1 Toepassing van laserstraal

Die hoë digtheid PCB-bord is ‘n multi-laag struktuur, wat geskei word deur isolerende hars gemeng met glasvesel materiale, en ‘n geleidende laag koperfoelie word tussen hulle ingevoeg. Dan word dit gelamineer en gebind. Figuur 1 toon ‘n gedeelte van ‘n 4-laag bord. Die beginsel van laserverwerking is om laserstrale te gebruik om op die oppervlak van die PCB te fokus om die materiaal onmiddellik te smelt en te verdamp om klein gaatjies te vorm. Aangesien koper en hars twee verskillende materiale is, is die smelttemperatuur van koperfoelie 1084°C, terwyl die smelttemperatuur van isolerende hars slegs 200-300°C is. Daarom is dit nodig om parameters soos bundelgolflengte, modus, deursnee en pols redelik te selekteer en akkuraat te beheer wanneer laserboor toegepas word.

1.1 Die invloed van bundelgolflengte en -modus op verwerking

Wat is die toepassings van laserverwerking in hoëdigtheid PCB-vervaardiging

Figuur 1 Deursnee-aansig van 4-laag PCB

Dit kan uit Figuur 1 gesien word dat die laser eerste is om die koperfoelie te verwerk wanneer geperforeer word, en die absorpsietempo van die koper na die laser neem toe met die toename van die golflengte. Die YAG/UV-laserabsorpsietempo van 351 tot 355 m is so hoog as 70%. YAG/UV-laser- of konforme maskermetode kan gebruik word om gewone gedrukte borde te perforeer. Ten einde die integrasie van hoëdigtheid PCB te verhoog, is elke laag koperfoelie slegs 18μm, en die harssubstraat onder die koperfoelie het ‘n hoë absorpsietempo van koolstofdioksiedlaser (ongeveer 82%), wat voorwaardes vir die toediening bied van koolstofdioksied laser perforasie. Omdat die foto-elektriese omskakelingstempo en verwerkingsdoeltreffendheid van koolstofdioksiedlaser baie hoër is as dié van YAG/UV-laser, solank daar genoeg straalenergie is en die koperfoelie verwerk word om die absorpsietempo van die laser te verhoog, is die koolstofdioksiedlaser kan gebruik word om die PCB direk oop te maak.

Die transversale modusmodus van die laserstraal het ‘n groot invloed op die divergensiehoek en energie-uitset van die laser. Om voldoende bundelenergie te verkry, is dit nodig om ‘n goeie bundeluitsetmodus te hê. Die ideale toestand is om ‘n lae-orde Gaussiese modus uitset te vorm soos getoon in Figuur 2. Op hierdie manier kan ‘n hoë energiedigtheid verkry word, wat ‘n voorvereiste bied vir die straal om goed op die lens gefokus te wees.

Wat is die toepassings van laserverwerking in hoëdigtheid PCB-vervaardiging

Figuur 2 Laekoste Gaussiese modus energieverspreiding

Die lae-orde modus kan verkry word deur die parameters van die resonator te verander of ‘n diafragma te installeer. Alhoewel die installering van die diafragma die uitset van die straalenergie verminder, kan dit die hoë-orde modus laser beperk om deel te neem aan die perforasie en help om die rondheid van die klein gaatjie te verbeter. .

1.2 Verkryging van mikroporieë

Nadat die golflengte en modus van die straal gekies is, om ‘n ideale gat op die PCB te verkry, moet die deursnee van die kol beheer word. Slegs as die deursnee van die kol klein genoeg is, kan die energie daarop konsentreer om die plaat te ablateer. Daar is baie maniere om die koldeursnee aan te pas, hoofsaaklik deur sferiese lensfokusering. Wanneer die Gaussiese modusstraal die lens binnegaan, kan die koldeursnee op die agterste fokusvlak van die lens ongeveer met die volgende formule bereken word:

D≈λF/(πd)

In die formule: F is die brandpunt; d is die kolradius van die Gaussiese straal wat deur ‘n persoon op die lensoppervlak geprojekteer word; λ is die lasergolflengte.

Dit kan uit die formule gesien word dat hoe groter die invaldeursnee, hoe kleiner is die gefokusde kol. Wanneer ander toestande bevestig word, is die verkorting van die brandpuntsafstand bevorderlik vir die vermindering van die straaldeursnee. Nadat F egter verkort is, word die afstand tussen die lens en die werkstuk ook verminder. Die slak kan tydens boor op die oppervlak van die lens spat, wat die boor-effek en die lewe van die lens sal beïnvloed. In hierdie geval kan ‘n hulptoestel aan die kant van die lens geïnstalleer word en gas word gebruik. Voer suiwering uit.

1.3 Die invloed van straalpuls

‘n Multi-puls laser word gebruik vir boor, en die kragdigtheid van die gepulseerde laser moet ten minste die verdampingstemperatuur van die koperfoelie bereik. Omdat die energie van die enkelpulslaser verswak is nadat dit deur die koperfoelie gebrand is, kan die onderliggende substraat nie effektief geablateer word nie, en sal die situasie getoon in Fig. 3a gevorm word, sodat die deurgat nie gevorm kan word nie. Die energie van die straal moet egter nie te hoog wees wanneer jy pons nie, en die energie is te hoog. Nadat die koperfoelie binnegedring is, sal die ablasie van die substraat te groot wees, wat lei tot die situasie wat in Figuur 3b getoon word, wat nie bevorderlik is vir die naverwerking van die stroombaanbord nie. Dit is die beste om die mikrogate te vorm met ‘n effens tapse gatpatroon soos in Fig. 3c getoon. Hierdie gatpatroon kan gerief bied vir die daaropvolgende koperplateringsproses.

