1 Прымяненне лазернага прамяня

Высокая шчыльнасць Друкаванай платы ўяўляе сабой шматслаёвую канструкцыю, якая падзелена ізаляцыйнай смалой, змяшанай са шкловалакністымі матэрыяламі, а паміж імі ўстаўляецца токаправодны пласт меднай фальгі. Затым яго ламінуюць і склейваюць. На малюнку 1 паказаны разрэз 4-слаёвай дошкі. Прынцып лазернай апрацоўкі заключаецца ў выкарыстанні лазерных прамянёў для факусоўкі на паверхні друкаванай платы, каб імгненна расплавіць і выпарыць матэрыял, утвараючы невялікія адтуліны. Паколькі медзь і смала – гэта два розныя матэрыялы, тэмпература плаўлення меднай фальгі складае 1084°C, а тэмпература плаўлення ізаляцыйнай смалы складае ўсяго 200-300°C. Такім чынам, неабходна разумна падбіраць і дакладна кантраляваць такія параметры, як даўжыня хвалі прамяня, мода, дыяметр і імпульс, калі ўжываецца лазернае свідраванне.

1.1 Уплыў даўжыні хвалі пучка і рэжыму на апрацоўку

Якія прымяненні лазернай апрацоўкі ў вытворчасці друкаваных плат высокай шчыльнасці

Малюнак 1 Выгляд папярочнага разрэзу 4-слаёвай друкаванай платы

На малюнку 1 відаць, што лазер першым апрацоўвае медную фальгу пры перфарацыі, і хуткасць паглынання медзі лазерам павялічваецца з павелічэннем даўжыні хвалі. Хуткасць паглынання YAG/УФ-лазера ад 351 да 355 м дасягае 70%. Для перфарацыі звычайных друкаваных дошак можна выкарыстоўваць YAG/UV-лазер або метад канформнай маскі. Для таго, каб павялічыць інтэграцыю друкаванай платы высокай шчыльнасці, кожны пласт меднай фальгі складае ўсяго 18 мкм, а падкладка з смалы пад меднай фальгой мае высокую хуткасць паглынання вуглякіслага лазера (каля 82%), што забяспечвае ўмовы для прымянення. перфарацыі вуглякіслым лазерам. Паколькі хуткасць фотаэлектрычнага пераўтварэння і эфектыўнасць апрацоўкі вуглякіслага лазера значна вышэй, чым у YAG / УФ-лазера, пакуль ёсць дастаткова энергіі прамяня і медная фальга апрацоўваецца, каб павялічыць хуткасць яе паглынання лазерам, вуглякіслы лазер можна выкарыстоўваць для непасрэднага адкрыцця друкаванай платы.

Папярочная мода лазернага прамяня аказвае вялікі ўплыў на вугал разыходжання і выхад энергіі лазера. Каб атрымаць дастатковую энергію пучка, неабходна мець добры рэжым выхаду пучка. Ідэальным станам з’яўляецца фарміраванне выхаднога рэжыму Гаўса нізкага парадку, як паказана на малюнку 2. Такім чынам можна атрымаць высокую шчыльнасць энергіі, што забяспечвае перадумову для таго, каб прамень быў добра сфакусаваны на лінзе.

Якія прымяненні лазернай апрацоўкі ў вытворчасці друкаваных плат высокай шчыльнасці

Малюнак 2 Недарагі рэжым размеркавання энергіі Гаўса

Рэжым нізкага парадку можна атрымаць шляхам змены параметраў рэзанатара або ўстаноўкі дыяфрагмы. Нягледзячы на ​​тое, што ўстаноўка дыяфрагмы памяншае выхад энергіі пучка, яна можа абмежаваць удзел лазера высокага парадку ў перфарацыі і дапамагчы палепшыць круглявасць невялікага адтуліны. .

