1 Lazer şüasının tətbiqi

Yüksək sıxlıq PCB kartı şüşə lifli materiallarla qarışdırılmış izolyasiya qatranı ilə ayrılan və onların arasına keçirici mis folqa təbəqəsi qoyulan çoxqatlı strukturdur. Sonra laminatlanır və yapışdırılır. Şəkil 1 4 qatlı lövhənin bir hissəsini göstərir. Lazer emalının prinsipi, kiçik deşiklər yaratmaq üçün materialı dərhal əritmək və buxarlamaq üçün PCB səthinə diqqət yetirmək üçün lazer şüalarından istifadə etməkdir. Mis və qatran iki fərqli material olduğundan, mis folqanın ərimə temperaturu 1084°C, izolyasiya qatranının ərimə temperaturu isə cəmi 200-300°C-dir. Buna görə də, lazer qazma tətbiq edildikdə şüa dalğasının uzunluğu, rejimi, diametri və nəbzi kimi parametrləri əsaslı şəkildə seçmək və dəqiq idarə etmək lazımdır.

1.1 Şüa dalğa uzunluğunun və rejimin emala təsiri

Yüksək sıxlıqlı PCB istehsalında lazer emalının tətbiqləri hansılardır

Şəkil 1 4 qatlı PCB-nin en kəsiyi görünüşü

Şəkil 1-dən görünür ki, lazer perforasiya zamanı mis folqanı ilk dəfə emal edir və misin lazerə udulma sürəti dalğa uzunluğunun artması ilə artır. 351 ilə 355 m arasında YAG/UV lazer udma dərəcəsi 70%-ə qədər yüksəkdir. Adi çap lövhələrini perforasiya etmək üçün YAG/UV lazer və ya konformal maska ​​üsulundan istifadə etmək olar. Yüksək sıxlıqlı PCB-nin inteqrasiyasını artırmaq üçün mis folqa təbəqəsinin hər bir təbəqəsi yalnız 18μm-dir və mis folqa altındakı qatran substratı, tətbiqi üçün şərait təmin edən karbon qazı lazerinin yüksək udma dərəcəsinə (təxminən 82%) malikdir. karbon dioksid lazer perforasiyası. Karbon dioksid lazerinin fotoelektrik çevrilmə sürəti və emal səmərəliliyi YAG/UV lazerindən qat-qat yüksək olduğundan, kifayət qədər şüa enerjisi olduğu və mis folqa lazerin, karbon dioksid lazerinin udma dərəcəsini artırmaq üçün işlənmişdir. birbaşa PCB açmaq üçün istifadə edilə bilər.

Lazer şüasının eninə rejim rejimi lazerin divergensiya bucağına və enerji çıxışına böyük təsir göstərir. Kifayət qədər şüa enerjisi əldə etmək üçün yaxşı şüa çıxış rejiminə malik olmaq lazımdır. İdeal vəziyyət Şəkil 2-də göstərildiyi kimi aşağı nizamlı Qauss rejimi çıxışının formalaşdırılmasıdır. Bu yolla yüksək enerji sıxlığı əldə edilə bilər ki, bu da şüanın linzaya yaxşı fokuslanması üçün ilkin şərt yaradır.

Yüksək sıxlıqlı PCB istehsalında lazer emalının tətbiqləri hansılardır

Şəkil 2 Aşağı qiymətli Gauss rejimi enerji paylanması

Aşağı sifariş rejimi rezonatorun parametrlərini dəyişdirərək və ya diafraqma quraşdırmaqla əldə edilə bilər. Diafraqmanın quraşdırılması şüa enerjisinin çıxışını azaltsa da, o, perforasiyada iştirak etmək üçün yüksək nizamlı rejimli lazeri məhdudlaşdıra və kiçik dəliyin yuvarlaqlığını yaxşılaşdırmağa kömək edə bilər. .