Wat is die toepassings van laserverwerking in hoëdigtheid PCB-vervaardiging

Figuur 3 Gattipes verwerk deur verskillende energielasers

Om die gatpatroon wat in Figuur 3c getoon word, te bereik, kan ‘n gepulseerde lasergolfvorm met ‘n voorste piek gebruik word (Figuur 4). Die hoër pulsenergie aan die voorkant kan die koperfoelie ablateer, en die veelvuldige pulse met laer energie aan die agterkant kan die isolerende substraat ablateer en die gat dieper maak tot die onderste koperfoelie.

Wat is die toepassings van laserverwerking in hoëdigtheid PCB-vervaardiging

Figuur 4 Pols laser golfvorm

2 Laserstraal effek

Omdat die materiaaleienskappe van die koperfoelie en die substraat baie verskil, is die laserstraal en die stroombaanmateriaal in wisselwerking om ‘n verskeidenheid effekte te produseer, wat ‘n belangrike impak op die opening, diepte en gattipe van die mikroporieë het.

2.1 Refleksie en absorpsie van laser

Die interaksie tussen die laser en die PCB begin eers vanaf die invallende laser wat deur die koperfoelie op die oppervlak gereflekteer en geabsorbeer word. Omdat die koperfoelie ‘n baie lae absorpsietempo van infrarooi golflengte koolstofdioksiedlaser het, is dit moeilik om te verwerk en die doeltreffendheid is uiters laag. Die geabsorbeerde deel van die ligenergie sal die vrye elektron kinetiese energie van die koperfoeliemateriaal verhoog, en die meeste daarvan sal omgeskakel word in die hitte-energie van die koperfoelie deur die interaksie van elektrone en kristalroosters of ione. Dit wys dat, terwyl die kwaliteit van die balk verbeter word, dit nodig is om voorafbehandeling op die oppervlak van die koperfoelie uit te voer. Die oppervlak van die koperfoelie kan bedek word met materiale wat ligabsorpsie verhoog om die absorpsietempo van laserlig te verhoog.

2.2 Die rol van bundeleffek

Tydens laserverwerking straal die ligstraal die koperfoeliemateriaal uit, en die koperfoelie word verhit tot verdamping, en die stoomtemperatuur is hoog, wat maklik is om af te breek en te ioniseer, dit wil sê, foto-geïnduseerde plasma word gegenereer deur ligopwekking . Die foto-geïnduseerde plasma is gewoonlik ‘n plasma van materiaaldamp. As die energie wat deur die plasma na die werkstuk oorgedra word groter is as die verlies aan ligenergie wat deur die werkstuk ontvang word wat veroorsaak word deur die absorpsie van die plasma. Die plasma verhoog eerder die absorpsie van laserenergie deur die werkstuk. Andersins blokkeer die plasma die laser en verswak die absorpsie van die laser deur die werkstuk. Vir koolstofdioksiedlasers kan foto-geïnduseerde plasma die absorpsietempo van koperfoelie verhoog. Te veel plasma sal egter veroorsaak dat die straal gebreek word wanneer dit deurgaan, wat die posisioneringsakkuraatheid van die gat sal beïnvloed. Oor die algemeen word die laserkragdigtheid tot ‘n toepaslike waarde onder 107 W/cm2 beheer, wat die plasma beter kan beheer.

Die pengat-effek speel ‘n uiters belangrike rol in die verbetering van die absorpsie van ligenergie in die laserboorproses. Die laser gaan voort om die substraat te ablateer nadat dit deur die koperfoelie gebrand het. Die substraat kan ‘n groot hoeveelheid ligenergie absorbeer, heftig verdamp en uitsit, en die druk wat gegenereer word, kan Die gesmelte materiaal word uitgegooi om klein gaatjies te vorm. Die klein gaatjie is ook gevul met foto-geïnduseerde plasma, en die laserenergie wat die klein gaatjie binnedring, kan amper heeltemal geabsorbeer word deur die veelvuldige refleksies van die gatwand en die werking van die plasma (Figuur 5). As gevolg van plasma-absorpsie sal die laserkragdigtheid wat deur die klein gaatjie na die onderkant van die klein gaatjie gaan, afneem, en die laserkragdigtheid aan die onderkant van die klein gaatjie is noodsaaklik om ‘n sekere verdampingsdruk te genereer om ‘n sekere diepte van die klein gaatjie, wat bepaal Die penetrasiediepte van die bewerkingsproses.

Wat is die toepassings van laserverwerking in hoëdigtheid PCB-vervaardiging

Figuur 5 Laserbreking in die gat

3 Gevolgtrekking

Die toepassing van laserverwerkingstegnologie kan die boordoeltreffendheid van hoëdigtheid PCB-mikrogate aansienlik verbeter. Eksperimente toon dat: ①Gekombineer met numeriese beheertegnologie, meer as 30,000 75 mikrogate per minuut op die gedrukte bord verwerk kan word, en die opening is tussen 100 en 50; ② Die toepassing van UV-laser kan die opening verder minder as XNUMXμm of kleiner maak, wat toestande skep om die gebruiksruimte van PCB-borde verder uit te brei.