1.2 Атрыманне мікрапор

After the wavelength and mode of the beam are selected, in order to obtain an ideal hole on the PCB, the diameter of the spot must be controlled. Only if the diameter of the spot is small enough, the energy can concentrate on ablating the plate. There are many ways to adjust the spot diameter, mainly through spherical lens focusing. When the Gaussian mode beam enters the lens, the spot diameter on the back focal plane of the lens can be approximately calculated with the following formula:

D≈λF/(πd)

У формуле: F – фокусная адлегласць; d – радыус плямы Гаўсавага пучка, праецыраванага чалавекам на паверхню лінзы; λ – даўжыня хвалі лазера.

З формулы відаць, што чым большы дыяметр падаючага, тым менш сфакусаванае пляма. Калі іншыя ўмовы пацвярджаюцца, скарачэнне фокуснай адлегласці спрыяе памяншэнню дыяметра пучка. Аднак пасля скарачэння F адлегласць паміж лінзай і апрацоўкай таксама памяншаецца. Падчас свідравання дзындра можа распырсквацца на паверхню лінзы, што паўплывае на эфект свідравання і тэрмін службы лінзы. У гэтым выпадку збоку ад аб’ектыва можа быць усталяваны дапаможны прыбор і выкарыстоўваецца газ. Выканайце ачыстку.

1.3 Уплыў імпульсу прамяня

Для свідравання выкарыстоўваецца шматімпульсны лазер, а шчыльнасць магутнасці імпульснага лазера павінна дасягаць, па меншай меры, тэмпературы выпарэння меднай фальгі. Паколькі энергія аднаімпульснага лазера была аслаблена пасля прапальвання меднай фальгі, падкладка не можа быць эфектыўна аблятавана, і сітуацыя, паказаная на мал. 3а, будзе сфарміравана, так што праходнае адтуліну не можа ўтварыцца. Аднак энергія пучка пры прабіванні не павінна быць занадта высокай, а энергія занадта высокая. Пасля пранікнення меднай фальгі абляцыя падкладкі будзе занадта вялікай, што прывядзе да сітуацыі, паказанай на малюнку 3b, якая не спрыяе наступнай апрацоўцы друкаванай платы. Найбольш ідэальна падыходзіць для фарміравання мікраадтуліны са злёгку звужаным малюнкам адтулін, як паказана на мал. 3в. Гэты малюнак адтулін можа забяспечыць зручнасць для наступнага працэсу медніння.

Якія прымяненні лазернай апрацоўкі ў вытворчасці друкаваных плат высокай шчыльнасці

Малюнак 3 Тыпы адтулін, апрацаваныя рознымі энергетычнымі лазерамі

Для таго, каб дасягнуць карціны адтулін, паказанай на малюнку 3c, можна выкарыстоўваць імпульсны лазерны сігнал з пярэднім пікам (малюнак 4). Больш высокая энергія імпульсу на пярэднім канцы можа ачысціць медную фальгу, а некалькі імпульсаў з меншай энергіяй на заднім канцы могуць ачысціць ізаляцыйную падкладку і зрабіць адтуліну паглыбленым да ніжняй меднай фальгі.

Якія прымяненні лазернай апрацоўкі ў вытворчасці друкаваных плат высокай шчыльнасці

Малюнак 4 Імпульсны лазерны сігнал

2 Эфект лазернага прамяня

Паколькі ўласцівасці меднай фальгі і падкладкі вельмі розныя, лазерны прамень і матэрыял друкаванай платы ўзаемадзейнічаюць, ствараючы розныя эфекты, якія аказваюць важны ўплыў на адтуліну, глыбіню і тып адтулін мікрапор.

