用于激光钻孔处理的工作台和激光钻孔方法

摘要

本发明提供了一种用于激光钻孔处理的工作台和一种激光钻孔方法。所述工作台包括：板；和第一衬垫，设置在板上且包括石墨材料。

说明书

本申请要求于2012年10月22日提交到韩国知识产权局的第 10-2012-0117507号韩国专利申请的权益，该申请的全部公开通过引用合并于 此。

技术领域

本发明涉及一种用于支撑将在激光钻孔处理中处理的对象的工作台。

背景技术

作为一种钻入电路基板中以制造通孔等的方法，使用一种使用CO₂激光 的方法。

在使用CO₂激光钻入电路基板中的情况下，为了使CO₂激光损坏用于支 撑电路基板的工作台的问题和因CO₂激光的反射而对电路基板的下表面造成 不利钻孔的问题最小化，可在工作台和电路基板之间布置多孔缓冲垫以及。

图1为使用缓冲垫200的用于激光钻孔处理的传统的工作台1的示意性 透视图。参照图1，传统的工作台1包括吸附板100和缓冲垫200。

吸附板100包括排气部112和多个吸附孔110。排气部112经由吸附板 100的内部空间而连接至多个吸附孔110。由于排气部112连接至减压泵(未 示出)，因此当减压泵工作时，吸附板100内部的空气A被强制排放至吸附板 100的外部。

多个吸附孔110被设置在吸附板100的上侧处且连接至排气部112。于 是，当与排气部112连接的减压泵工作时，多个吸附孔110通过抽吸吸附板 100上方的空气来产生吸附力。

多孔的缓冲垫200设置在吸附板100上。对于缓冲垫200，可使用 Pacopad^TM。由于缓冲垫200由多孔材料形成，因此，缓冲垫200被吸附板100 的吸附力吸附于吸附板100，且缓冲垫200同时吸附上面布置的待处理对象。

待处理对象（例如，电路基板C）布置在缓冲垫200上，由于待处理对 象通过由吸附板100产生的吸附力吸附于缓冲垫200，因此待处理对象的位 置稳定地固定。

通过在将电路基板C稳定地安装在吸附板100上的状态下将CO₂激光照 射在电路基板C上，可对电路基板C进行钻孔处理以形成孔（例如，通孔）。 此时，由于缓冲垫200设置在电路基板C和吸附板100之间，因此可防止CO₂激光直接击中吸附板100。于是，可有效地减小由CO₂激光引起的对吸附板 100的损坏以及CO₂激光在吸附板100上的漫反射。

然而，当使用缓冲垫200时，虽然减小了对吸附板100的损坏以及CO₂激光的漫反射，但由于缓冲垫200根据重复的激光钻孔处理而被CO₂激光损 坏，因此，应定期更换缓冲垫200。缓冲垫200的频繁更换会导致制造速度 的下降和制造成本的增加。

此外，缓冲垫200可能由于用于对电路基板C进行钻孔的CO₂激光的能 量而部分地燃烧，从而导致电路基板C被污染或工作台1的吸附孔110被阻 塞。

以上描述是基于本申请的申请人所知道的与本发明相关的知识，而不能 推断出以上描述对应于对公众广泛传播的公知的或通常的技术描述。

发明内容

本发明提供一种用于有效减小因钻孔用激光造成的损坏的用于激光钻孔 处理的工作台以及一种激光钻孔方法。

根据本发明的一方面，提供了一种用于激光钻孔处理的工作台，所述工 作台包括：板；和第一衬垫，设置在板上且包括石墨材料。

多个吸附孔可形成在板的上表面上，连接到形成在板的上表面上的所述 多个吸附孔的多个通孔可形成在第一衬垫上。

工作台可包括设置在第一衬垫与待处理对象之间的分离构件，从而当在 第一衬垫上布置待处理对象时保持第一衬垫的上表面和待处理对象的下表面 彼此分离。

分离构件可以为由多孔材料形成的第二衬垫且设置在第一衬垫上。

分离构件可以是与第一衬垫形成为一体的突出部，且可形成为从第一衬 垫的上表面突出。

根据本发明的另一方面，提供一种激光钻孔方法，包括：(a)在板上设置 由石墨材料形成的第一衬垫；(b)在第一衬垫上设置待处理对象；和(c)通过在 待处理对象上照射激光在待处理对象中形成通孔。

