CX，所述飞秒/皮秒激光器发出与第X层基板的打孔工艺参数CX对应的激光束HX来对所述多层印刷电路板进行打孔；

同时，所述激光束HX和所述多层印刷电路板相互作用产生打孔发散光，光谱仪持续获取并发送所述打孔发散光的发光光谱特征至所述工控机；

步骤A4，所述工控机检测所述打孔发散光的发光光谱特征是否为第X层基板的发光光谱特征FX：若是则所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器继续打孔；若不是则所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器停止打孔，并且所述工控机更新待打孔层X＝X+1；

步骤A5，重复步骤A3和步骤A4，直至待打孔层X＝N；

步骤A6，所述工控机向所述飞秒/皮秒激光器发送所述多层印刷电路板的第N层基板的打孔工艺参数CN；

所述飞秒/皮秒激光器发出与第N层基板的打孔工艺参数CN对应的激光束HN来对所述多层印刷电路板进行打孔，直至所述光谱仪在预设时间内没获取到所述打孔发散光的发光光谱特征时所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器停止打孔，从而在多层印刷电路板上形成通孔。

2.根据权利要求1所述的多层印刷电路板的激光打孔方法，其特征在于，还包括向多层印刷电路板打盲孔过程：步骤B1，在打孔工作台放置多层印刷电路板，并且所述多层印刷电路板的待打孔位置和飞秒/皮秒激光器对准，所述多层印刷电路板从上到下设有N层材料，N＝2、3、4、…、k，k≥

2；

所述飞秒/皮秒激光器可切换地输出N种不同波长的激光束以对应地用于刻蚀N层具有不同材料的基板；

步骤B2，在工控机设定需要打孔至所述多层印刷电路板的第M层基板，其中M

步骤B3，所述工控机向所述飞秒/皮秒激光器发送所述多层印刷电路板的第X层基板的打孔工艺参数CX，所述飞秒/皮秒激光器发出与第X层材料的打孔工艺参数CX对应的激光束HX来对所述多层印刷电路板进行打孔；

同时，所述激光束和所述多层印刷电路板相互作用产生打孔发散光，光谱仪持续获取并发送所述打孔发散光的发光光谱特征至所述工控机；

步骤A4，所述工控机检测所述打孔发散光的发光光谱特征是否为第X层基板的发光光谱特征FX：若是则所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器继续打孔；若不是则所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器停止打孔，并且所述工控机更新待打孔层X＝X+1；

步骤A5，重复步骤A3和步骤A4，直至待打孔层X＝M+1，所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器停止打孔，从而在多层印刷电路板上形成深度达到第M层基板的盲孔。

3.根据权利要求2所述的多层印刷电路板的激光打孔方法，其特征在于：所述打孔工艺参数包括激光束重复频率和激光束脉冲能量，所述打孔工艺参数为所述多层印刷电路板的各层基板分别单独进行激光打孔实验分析获得，所述激光打孔实验对孔壁质量、孔径精度以及打孔速度进行分析。

4.使用权利要求2所述的多层印刷电路板的激光打孔方法的系统，其特征在于：包括打孔工作台、工控机、飞秒/皮秒激光器、光谱仪、激光投射角调节器和安装机架；

所述安装机架包括安装底座和安装立杆，所述安装立杆设置于安装底座的一侧，所述安装底座的顶部设有移动滑轨；

所述打孔工作台活动卡接于所述移动滑轨，所述打孔工作台设有工作台驱动电机，所述工作台驱动电机驱动所述打孔工作台沿所述移动滑轨运动；

所述激光投射角调节器安装于所述安装立杆的顶端并且和所述打孔工作台在同一垂直面上，所述飞秒/皮秒激光器和激光投射角调节器连接，并且所述飞秒/皮秒激光器的激光输出口向下设置，所述激光投射角调节器控制所述飞秒/皮秒激光器的激光束投射角度；

所述光谱仪安装于所述安装立杆的中部并且设置于飞秒/皮秒激光器的下方，所述光谱仪的检测光输入口水平朝向所述安装底座的另一侧；

所述工控机安装于安装底座的另一侧，所述工作台驱动电机、光谱仪和飞秒/皮秒激光器均与所述工控机电连接。

5.根据权利要求4所述的多层印刷电路板的激光打孔系统，其特征在于：还包括激光束整形装置，所述激光束整形装置安装于安装立杆的中部并且设置于飞秒/皮秒激光器和光谱仪之间，所述激光束整形装置的输入口和飞秒/皮秒激光器的激光输出口对准，所述激光束整形装置的输出口垂直向下设置；