1.2 Mikroməsamələrin əldə edilməsi

Şüanın dalğa uzunluğu və rejimi seçildikdən sonra PCB-də ideal bir çuxur əldə etmək üçün ləkənin diametrinə nəzarət edilməlidir. Yalnız ləkənin diametri kifayət qədər kiçik olarsa, enerji boşqabın kəsilməsinə cəmləşə bilər. Əsasən sferik lensin fokuslanması ilə ləkənin diametrini tənzimləmək üçün bir çox yol var. Qauss rejimi şüası linzaya daxil olduqda, linzanın arxa fokus müstəvisindəki ləkənin diametri təxminən aşağıdakı düsturla hesablana bilər:

D≈λF/(πd)

Düsturda: F – fokus uzunluğu; d – obyektiv səthində bir şəxs tərəfindən proyeksiya edilən Qauss şüasının ləkə radiusu; λ lazer dalğa uzunluğudur.

Düsturdan görünə bilər ki, hadisənin diametri nə qədər böyükdürsə, fokuslanmış nöqtə də bir o qədər kiçik olur. Digər şərtlər təsdiq edildikdə, fokus uzunluğunun qısaldılması şüa diametrinin azaldılması üçün əlverişlidir. Bununla belə, F qısaldıldıqdan sonra linza ilə iş parçası arasındakı məsafə də azalır. Qazma zamanı şlak lensin səthinə sıçraya bilər ki, bu da qazma effektinə və linzanın ömrünə təsir edəcək. Bu vəziyyətdə, lensin yan tərəfinə köməkçi bir cihaz quraşdırıla bilər və qaz istifadə olunur. Təmizləmə həyata keçirin.

1.3 Şüa impulsunun təsiri

Qazma üçün çox impulslu lazer istifadə olunur və impulslu lazerin güc sıxlığı ən azı mis folqa buxarlanma temperaturuna çatmalıdır. Mis folqa vasitəsilə yandırıldıqdan sonra tək impulslu lazerin enerjisi zəiflədiyinə görə, əsas substrat effektiv şəkildə kəsilə bilməz və Şəkil 3a-da göstərilən vəziyyət yaranacaq, beləliklə, keçid çuxuru yarana bilməz. Bununla belə, zımbalama zamanı şüanın enerjisi çox yüksək olmamalıdır və enerji çox yüksəkdir. Mis folqa nüfuz etdikdən sonra, substratın ablasiyası çox böyük olacaq, nəticədə Şəkil 3b-də göstərilən vəziyyət, dövrə lövhəsinin sonrakı emalına uyğun gəlmir. Şəkil 3c-də göstərildiyi kimi, bir az daralmış deşik nümunəsi ilə mikro deşikləri yaratmaq ən idealdır. Bu çuxur nümunəsi sonrakı mis örtük prosesi üçün rahatlıq təmin edə bilər.

Yüksək sıxlıqlı PCB istehsalında lazer emalının tətbiqləri hansılardır

Şəkil 3 Müxtəlif enerji lazerləri ilə işlənmiş deşik növləri

Şəkil 3c-də göstərilən çuxur nümunəsinə nail olmaq üçün ön zirvəyə malik impulslu lazer dalğa formasından istifadə etmək olar (Şəkil 4). Ön tərəfdəki daha yüksək nəbz enerjisi mis folqanı alovlandıra bilər və arxa ucunda daha az enerji olan çoxlu impulslar izolyasiya substratını aşa bilər və aşağı mis folqa qədər çuxuru dərinləşdirə bilər.

Yüksək sıxlıqlı PCB istehsalında lazer emalının tətbiqləri hansılardır

Şəkil 4 Pulse lazer dalğa forması

2 Lazer şüası effekti

Mis folqa və substratın maddi xassələri çox fərqli olduğundan, lazer şüası və dövrə lövhəsi materialı mikroməsamələrin diyaframına, dərinliyinə və deşik növünə mühüm təsir göstərən müxtəlif effektlər yaratmaq üçün qarşılıqlı təsir göstərir.