激光钻孔方法还可包括在(a)和(b)之间在第一衬垫上设置由多孔材料形 成的第二衬垫，其中，(b)包括在第二衬垫上设置待处理对象。

当在第一衬垫的上表面上设置待处理对象时，可在第一衬垫的上表面上 形成突出部，以使第一衬垫的上表面与待处理对象的下表面保持分离。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其他特 征与优点将变得更清楚，其中：

图1是用于激光钻孔处理的传统的工作台的示意性透视图；

图2是根据本发明的实施例的用于激光钻孔处理的工作台的示意性透视 图；

图3是图2的工作台的示意性剖视图；

图4A和图4B是示出根据使用图2的工作台的部分组件的状态的照片；

图5A和图5B是分别示出已经在图2的工作台上执行了激光钻孔处理的 基板的上表面和下表面的照片；

图6是根据本发明的另一实施例的用于激光钻孔处理的工作台的示意性 透视图；

图7是图6的工作台的示意性剖视图；

图8是根据本发明的另一实施例的用于激光钻孔处理的工作台的示意性 透视图；

图9是图8的工作台的示意性剖视图；

图10A和图10B是分别示出已经在图8的工作台上执行了激光钻孔处理 的基板的上表面和下表面的照片；

图11是示出根据使用图8的工作台的部分组件的状态的照片；

图12是示出根据本发明的实施例的激光钻孔方法的流程图。

具体实施方式

下面，现将参照附图描述根据本发明的实施例的用于激光钻孔处理的工 作台。

图2是根据本发明的实施例的用于激光钻孔处理的工作台2的示意性透 视图。

参照图2，工作台2包括吸附板100和第一衬垫300。

吸附板100包括排气部112和多个吸附孔110。排气部112通过吸附板 100的内部空间连接至多个吸附孔110。因为排气部112连接至减压泵(未示 出)，所以当减压泵工作时，吸附板100内部的空气被强制排放至吸附板100 的外部。

多个吸附孔110设置在吸附板100的上侧处且连接至排气部112。于是， 当连接到排气部112的减压泵工作时，多个吸附孔110通过抽吸吸附板100 上方的空气而产生吸附力。

第一衬垫300由石墨材料形成，并包括与吸附板100的多个吸附孔110 对准的多个通孔310。作为制造由石墨材料形成的第一衬垫300的方法，可 使用诸如石墨压制、热成型、切割等方法。

已知的是，形成第一衬垫300的石墨具有下列物理特性。

（1）机械特性：虽然石墨的机械性能根据原材料和制造方法而变化，但 石墨通常在高温下趋于具有高强度。例如，石墨在2,500℃下的强度约为石墨 在常温下的强度的两倍。在石墨的弯曲强度、拉伸强度和压缩强度之间建立 下列关系式。

拉伸强度=0.6×弯曲强度

压缩强度=1.9×弯曲强度

（2）热阻：可在氧化条件下在高达400℃至450℃（对于碳为350℃） 的温度下使用石墨，使用抗氧化剂特殊处理后的石墨可用于高达650℃。具 体来说，可在诸如使用真空炉的还原条件下，甚至在3,000℃的高温下使用石 墨。

（3）热导率和热膨胀率：石墨的热导率非常高，例如，在常温下，是钢 的热导率的大约两倍，是铜的热导率的大约1/3倍，并且是铝的热导率的大 约2/3倍，且石墨的热膨胀率小于金属的热膨胀率。

如上所述，由于石墨具有良好的热阻特性和良好的散热能力，因此包含 石墨材料的第一衬垫300的激光可加工性低，因此，第一衬垫300几乎不被 激光损坏。

此外，由于石墨材料的激光吸收率高，因此，可有效降低激光在第一衬 垫300的表面上的漫反射。

图3是根据本发明的实施例的图2的工作台2的示意性剖视图，用于描 述通过使用工作台2对待处理对象进行钻孔的方法。

在当前实施例中，假设待处理对象为用于电路的基板C，且通过激光钻 孔处理形成过通。基板C可以具有面板形状或者可以以辊状连续供给。

如图3所示，基板C稳定地安装在工作台2上。吸附板100根据连接到 吸附板100的减压泵的操作通过经由多个吸附孔110抽吸空气来产生吸附力。 由于通过吸附板100产生的吸附力经由第一衬垫300的多个通孔310传递到 稳定地安装在第一衬垫300上的基板C，因此基板C被稳定地吸附并固定到 工作台2。