所述激光束整形装置沿光路依次设置扩束单元、整形单元和聚焦透镜，所述飞秒/皮秒激光器发出的激光束经所述扩束单元扩束后，进入所述整形单元整形为平顶激光束，再由所述聚焦透镜聚焦得到用于微孔加工的激光束。

说明书

一种多层印刷电路板的激光打孔方法及使用其的系统

技术领域

[0001] 本发明涉及印刷电路板加工制造领域，尤其涉及一种多层印刷电路板的激光打孔方法及使用其的系统。

背景技术

[0002] 随着电子技术的快速发展，多层印刷电路板在大规模集成电路中得到了广泛的应用。多层印刷电路板由多层导电基板和多层绝缘基板交替压制而成，即相邻两层导电基板之间设置一层绝缘基板，每层导电基板布置不同电路并用绝缘基板分隔开；并且多层印刷电路板上设有多个通孔和盲孔以用于导电基板之间的电气连接，这些通孔和盲孔均为一些直径小于150微米的微孔。因此，在多层印刷电路板制造过程中，完成多层基板的压制后需要对多层印刷电路板进行打孔。

[0003] 目前，飞秒激光因其峰值功率高，容易引起材料的解离，热效应小，加工精度高，在电路板打孔领域得到广泛应用。但现有的加工工艺中采用同一种打孔工艺参数的飞秒激光对多层印刷电路板进行打孔，由于多层印刷电路板中相邻两层基板的材质不同，对应的热传导率、对飞秒激光的吸收率均存在差异，从而降低打孔质量和打孔效率，加工出来的微孔横断面质量较差。而且，如需获得特点层数的盲孔，则需要精密复杂的仪器去扫描探测打孔深度，但飞秒激光加工盲孔所需时间小于1毫秒，而且即使是同批次的多层印刷电路板，其厚度也有一定差异，因此控制难度巨大，加工出的盲孔质量难以保持稳定。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提出一种智能识别出打孔层数，自动快速准确地切换飞秒激光的打孔工艺参数，盲孔加工质量稳定，使微孔的横断面平整，提高打孔质量和精度的多层印刷电路板的激光打孔方法及使用其的系统。

[0005] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种多层印刷电路板的激光打孔方法，包括向多层印刷电路板打通孔过程：

[0007] 步骤A1，在打孔工作台放置多层印刷电路板，并且所述多层印刷电路板的待打孔位置和飞秒/皮秒激光器对准，所述多层印刷电路板沿厚度方向从上到下设有N层具有不同材料的基板，N＝2、3、4、…、k，k≥2；

[0008] 所述飞秒/皮秒激光器可切换地输出N种不同波长的激光束以对应地用于刻蚀N层具有不同材料的基板；

[0009] 步骤A2，在工控机输入所述多层印刷电路板中各层基板的发光光谱特征和打孔工艺参数，定义第X层基板的发光光谱特征为FX及其打孔工艺参数为CX；和定义所述飞秒/皮秒激光器发出的与第X层基板的打孔工艺参数CX对应的激光束为HX，设定待打孔层X的初始值为1；

[0010] 步骤A3，所述工控机向所述飞秒/皮秒激光器发送所述多层印刷电路板的第X层基板的打孔工艺参数CX，所述飞秒/皮秒激光器发出与第X层基板的打孔工艺参数CX对应的激光束HX来对所述多层印刷电路板进行打孔；

[0011] 同时，所述激光束HX和所述多层印刷电路板相互作用产生打孔发散光，光谱仪持续获取并发送所述打孔发散光的发光光谱特征至所述工控机；

[0012] 步骤A4，所述工控机检测所述打孔发散光的发光光谱特征是否为第X层基板的发光光谱特征FX：若是则所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器继续打孔；若不是则所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器停止打孔，并且所述工控机更新待打孔层X＝X+1；

[0013] 步骤A5，重复步骤A3和步骤A4，直至待打孔层X＝N；

[0014] 步骤A6，所述工控机向所述飞秒/皮秒激光器发送所述多层印刷电路板的第N层基板的打孔工艺参数CN；

[0015] 所述飞秒/皮秒激光器发出与第N层基板的打孔工艺参数CN对应的激光束HN来对所述多层印刷电路板进行打孔，直至所述光谱仪在预设时间内没获取到所述打孔发散光的发光光谱特征时所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器停止打孔，从而在多层印刷电路板上形成通孔。

[0016] 优选地，还包括向多层印刷电路板打盲孔过程：

[0017] 步骤B1，在打孔工作台放置多层印刷电路板，并且所述多层印刷电路板的待打孔位置和飞秒/皮秒激光器对准，所述多层印刷电路板从上到下设有N层材料，N＝2、3、4、…、k，k≥2；