2.1 Адлюстраванне і паглынанне лазера

Узаемадзеянне паміж лазерам і друкаванай платай спачатку пачынаецца з таго, што падаючы лазер адлюстроўваецца і паглынаецца меднай фальгой на паверхні. Паколькі медная фальга мае вельмі нізкую хуткасць паглынання інфрачырвонага вуглякіслага лазера з даўжынёй хвалі, яе цяжка апрацоўваць, а эфектыўнасць надзвычай нізкая. Паглынутая частка светлавой энергіі павялічыць кінетычную энергію свабодных электронаў матэрыялу меднай фальгі, і большая яе частка будзе ператворана ў цеплавую энергію меднай фальгі праз узаемадзеянне электронаў і крышталічных рашотак або іёнаў. Гэта сведчыць аб тым, што пры паляпшэнні якасці прамяня неабходна правесці папярэднюю апрацоўку паверхні меднай фальгі. Паверхню меднай фальгі можна пакрыць матэрыяламі, якія павялічваюць паглынанне святла, каб павялічыць хуткасць яго паглынання лазернага святла.

2.2 Роля прамянёвага эфекту

Падчас лазернай апрацоўкі прамень святла выпраменьвае матэрыял меднай фальгі, і медная фальга награваецца да выпарэння, і тэмпература пара высокая, якую лёгка разбураць і іянізаваць, гэта значыць, фотаіндукаваная плазма генеруецца ўзбуджэннем святла . Фотаіндукаваная плазма звычайна ўяўляе сабой плазму пароў матэрыялу. Калі энергія, якая перадаецца нарыхтоўцы плазмай, большая, чым страты светлавой энергіі, атрыманай нарыхтоўкай, выкліканыя паглынаннем плазмы. Замест гэтага плазма ўзмацняе паглынанне лазернай энергіі нарыхтоўкай. У адваротным выпадку плазма блакуе лазер і аслабляе паглынанне лазера нарыхтоўкай. Для лазераў з вуглякіслым газам фотаіндукаваная плазма можа павялічыць хуткасць паглынання меднай фальгі. Аднак занадта вялікая колькасць плазмы прывядзе да праламлення прамяня пры праходжанні, што паўплывае на дакладнасць пазіцыянавання адтуліны. Як правіла, шчыльнасць магутнасці лазера кантралюецца да адпаведнага значэння ніжэй за 107 Вт/см2, што дазваляе лепш кантраляваць плазму.

Эфект абскуры гуляе надзвычай важную ролю ў павышэнні паглынання светлавой энергіі ў працэсе лазернага свідравання. Лазер працягвае ачышчаць падкладку пасля прапальвання меднай фальгі. Падкладка можа паглынаць вялікую колькасць светлавой энергіі, моцна выпарацца і пашырацца, а ствараемы ціск можа быць. Расплаўлены матэрыял выкідваецца, утвараючы невялікія адтуліны. Маленькае адтуліну таксама запоўнена фотаіндукаванай плазмай, і лазерная энергія, якая паступае ў невялікую адтуліну, можа быць амаль цалкам паглынана шматразовымі адлюстраваннямі сценкі дзіркі і дзеяннем плазмы (малюнак 5). З-за паглынання плазмы шчыльнасць магутнасці лазера, які праходзіць праз невялікае адтуліну да дна маленькай адтуліны, паменшыцца, а шчыльнасць магутнасці лазера ў ніжняй частцы маленькай адтуліны важная для стварэння пэўнага ціску выпарэння для падтрымання пэўнай глыбіні. маленькае адтуліну, якое вызначае глыбіню пранікнення працэсу апрацоўкі.

Якія прымяненні лазернай апрацоўкі ў вытворчасці друкаваных плат высокай шчыльнасці

Малюнак 5 Лазернае праламленне ў адтуліне

3 Заключэнне

Прымяненне тэхналогіі лазернай апрацоўкі можа значна павысіць эфектыўнасць свідравання мікра-адтулін для друкаванай платы высокай шчыльнасці. Эксперыменты паказваюць, што: ①У спалучэнні з тэхналогіяй лікавага кіравання больш за 30,000 75 мікраадтулін можна апрацаваць у хвіліну на друкаванай дошцы, а дыяфрагма складае ад 100 да 50; ② Прымяненне УФ-лазера можа дадаткова зрабіць адтуліну менш за XNUMX мкм або менш, што стварае ўмовы для далейшага пашырэння прасторы выкарыстання друкаваных поплаткаў.