当基板C固定在工作台2上时，通过操作设置在基板C上方的激光振荡 器LR使激光L照射在基板C上。此时，调整激光L的焦点F，使得激光L 聚焦在基板C的内部。

当将激光L照射在基板C上时，激光L的能量传递到基板C，从而在基 板C中形成通孔。

在这种处理中，激光L的一部分在未被基板C吸收的情况下到达基板C 下方的第一衬垫300的上表面301，因此，损坏第一衬垫300。然而，因为根 据当前实施例的第一衬垫300因石墨材料的良好的热阻特性而具有低的激光 可加工性，所以与传统的工作台1的缓冲垫200相比，第一衬垫300具有更 好的耐久性，且更不易损坏。

图4A和图4B是示出作为申请人已经执行的第一衬垫300的耐久性测试 的结果的其上已经直接照射激光的第一衬垫300的表面状态的照片。更详细 地讲，图4A是示出在通过将激光聚焦在第一衬垫300上对第一衬垫300重 复进行十次激光钻孔处理后的第一衬垫300的表面状态的照片，图4B是示出 在通过使激光的焦点偏离第一衬垫300而重复进行五十次激光钻孔处理后的 第一衬垫300的表面状态的照片。在此情况下，对于激光，使用CO₂激光在 基板C中形成通孔。

如图4A所示，尽管重复十次激光钻孔处理，第一衬垫300也未被穿孔， 根据重复十次的激光钻孔处理的凹进T的深度仅为约50μm。此外，在图4B 的测试中，根据重复五十次的激光钻孔处理的凹进T的深度仅为约20μm至 25μm。

根据申请人的经验，当使用传统的工作台1时在十次激光钻孔处理循环 后应更换缓冲垫200，但是据预测，考虑到第一衬垫300的耐久性，根据当 前实施例的第一衬垫300的更换期是传统的工作台1的缓冲垫200的更换期 的至少十倍。

此外，因为第一衬垫300与缓冲垫200相比具有更好的激光隔离性能， 所以第一衬垫300与传统的工作台1相比可更有效地抑制由激光对吸附板100 造成的表面损坏。

此外，传统的工作台1具有因激光被吸附板100的表面漫反射而在基板 C的下表面上发生的孔形状的缺陷的问题，或者具有因吸附板100或缓冲垫 200的烟气而污染基板C的下表面的问题，但是根据当前实施例的第一衬垫 300具有良好的光吸收特性和良好的热阻特性，从而有效减小了由激光的漫 反射或烟气所造成的基板C的下表面C1的污染。

图5A和图5B是示出已经在图2的工作台2上执行了激光钻孔处理的测 试基板的表面的照片，其中，图5A是示出测试基板的上表面的照片，而图 5B是示出测试基板的下表面的照片。参照图5A，当使用工作台2时，在测 试基板的上表面上形成的孔TH的圆度非常好。然而，参照图5B，在测试基 板的下表面上形成的孔TH的圆度与在测试基板的上表面上形成的孔TH相比 稍差，并且还稍微发现由烟气引起的污染，但是图5B的圆度和污染优于使用 传统的工作台1的情况。

如上所述，与传统的工作台1相比，根据当前实施例的工作台2可显著 降低与消耗部分的更换有关的成本并缩短消耗部分更换工作所需的工作停止 时间。此外，还可有效解决传统的工作台1可能发生的缺陷产品的问题。

下面，将参照附图描述根据本发明的另一实施例的用于激光钻孔处理的 工作台。

图6是根据本发明的另一实施例的用于激光钻孔处理的工作台3的示意 性透视图。参照图6，根据当前实施例的工作台3包括：吸附板100；第一衬 垫300，设置在吸附板100上；和形成在第一衬垫300上的分离构件，包括 外部400和内部410。

因为图6的吸附板100与图2的工作台2的吸附板100相同，所以不再 重复其描述。

类似于图2的工作台2的第一衬垫300，图6的第一衬垫300由石墨材 料形成，并包括与吸附板100的多个吸附孔110连接的多个通孔310。

分离构件与第一衬垫300连续形成为一体且形成为从第一衬垫300的上 表面凸出。即，分离构件也形成在石墨材料上。分离构件将第一衬垫300的 上表面与布置在第一衬垫300上的基板C的下表面彼此分离，且可包括外部 400和内部410。外部400支持基板C的边缘部，而内部410支持基板C的 内部。这样，分离构件均匀地支持基板C的边缘部和内部，从而抑制基板由 于吸附板100的吸附力而变形。然而，优选地，不将内部410布置于基板C 的钻孔部分的正下方。