[0018] 所述飞秒/皮秒激光器可切换地输出N种不同波长的激光束以对应地用于刻蚀N层具有不同材料的基板；

[0019] 步骤B2，在工控机设定需要打孔至所述多层印刷电路板的第M层基板，其中M

[0020] 步骤B3，所述工控机向所述飞秒/皮秒激光器发送所述多层印刷电路板的第X层基板的打孔工艺参数CX，所述飞秒/皮秒激光器发出与第X层材料的打孔工艺参数CX对应的激光束HX来对所述多层印刷电路板进行打孔；

[0021] 同时，所述激光束和所述多层印刷电路板相互作用产生打孔发散光，光谱仪持续获取并发送所述打孔发散光的发光光谱特征至所述工控机；

[0022] 步骤A4，所述工控机检测所述打孔发散光的发光光谱特征是否为第X层基板的发光光谱特征FX：若是则所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器继续打孔；若不是则所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器停止打孔，并所述工控机更新待打孔层X＝X+1；

[0023] 步骤A5，重复步骤A3和步骤A4，直至待打孔层X＝M+1，所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器停止打孔，从而在多层印刷电路板上形成深度达到第M层基板的盲孔。

[0024] 优选地，所述打孔工艺参数包括激光束重复频率和激光束脉冲能量，所述打孔工艺参数为所述多层印刷电路板的各层基板分别单独进行激光打孔实验分析获得，所述激光打孔实验对孔壁质量、孔径精度以及打孔速度进行分析。

[0025] 优选地，使用所述多层印刷电路板的激光打孔方法的系统，包括打孔工作台、工控机、飞秒/皮秒激光器、光谱仪、激光投射角调节器和安装机架；

[0026] 所述安装机架包括安装底座和安装立杆，所述安装立杆设置于安装底座的一侧，所述安装底座的顶部设有移动滑轨；

[0027] 所述打孔工作台活动卡接于所述移动滑轨，所述打孔工作台设有工作台驱动电机，所述工作台驱动电机驱动所述打孔工作台沿所述移动滑轨运动；

[0028] 所述激光投射角调节器安装于所述安装立杆的顶端并且和所述打孔工作台在同一垂直面上，所述飞秒/皮秒激光器和激光投射角调节器连接，并且所述飞秒/皮秒激光器的激光输出口向下设置，所述激光投射角调节器控制所述飞秒/皮秒激光器的激光束投射角度；

[0029] 所述光谱仪安装于所述安装立杆的中部并且设置于飞秒/皮秒激光器的下方，所述光谱仪的检测光输入口水平朝向所述安装底座的另一侧；

[0030] 所述工控机安装于安装底座的另一侧，所述工作台驱动电机、光谱仪和飞秒/皮秒激光器均与所述工控机电连接。

[0031] 优选地，还包括激光束整形装置，所述激光束整形装置安装于安装立杆的中部并且设置于飞秒/皮秒激光器和光谱仪之间，所述激光束整形装置的输入口和飞秒/皮秒激光器的激光输出口对准，所述激光束整形装置的输出口垂直向下设置；

[0032] 所述激光束整形装置沿光路依次设置扩束单元、整形单元和聚焦透镜，所述飞秒/皮秒激光器发出的激光束经所述扩束单元扩束后，进入所述整形单元整形为平顶激光束，再由所述聚焦透镜聚焦得到用于微孔加工的激光束。

[0033] 所述多层印刷电路板的激光打孔方法包括向多层印刷电路板打通孔过程和向多层印刷电路板打盲孔过程，均是利用飞秒激光和不同材料相互作用产生具有不同发光光谱特征的发散光这一原理，在飞秒/皮秒激光器对多层印刷电路板进行打孔的过程通过光谱仪并发送所述打孔发散光的发光光谱特征至所述工控机；当所述工控机检测到所述打孔发散光的发光光谱特征发生改变时，所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器切换打孔工艺参数，直至所述多层印刷电路板打孔至指定层或打穿；从而避免使用具有单一打孔工艺参数的飞秒激光对所述多层印刷电路板打孔时出现的微孔横断面质量差问题；实现了对所述多层印刷电路板的智能化打孔，智能识别出打孔层数，自动快速准确地切换飞秒激光的打孔工艺参数，使加工出来的通孔的横断面平整，提高打孔质量和精度。

