目前在全球迅速擴(kuò)張的高性能手持設(shè)備（如智能手機(jī)和平板電腦）在電子行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。在這些設(shè)備內(nèi)部，是通過(guò)高密度互連(High-Density Interconnection, HDI)技術(shù)制成的多層印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)，這些電路板上的電傳導(dǎo)是由層間導(dǎo)孔的電連接來(lái)控制的。目前CO2 激光鉆孔機(jī)廣泛應(yīng)用于加工層間導(dǎo)孔。

PCB材料是一種復(fù)合材料，包括：形成電路的銅箔，確保電氣絕緣的樹(shù)脂，以及增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度的玻璃纖維。直徑為100μm或更小的高質(zhì)量導(dǎo)孔，可使復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)高密度互連。隨著在復(fù)合、高質(zhì)量鉆孔加工的發(fā)展，CO2 激光鉆孔在HDI板制造工藝中變得日益重要，可獲得極好的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效率。

1991年，IBM公司引入感光成孔技術(shù)實(shí)際應(yīng)用于HDI電路板的生產(chǎn)，這種技術(shù)可使板上各層之間通過(guò)大量導(dǎo)孔連接。雖然感光成孔工藝在生產(chǎn)效率方面突出，但是大多數(shù)導(dǎo)孔是在輻照工藝中加工完成，電路板的材料僅限于光敏樹(shù)脂。而且，以往用玻璃纖維來(lái)加強(qiáng)電路板的機(jī)械強(qiáng)度，在感光成孔工藝中卻不適用；另外，在控制化學(xué)過(guò)程中也存在困難。正是因?yàn)檫@些局限性，感光成孔工藝最終沒(méi)有得以廣泛應(yīng)用。

當(dāng)時(shí)激光鉆孔被視為是一種可替代的技術(shù)。最初，準(zhǔn)分子激光器和TEA CO2 激光器被用于加工導(dǎo)孔。然而，準(zhǔn)分子激光器在可靠性和維護(hù)成本上面臨挑戰(zhàn)，而TEA CO2 激光器也面臨著生產(chǎn)效率的問(wèn)題，因?yàn)樗罡叩闹貜?fù)頻率只有500赫茲。

為解決激光鉆孔應(yīng)用中的問(wèn)題，三菱電機(jī)公司在1996年獨(dú)立開(kāi)發(fā)了一種CO2 激光器，可以產(chǎn)生峰值功率超過(guò)10千瓦、微秒級(jí)短脈寬的脈沖，而且其高重復(fù)頻率達(dá)kHz級(jí)。在這個(gè)CO2 激光器內(nèi)部，基于MOSFET的高壓、高速開(kāi)關(guān)逆變電源和介電放電電極能夠產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定、無(wú)聲放電(Silent Discharge, SD)，它們被集成在諧振器的三軸交叉氣流裝置中。圖1所示，高峰/短脈沖CO2 激光器能夠發(fā)射1μs到100μs的脈寬范圍——其他普通的氣流型CO2 激光器則不能以這樣的脈沖模式運(yùn)行。這種無(wú)與倫比的性能有助于控制PCB各復(fù)合材料上的熱影響，實(shí)現(xiàn)以高生產(chǎn)率加工理想的、高質(zhì)量導(dǎo)孔。

圖2所示的CO2 激光鉆孔設(shè)備裝置了CO2 激光器，并與高速高精度振鏡掃描系統(tǒng)以及f-θ透鏡結(jié)合起來(lái)。這種激光鉆孔系統(tǒng)中，激光光束被分束器分成兩個(gè)相同的光束，傳輸?shù)窖b有掃描振鏡和f-θ透鏡的兩個(gè)加工頭，通過(guò)同時(shí)加工兩個(gè)PCB板以提高生產(chǎn)率。

圖3是銅直接鉆孔的范例，它顯示了常見(jiàn)的高密度板制造工藝。這種盲孔工藝通過(guò)激光穿透銅箔表面，在樹(shù)脂層上鉆孔，然后在內(nèi)層銅的表面上停住。在銅直接鉆孔過(guò)程中，要保證高能激光脈沖快速“射擊”在同一加工點(diǎn)，因?yàn)殂~是一種高導(dǎo)熱材料。CO2 激光器以其特有的高峰值功率激光脈沖，能夠在銅箔表面的加工性能較好，而且優(yōu)質(zhì)的盲孔通常有著光滑的孔壁表面，在激光鉆孔之后再進(jìn)行電鍍工藝，也不會(huì)破壞孔的結(jié)構(gòu)完整性。