虽然在当前实施例中已经描述了分离构件与第一衬垫300一体形成分离 构件，但分离构件可与第一衬垫300单独地形成，然后与第一衬垫300的上 表面装配在一起。

图7是根据本发明的实施例的图6的工作台3的示意性剖视图，用于描 述在工作台3上的基板C中形成通孔的处理。

如图7所示，当将基板C稳定地安装在第一衬垫300上时，通过操作连 接到吸附板100的减压泵将基板C吸附且固定在第一衬垫300上。

当在第一衬垫300的位置固定的状态下将激光照射在基板C上时，在基 板C中形成通孔。此时，将激光的焦点调整至基板C的内部。

根据当前实施例，因为将分离构件的外部400和内部410设置在第一衬 垫300的上表面301和基板C的下表面C1之间，所以在第一衬垫300的上 表面301和基板C的下表面C1之间形成分离空间350。于是，形成在基板C 上的第一衬垫300的上表面301偏离激光L的焦点F。

即，与图2的工作台2相比，根据当前实施例的工作台3在激光L的焦 点F与第一衬垫300的上表面301之间具有更长的距离，因此，可更有效地 抑制激光L对第一衬垫300的损坏。

此外，根据工作台3，因为激光L的焦点F与第一衬垫300的上表面301 之间的距离更长，所以还减小了激光L的漫反射，因此，还更有效地降低了 基板C的下表面C1上的缺陷或烟气的出现，从而进一步减小了对基板C的 不利钻孔。

下面，现将参照附图描述根据本发明的另一实施例的用于激光钻孔处理 的工作台。

图8是根据本发明的另一实施例的用于激光钻孔处理的工作台4的示意 性透视图。

参照图8，根据当前实施例的工作台4包括吸附板100、第一衬垫300 和第二衬垫200。

图8的吸附板100和第一衬垫300与图2的工作台2的吸附板100和第 一衬垫300基本相同，于是不再重复其描述。

第二衬垫200是设置在第一衬垫300上的缓冲垫且具有孔隙。对于与第 二衬垫200对应的缓冲垫，可使用Pacopad^TM。因为在第一衬垫300上设置第 二衬垫200，所以当在第二衬垫200上设置基板C时，第一衬垫300的上表 面与基板C的下表面间隔第二衬垫200的厚度。即，第二衬垫200还用作将 第一衬垫300与基板C分离的分离构件。

图9是根据本发明的实施例的图8的工作台4的示意性剖视图，用于描 述在工作台4上对基板C钻孔的处理。

如图9所示，对于基板C的激光钻孔处理，基板C稳定地安装在工作台 4的第二衬垫200上。此时，吸附板100的吸附力经由第一衬垫300的多个 通孔310和多孔的第二衬垫200传递到基板C。于是，基板C稳定地固定在 工作台4上。

当基板C的位置固定时，通过在基板C上照射激光L，可在基板C中形 成通孔。

根据工作台4，因为将第二衬垫200设置在第一衬垫300的上表面301 和基板C的下表面C1之间，所以基板C的下表面C1与第一衬垫300的上表 面301分离。因此，照射在基板C上的激光L在第一衬垫300处进一步散焦， 从而导致能量浓度下降。因此，根据当前实施例的工作台4的第一衬垫300 的寿命可比图2的工作台2的第一衬垫300的寿命长。

此外，因为第一衬垫300包括石墨材料，所以第一衬垫300具有低的激 光反射强度和低的激光可加工性，且因为激光在激光的散焦状态下到达第一 衬垫300的表面，所以可进一步降低激光的漫反射和烟气的出现。

此外，因为第二衬垫200设置在第一衬垫300和基板C之间，所以即使 在第一衬垫300的上表面301上发生激光的漫反射或出现烟气，仍可显著地 减小其对基板C的下表面C1的作用。

图10A是示出已经在图8的工作台4上执行了激光钻孔处理的测试基板 的上表面的照片，图10B是测试基板的下表面的照片。

参照图10A和图10B，形成在已经在图8的工作台4上执行了激光钻孔 处理的测试基板的上表面上的孔TH和形成在测试基板的下表面上形成的孔 TH的圆度良好。此外，未发现烟气对测试基板的下表面造成的污染。