[0034] 所述多层印刷电路板的激光打孔系统设置所述飞秒/皮秒激光器用于对多层印刷电路板进行打孔，所述光谱仪在打孔过程持续获取飞秒激光和不同材料相互作用产生具有不同发光光谱特征的发散光，以便于所述工控机控制所述飞秒/皮秒激光器快速准确地切换打孔工艺参数，提高通孔的横断面质量；实现打孔的智能自动化，打孔过程无需人工切换飞秒/皮秒激光器的打孔工艺参数和无需探测微孔深度。所述激光投射角调节器控制所述飞秒/皮秒激光器的激光束投射角度，则激光束可以垂直打向所述多层印刷电路板而在所述多层印刷电路板上形成直孔，激光束可以倾斜打向所述多层印刷电路板而在所述多层印刷电路板上形成斜孔。从而设置所述激光投射角调节器可扩大所述多层印刷电路板的激光打孔系统的适用范围和提高其使用灵活性。

附图说明

[0035] 附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

[0036] 图1是本发明其中一个实施例的加工通孔流程图；

[0037] 图2是本发明其中一个实施例的加工盲孔流程图；

[0038] 图3是本发明其中一个实施例的激光打孔系统结构图；

[0039] 图4是本发明其中一个实施例的多层印刷电路板结构图。

[0040] 其中：打孔工作台1；多层印刷电路板4；飞秒/皮秒激光器3；光谱仪5；工控机2；安装机架6；激光投射角调节器8；安装底座61；安装立杆62；移动滑轨63；激光束整形装置7；第一层基板42；第三层基板43；第二层基板44；第四层基板45；层间界面41。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

[0042] 实施例1

[0043] 本实施例的多层印刷电路板的激光打孔方法，如图1所示，包括向多层印刷电路板打通孔过程：

[0044] 步骤A1，在打孔工作台1放置多层印刷电路板4，并且所述多层印刷电路板4的待打孔位置和飞秒/皮秒激光器3对准，所述多层印刷电路板4沿厚度方向从上到下设有N层具有不同材料的基板，N＝2、3、4、…、k，k≥2；

[0045] 所述飞秒/皮秒激光器3可切换地输出N种不同波长的激光束以对应地用于刻蚀N层具有不同材料的基板；

[0046] 步骤A2，在工控机2输入所述多层印刷电路板4中各层基板的发光光谱特征和打孔工艺参数，定义第X层基板的发光光谱特征为FX及其打孔工艺参数为CX；和定义所述飞秒/皮秒激光器3发出的与第X层基板的打孔工艺参数CX对应的激光束为HX，设定待打孔层X的初始值为1；

[0047] 步骤A3，所述工控机2向所述飞秒/皮秒激光器3发送所述多层印刷电路板4的第X层基板的打孔工艺参数CX，所述飞秒/皮秒激光器3发出与第X层基板的打孔工艺参数CX对应的激光束HX来对所述多层印刷电路板4进行打孔；

[0048] 同时，所述激光束HX和所述多层印刷电路板4相互作用产生打孔发散光，光谱仪5持续获取并发送所述打孔发散光的发光光谱特征至所述工控机2；

[0049] 步骤A4，所述工控机2检测所述打孔发散光的发光光谱特征是否为第X层基板的发光光谱特征FX：若是则所述工控机2控制所述飞秒/皮秒激光器3继续打孔；若不是则所述工控机2控制所述飞秒/皮秒激光器3停止打孔，并且所述工控机2更新待打孔层X＝X+1；

[0050] 步骤A5，重复步骤A3和步骤A4，直至待打孔层X＝N；

[0051] 步骤A6，所述工控机2向所述飞秒/皮秒激光器3发送所述多层印刷电路板4的第N层基板的打孔工艺参数CN；

[0052] 所述飞秒/皮秒激光器3发出与第N层基板的打孔工艺参数CN对应的激光束HN来对所述多层印刷电路板4进行打孔，直至所述光谱仪5在预设时间内没获取到所述打孔发散光的发光光谱特征时所述工控机2控制所述飞秒/皮秒激光器3停止打孔，从而在多层印刷电路板4上形成通孔。

[0053] 所述多层印刷电路板的激光打孔方法包括向多层印刷电路板打通孔过程和向多层印刷电路板打盲孔过程，均是利用飞秒激光和不同材料相互作用产生具有不同发光光谱特征的发散光这一原理，在飞秒/皮秒激光器3对多层印刷电路板4进行打孔的过程通过光谱仪5并发送所述打孔发散光的发光光谱特征至所述工控机2；当所述工控机2检测到所述打孔发散光的发光光谱特征发生改变时，所述工控机2控制所述飞秒/皮秒激光器3切换打孔工艺参数，直至所述多层印刷电路板4打孔至指定层或打穿；从而避免使用具有单一打孔工艺参数的飞秒激光对所述多层印刷电路板4打孔时出现的微孔横断面质量差问题。