2.1 Lazerin əks olunması və udulması

Lazer və PCB arasındakı qarşılıqlı əlaqə əvvəlcə hadisə lazerinin səthdəki mis folqa tərəfindən əks olunması və udulması ilə başlayır. Mis folqa infraqırmızı dalğa uzunluğunda olan karbon dioksid lazerinin çox aşağı udma dərəcəsinə malik olduğundan, emal etmək çətindir və səmərəliliyi olduqca aşağıdır. İşıq enerjisinin udulmuş hissəsi mis folqa materialının sərbəst elektron kinetik enerjisini artıracaq və onun böyük hissəsi elektronların və kristal qəfəslərin və ya ionların qarşılıqlı təsiri ilə mis folqanın istilik enerjisinə çevriləcəkdir. Bu göstərir ki, şüa keyfiyyətini yaxşılaşdırarkən, mis folqa səthində əvvəlcədən müalicə aparmaq lazımdır. Mis folqa səthi lazer işığının udulma dərəcəsini artırmaq üçün işığın udulmasını artıran materiallarla örtülə bilər.

2.2 Şüa effektinin rolu

Lazer emalı zamanı işıq şüası mis folqa materialını yayır və mis folqa buxarlanmaya qədər qızdırılır və buxarın temperaturu yüksəkdir, bu da asanlıqla parçalanır və ionlaşır, yəni işığın həyəcanlanması ilə foto-induksiya edilmiş plazma əmələ gəlir. . Fotoşəkilli plazma ümumiyyətlə material buxarının plazmasıdır. Plazma tərəfindən iş parçasına ötürülən enerji, plazmanın udulması nəticəsində iş parçasının aldığı işıq enerjisinin itkisindən çox olarsa. Bunun əvəzinə plazma iş parçası tərəfindən lazer enerjisinin udulmasını gücləndirir. Əks halda, plazma lazeri bloklayır və iş parçası tərəfindən lazerin udulmasını zəiflədir. Karbon dioksid lazerləri üçün foto ilə induksiya edilmiş plazma mis folqanın udulma sürətini artıra bilər. Bununla belə, həddindən artıq plazma şüanın keçərkən sınmasına səbəb olacaq və bu, çuxurun yerləşdirmə dəqiqliyinə təsir edəcəkdir. Ümumiyyətlə, lazer gücünün sıxlığı plazmanı daha yaxşı idarə edə bilən 107 Vt/sm2-dən aşağı müvafiq dəyərə qədər idarə olunur.

Pinhole effekti lazer qazma prosesində işıq enerjisinin udulmasını artırmaqda son dərəcə mühüm rol oynayır. Lazer, mis folqa ilə yandıqdan sonra substratı kəsməyə davam edir. Substrat böyük miqdarda işıq enerjisini qəbul edə, şiddətlə buxarlana və genişləyə bilər və yaranan təzyiq ola bilər Ərinmiş material kiçik deşiklər yaratmaq üçün atılır. Kiçik dəlik də foto-induksiya edilmiş plazma ilə doldurulur və kiçik dəliyə daxil olan lazer enerjisi dəlik divarının çoxsaylı əks olunması və plazmanın təsiri ilə demək olar ki, tamamilə udula bilər (Şəkil 5). Plazma udma səbəbiylə kiçik çuxurdan kiçik çuxurun altına keçən lazer güc sıxlığı azalacaq və kiçik çuxurun altındakı lazer gücü sıxlığı müəyyən bir dərinliyi saxlamaq üçün müəyyən bir buxarlanma təzyiqi yaratmaq üçün vacibdir. emal prosesinin nüfuz dərinliyini təyin edən kiçik çuxur.

Yüksək sıxlıqlı PCB istehsalında lazer emalının tətbiqləri hansılardır

Şəkil 5 Lazerin deşikdə sınması

3 Nəticə

Lazer emal texnologiyasının tətbiqi yüksək sıxlıqlı PCB mikro deşiklərinin qazma səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Təcrübələr göstərir ki: ①Rəqəmsal idarəetmə texnologiyası ilə birlikdə çap lövhəsində dəqiqədə 30,000-dən çox mikro deşik işlənə bilər və apertura 75 ilə 100 arasındadır; ② UV lazerin tətbiqi diafraqmanı daha da 50μm və ya daha kiçik edə bilər ki, bu da PCB lövhələrinin istifadə sahəsini daha da genişləndirmək üçün şərait yaradır.