图11是示出在通过使用图8的工作台4对长度为约87米的基板材料连 续执行激光钻孔处理后的第一衬垫300的状态的照片。参照图11，尽管对长 度为约87米的基板材料的连续激光钻孔处理，第一衬垫300也几乎未被损坏。

此外，根据工作台4，由于形成第一衬垫300的石墨材料的良好的激光 能量吸收能力使得第二衬垫200较少地因激光损坏，因此可降低由激光引起 的对第一衬垫300和第二衬垫200的损坏。在实际情况下，尽管对长度为约 87米的基板材料的连续激光钻孔处理，第二衬垫200的状态仍非常好。

根据申请人的测试结果，推测出工作台4的第二衬垫200的更换期延长 至传统的工作台1的更换器的大约十倍至大约二十倍。

因此，根据当前实施例的工作台4具有这样的优点，即，与传统的工作 台1相比，可显著降低与缓冲垫的更换相关的成本，且可有效解决基于缓冲 垫的更换的成本增加和产率下降的问题。

现将描述根据本发明的实施例的激光钻孔方法。

图12是示出根据本发明的实施例的激光钻孔方法的流程图。参照图12， 激光钻孔方法包括：在吸附板上设置第一衬垫的操作S10、在第一衬垫上设 置第二衬垫的操作S20、在第二衬垫上设置基板的操作S30和通过使用激光 对基板钻孔的操作S40。

在吸附板上设置第一衬垫的操作S10包括在吸附板上设置包含石墨材料 的第一衬垫（即，石墨衬垫）。图12的吸附板和第一衬垫与工作台2、工作 台3或工作台4的吸附板100和第一衬垫300基本相同。

在第一衬垫上设置第二衬垫的操作S20包括在第一衬垫上设置多孔的第 二衬垫（即，缓冲垫）。多孔的第二衬垫与工作台4的第二衬垫200基本相同。

在第二衬垫上设置基板的操作S30包括通过在第二衬垫上设置基板来保 持基板与第一衬垫的上表面之间的分离。虽然在当前实施例中描述了通过在 第一衬垫和基板之间布置第二衬垫将第一衬垫和基板彼此分离，但可通过图 6的工作台3的分离构件400和分离构件410在第一衬垫和基板之间形成空 的空间。

通过使用激光对基板钻孔的操作S40包括通过将激光聚焦在基板上并将 激光照射在基板上以在基板中形成孔（例如，通孔）。

根据激光钻孔方法，因为将第一衬垫和基板彼此分离，所以激光在散焦 状态下到达第一衬垫，因此，可有效抑制对第一衬垫的损坏。此外，因为第 一衬垫与基板之间的分离，所以可有效抑制由于可在第一衬垫上发生的激光 的漫反射和烟气的出现而对基板的下表面造成的损坏或污染。此外，因为第 一衬垫比第二衬垫具有好得多的激光吸收性能，所以还可有效抑制对第二衬 垫的损坏，从而显著延长第二衬垫的更换期。

根据激光钻孔方法，显著延长了部件的寿命，从而非常有助于成本节约 和产率提高，且非常有助于有效降低产品的不利钻孔。

根据本发明的实施例的用于激光钻孔处理的工作台和激光钻孔方法，即 使对产品重复进行激光钻孔处理，仍可有效减小由激光造成的损坏。因此， 延长了部件更换期，从而增加了工作时间和产率，并有效降低了部件更换所 伴随的成本。

虽然已描述了根据本发明的实施例的用于激光钻孔处理的工作台和激光 钻孔方法，但本发明不限于此，可以以各种形式对本发明进行修改。

例如，虽然已描述了通过将基板吸附到用于激光钻孔处理的工作台来固 定基板的位置，但可使用机械夹具来固定基板的位置。在此情况下，工作台 不必产生吸附力，第一衬垫300不必包括多个通孔310。

此外，虽然已描述了在图8的工作台4中在第一衬垫300与第二衬垫200 之间且在第二衬垫200与基板C之间没有分离空间，但在第一衬垫300与第 二衬垫200之间或在第二衬垫200与基板C之间可通过分离构件形成分离空 间。在此情况下，由于第一衬垫300进一步从激光的焦点散焦，因此可进一 步减小对第一衬垫300的损坏和漫反射的激光的强度。

此外，虽然在实施例中已描述了待处理对象是用于电路的基板，但任何 产品均可以为待处理对象，只要可通过将产品稳定地安装在根据实施例中的 任何一个实施例的工作台上来通过激光对产品进行钻孔即可。

本发明可以以各种形式进行修改。