[0054] 所述多层印刷电路板的激光打孔方法无需繁复的算法去计算每层基板的打孔时间，也不需要精密复杂的仪器去扫描探测打孔深度，而是仅通过光谱仪5检测打孔发散光的发光光谱特征来识别飞秒/皮秒激光器3打孔至所述多层印刷电路板4的哪一层，从而既降低打孔成本和打孔难度，又能及时精确切换所述飞秒/皮秒激光器3的打孔工艺参数，实现在同一工位完成对所述多层印刷电路板4各层基板的打孔加工，避免重复定位而引起的加工误差，又防止因未能及时切换打孔工艺参数而使加工出来的微孔横断面不平整。

[0055] 所述向多层印刷电路板打通孔过程先在所述工控机2输入所述多层印刷电路板4中各层基板的发光光谱特征和打孔工艺参数，所述飞秒/皮秒激光器3沿着所述多层印刷电路板4的厚度方向由上至下逐层地打穿各层基板；在整个过程中所述光谱仪5持续获取飞秒激光和不同材料相互作用产生具有不同发光光谱特征的发散光。每到相邻两层基板之间的层间界面41时所述发散光的发光光谱特征都会发生改变，此时所述工控机2就会制停所述飞秒/皮秒激光器3并更新待打孔层X的大小为X+1，以输送对应的打孔工艺参数给所述飞秒/皮秒激光器3，使所述飞秒/皮秒激光器3能正确地切换与待打孔基板的材料对应的打孔工艺参数，切换准确而快速；如此重复，直至所述工控机2检测到待打孔层X为N，即打孔深度已到达最后一层基板，此时控制所述飞秒/皮秒激光器3以与最后一层基板对应的打孔工艺参数对所述多层印刷电路板4进行打孔；当所述光谱仪5在预设时间内没获取到所述打孔发散光的发光光谱特征时，则说明激光束并没有与所述多层印刷电路板4相互作用，所述飞秒/皮秒激光器3发出的激光束穿过所述多层印刷电路板4而没有发散开来，所述多层印刷电路板4已形成通孔，因此此时工控机2制停所述飞秒/皮秒激光器3完成加工。由于所述多层印刷电路板4的整体厚度不超过5mm，打孔直径范围为10μm～100μm，而飞秒激光的峰值功率极高，因此飞秒激光可在不超过1s的时间内将所述多层印刷电路板4打穿，所以所述预设时间可设置为1s。所述向多层印刷电路板打通孔过程实现了对所述多层印刷电路板4的智能化打孔，智能识别出打孔层数，自动快速准确地切换飞秒激光的打孔工艺参数，使加工出来的通孔的横断面平整，提高打孔质量和精度。

[0056] 优选地，如图2所示，还包括向多层印刷电路板打盲孔过程：

[0057] 步骤B1，在打孔工作台1放置多层印刷电路板4，并且所述多层印刷电路板4的待打孔位置和飞秒/皮秒激光器3对准，所述多层印刷电路板4从上到下设有N层材料，N＝2、3、4、…、k，k≥2；

[0058] 所述飞秒/皮秒激光器3可切换地输出N种不同波长的激光束以对应地用于刻蚀N层具有不同材料的基板；

[0059] 步骤B2，在工控机2设定需要打孔至所述多层印刷电路板4的第M层基板，其中M

[0060] 步骤B3，所述工控机2向所述飞秒/皮秒激光器3发送所述多层印刷电路板4的第X层基板的打孔工艺参数CX，所述飞秒/皮秒激光器3发出与第X层材料的打孔工艺参数CX对应的激光束HX来对所述多层印刷电路板4进行打孔；

[0061] 同时，所述激光束5和所述多层印刷电路板4相互作用产生打孔发散光，光谱仪5持续获取并发送所述打孔发散光的发光光谱特征至所述工控机2；

[0062] 步骤A4，所述工控机2检测所述打孔发散光的发光光谱特征是否为第X层基板的发光光谱特征FX：若是则所述工控机2控制所述飞秒/皮秒激光器3继续打孔；若不是则所述工控机2控制所述飞秒/皮秒激光器3停止打孔，并所述工控机2更新待打孔层X＝X+1；

[0063] 步骤A5，重复步骤A3和步骤A4，直至待打孔层X＝M+1，所述工控机2控制所述飞秒/皮秒激光器3停止打孔，从而在多层印刷电路板4上形成深度达到第M层基板的盲孔。

[0064] 所述向多层印刷电路板打盲孔过程先在工控机2设定所述多层印刷电路板4的打孔层数及其对应的发光光谱特征和打孔工艺参数，所述飞秒/皮秒激光器3沿着所述多层印刷电路板4的厚度方向由上至下逐层地打孔至设定的第M层基板；在整个过程中所述光谱仪5持续获取飞秒激光和不同材料相互作用产生具有不同发光光谱特征的发散光。每到相邻两层基板之间的层间界面41时所述发散光的发光光谱特征都会发生改变，此时所述工控机
2就会制停所述飞秒/皮秒激光器3并更新待打孔层X的大小为X+1，以输送对应的打孔工艺参数给所述飞秒/皮秒激光器3，使所述飞秒/皮秒激光器3能正确地切换与待打孔基板的材料对应的打孔工艺参数，切换准确而快速；如此重复，直至所述工控机2检测到待打孔层X为M+1，即打孔深度已到第M层基板和第M+1层基板之间的层间界面41，所述工控机2制停所述飞秒/皮秒激光器3，从而在多层印刷电路板4上形成深度达到第M层基板的盲孔。所述向多层印刷电路板打盲孔过程实现了对所述多层印刷电路板4的智能化打孔，既可快速准确地切换飞秒激光的打孔工艺参数，使加工出来的通孔的横断面平整；又能准确智能地识别出打孔层数，使加工出来的盲孔的深度精准并恰好到层间界面41，从而避免盲孔深度过小而使盲孔底部的导电基板刻蚀不彻底，减少电镀面积，影响多层印刷电路板4的使用质量；和避免盲孔深度过大而刻蚀到盲孔底部的绝缘基板，影响到导电基板间的绝缘效果；并且即使加工的多块多层印刷电路板4存在厚度差异，也能准确地打孔至指定层数，打孔稳定高。

[0065] 优选地，所述打孔工艺参数包括激光束重复频率和激光束脉冲能量，所述打孔工艺参数为所述多层印刷电路板4的各层基板分别单独进行激光打孔实验分析获得，所述激光打孔实验对孔壁质量、孔径精度以及打孔速度进行分析。所述激光打孔实验为通过飞秒激光单独和所述多层印刷电路板4的某层基板相互作用，分析其孔壁质量、孔径精度以及打孔速度，以获得所述多层印刷电路板4的某层基板的打孔工艺参数，通常需要进行多次所述激光打孔实验才能获得所述打孔工艺参数。飞秒/皮秒激光器采用这个打孔工艺参数对所述多层印刷电路板4的某层基板打孔时，激光的能量利用率高，不易扩散，加工精度高。

[0066] 优选地，使用所述多层印刷电路板的激光打孔方法的系统，如图3所示，包括打孔工作台1、工控机2、飞秒/皮秒激光器3、光谱仪5、激光投射角调节器8和安装机架6；

[0067] 所述安装机架6包括安装底座61和安装立杆62，所述安装立杆62设置于安装底座61的一侧，所述安装底座61的顶部设有移动滑轨63；

[0068] 所述打孔工作台1活动卡接于所述移动滑轨63，所述打孔工作台1设有工作台驱动电机，所述工作台驱动电机驱动所述打孔工作台1沿所述移动滑轨63运动；

[0069] 所述激光投射角调节器8安装于所述安装立杆62的顶端并且和所述打孔工作台1在同一垂直面上，所述飞秒/皮秒激光器3和激光投射角调节器8连接，并且所述飞秒/皮秒激光器3的激光输出口向下设置，所述激光投射角调节器8控制所述飞秒/皮秒激光器3的激光束投射角度；

[0070] 所述光谱仪5安装于所述安装立杆62的中部并且设置于飞秒/皮秒激光器3的下方，所述光谱仪5的检测光输入口水平朝向所述安装底座61的另一侧；

[0071] 所述工控机2安装于安装底座61的另一侧，所述工作台驱动电机、光谱仪5和飞秒/皮秒激光器3均与所述工控机2电连接。

[0072] 所述多层印刷电路板的激光打孔系统设置所述飞秒/皮秒激光器3用于对多层印刷电路板4进行打孔，所述飞秒/皮秒激光器3作激光源，由于飞秒激光刻蚀能在极短的时间和极小空间内和物质相互作用，其作用为机制为光化学效应，刻蚀加工时直接切断化学键，几乎不产生热效应，大大地提高了激光能量的利用率，大大地减弱热效应带来的负面影响，做到微米级精细加工。所述光谱仪5在打孔过程持续获取飞秒激光和不同材料相互作用产生具有不同发光光谱特征的发散光，以便于所述工控机2控制所述飞秒/皮秒激光器3快速准确地切换打孔工艺参数，提高通孔的横断面质量。所述工作台驱动电机驱动所述打孔工作台1沿所述移动滑轨63运动，从而移动放置在所述打孔工作台1的多层印刷电路板4，以使打孔前打孔位置与飞秒/皮秒激光器3对准，和打孔后移动多层印刷电路板4直至下一个打孔位置与飞秒/皮秒激光器3对准。所述工作台驱动电机、光谱仪5和飞秒/皮秒激光器3均由所述工控机2控制，实现打孔的智能自动化，打孔过程无需人工切换飞秒/皮秒激光器3的打孔工艺参数和无需探测微孔深度。

[0073] 所述飞秒/皮秒激光器3和激光投射角调节器8连接，所述激光投射角调节器8控制所述飞秒/皮秒激光器3的激光束投射角度，则激光束可以垂直打向所述多层印刷电路板4而在所述多层印刷电路板4上形成直孔，激光束可以倾斜打向所述多层印刷电路板4而在所述多层印刷电路板4上形成斜孔。从而设置所述激光投射角调节器8可扩大所述多层印刷电路板的激光打孔系统的适用范围和提高其使用灵活性。

[0074] 优选地，如图3所示，还包括激光束整形装置7，所述激光束整形装置7安装于安装立杆62的中部并且设置于飞秒/皮秒激光器3和光谱仪5之间，所述激光束整形装置7的输入口和飞秒/皮秒激光器3的激光输出口对准，所述激光束整形装置7的输出口垂直向下设置；所述激光束整形装置7沿光路依次设置扩束单元、整形单元和聚焦透镜，所述飞秒/皮秒激光器3发出的激光束经所述扩束单元扩束后，进入所述整形单元整形为平顶激光束，再由所述聚焦透镜聚焦得到用于微孔加工的激光束。所述激光束整形装置7用于将飞秒/皮秒激光器3输出的高斯激光束整形为平顶激光束并进行聚焦处理，从而提高激光束的利用率及加工效率，使微孔边缘光滑，减小了空的锥度，得到近似垂直的微孔，同时避免了盲孔底部受损，得到底部平坦的盲孔。

[0075] 实施例2

[0076] 采用实施例1所述的多层印刷电路板的激光打孔方法在多层印刷电路板4打一个直径为60μm的通孔。如图4所示，本实施例中多层印刷电路板4的层数为4层，总厚度为1.8mm，第一层基板42和第三层基板43的材料为紫铜，第二层基板44和第四层基板45的材料为FR-4环氧树脂；飞秒/皮秒激光器3的波长为800nm，脉宽为50fs，最高激光束重复频率为
1KHz，最大激光束脉冲能量为3mJ。

[0077] 具体步骤如下：

[0078] 步骤一，获取多层印刷电路板4所用的导电材料紫铜和绝缘材料FR-4环氧树脂在飞秒激光束作用下的发光光谱特征，并将这些发光光谱特征存储在工控机2中；

[0079] 步骤二，经过激光打孔实验可得到：当飞秒/皮秒激光器3的激光束重复频率为500Hz、激光束脉冲能量为3mJ时，紫铜膜的打孔效率高、孔端面质量好，工控机2设为第一层基板42和第三层基板43的打孔工艺参数；当飞秒/皮秒激光器3的激光束重复频率为50Hz、激光束脉冲能量为2mJ时，FR-4环氧树脂的打孔效率高、孔断面质量，工控机2设为第二层基板44和第四层基板45的打孔工艺参数；

[0080] 步骤三，读取工控机2中多层印刷电路板4的第一层基板42的打孔工艺参数C1：飞秒/皮秒激光器1的激光束重复频率为500Hz、激光束脉冲能量为3mJ，并通过工控机2将打孔工艺参数C1发送给飞秒/皮秒激光器3；

[0081] 步骤四，工控机2控制打孔工作台1移动到孔的加工位置，开启飞秒/皮秒激光器3，飞秒/皮秒激光器3发出的激光束H1由激光束整形装置7整形后辐照到多层印刷电路板4的第一层基板42的上表面，直至打孔至多层印刷电路板4的第一层基板42和第二层基板44的层间界面41；

[0082] 步骤五，当激光束H1作用到层间界面41时，激光束H1与多层印刷电路板4作用的发光光谱特征发生了改变，工控机2发送指令给飞秒/皮秒激光器3，使飞秒/皮秒激光器3停止使用打孔工艺参数C1对多层印刷电路板4进行打孔，并将第二层基板44的打孔工艺参数C2：激光束重复频率为50Hz、激光束脉冲能量为2mJ，发送给飞秒/皮秒激光器3，飞秒/皮秒激光器3发出激光束H2对多层印刷电路板4的第二层基板44进行激光打孔，直至第二层基板44与第三层基板43的层间界面41，如此重复，直至打孔至第四层基板45。所述工控机2向所述飞秒/皮秒激光器3发送所述多层印刷电路板4的第四层基板45的打孔工艺参数C4：激光束重复频率为50Hz、激光束脉冲能量为2mJ，发送给飞秒/皮秒激光器3；

[0083] 所述飞秒/皮秒激光器3发出对应的激光束H4来对所述多层印刷电路板4进行打孔，直至所述光谱仪5在1s内没获取到所述打孔发散光的发光光谱特征时所述工控机2控制所述飞秒/皮秒激光器3停止打孔，从而在多层印刷电路板4上形成直径为60μm的通孔。经检测，与使用单一参数的飞秒激光进行打孔相比，本实施例的打孔效率提高了60％，通孔横断面质量得到大幅度提高。

[0084] 实施例3

[0085] 采用实施例1所述的多层印刷电路板的激光打孔方法在多层印刷电路板4打一个直径为80μm，打孔至第三层基板43的盲孔。本实施例中多层印刷电路板4的层数为4层，总厚度为1.8mm，第一层基板42和第三层基板43的材料为紫铜，第二层基板44和第四层基板45的材料为FR-4环氧树脂；飞秒/皮秒激光器3的波长为800nm，脉宽为50fs，最高激光束重复频率为1KHz，最大激光束脉冲能量为3mJ。

[0086] 具体步骤如下：

[0087] 步骤一，获取多层印刷电路板4所用的导电材料紫铜和绝缘材料FR-4环氧树脂在飞秒激光束2作用下的发光光谱特征，并将这些发光光谱特征存储在工控机2中；

[0088] 步骤二，经过激光打孔实验可得到：当飞秒/皮秒激光器3的激光束重复频率为500Hz、激光束脉冲能量为3mJ时，紫铜膜的打孔效率高、孔端面质量好，工控机2设为第一层基板42和第三层基板43的打孔工艺参数；当飞秒/皮秒激光器3的激光束重复频率为50Hz、激光束脉冲能量为2mJ时，FR-4环氧树脂的打孔效率高、孔断面质量，工控机2设为第二层基板44和第四层基板45的打孔工艺参数；

[0089] 步骤三，读取工控机2中多层印刷电路板4的第一层基板42的打孔工艺参数C1：飞秒/皮秒激光器1的激光束重复频率为500Hz、激光束脉冲能量为3mJ，并通过工控机2将打孔工艺参数发送给飞秒/皮秒激光器3；

[0090] 步骤四，工控机2控制打孔工作台1移动到孔的加工位置，开启飞秒/皮秒激光器3，飞秒/皮秒激光器3发出的激光束H1由激光束整形装置7整形后辐照到多层印刷电路板4的第一层基板42的上表面，直至打孔至多层印刷电路板4的第一层基板42和第二层基板44的层间界面41；

[0091] 步骤五，当激光束H1作用到层间界面41时，激光束H1与多层印刷电路板4作用的发光光谱特征发生了改变，工控机2发送指令给飞秒/皮秒激光器3，使飞秒/皮秒激光器3停止使用打孔工艺参数C1对多层印刷电路板4进行打孔，并将第二层基板44的打孔工艺参数C2：激光束重复频率为50Hz、激光束脉冲能量为2mJ，发送给飞秒/皮秒激光器3，飞秒/皮秒激光器3发出激光束H2对多层印刷电路板4的第二层基板44进行激光打孔，直至第二层基板44与第三层基板43的层间界面41；

[0092] 步骤六，当所述光谱仪5检测到激光束H2与多层印刷电路板4作用的光谱特征发生改变时，工控机2发送指令给飞秒/皮秒激光器3，使飞秒/皮秒激光器3停止使用打孔工艺参数C2对多层印刷电路板4进行打孔，并将第三层基板43的打孔工艺参数C3：激光束重复频率为500Hz、激光束脉冲能量为3mJ，发送给飞秒/皮秒激光器3，飞秒/皮秒激光器3发出激光束H3对多层印刷电路板4的第三层基板43进行激光打孔，直至第三层基板43与第四层基板45的层间界面41；此时激光束H3与多层印刷电路板4作用的光谱特征发生改变，所述工控机2控制所述飞秒/皮秒激光器3停止打孔，从而在多层印刷电路板4上形成深度达到第三层基板43的盲孔。经检测，本实施的盲孔横孔断面质量良好，盲孔深度方向的位置精确，解决了现有飞秒激光打孔方法无法精确定位盲孔孔深的难题。

[0093] 以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。