Приложение на технологията за лазерна обработка в гъвкава платка

Гъвкава платка с висока плътност е част от цялата гъвкава платка, която обикновено се определя като разстоянието между редовете по -малко от 200 μ M или микро чрез по -малко от 250 μ M гъвкава платка. Гъвкава платка с висока плътност има широк спектър от приложения, като телекомуникации, компютри, интегрални схеми и медицинско оборудване. Насочена към специалните свойства на гъвкавите платки, тази статия представя някои ключови проблеми, които трябва да се имат предвид при лазерната обработка на гъвкава платка с висока плътност и микро чрез пробиване p>

Уникалните характеристики на гъвкавата платка я правят алтернатива на твърдата платка и традиционната схема на окабеляване в много случаи. В същото време той също така насърчава развитието на много нови области. Най -бързо развиващата се част от FPC е вътрешната линия за свързване на твърдия диск на компютъра (HDD). Магнитната глава на твърдия диск трябва да се движи напред -назад по въртящия се диск за сканиране, а гъвкавата верига може да се използва за подмяна на проводника, за да се осъществи връзката между мобилната магнитна глава и платката за управление. Производителите на твърди дискове увеличават производството и намаляват разходите за сглобяване чрез технология, наречена „окачена гъвкава плоча“ (FOS). В допълнение, технологията за безжично окачване има по -добра сеизмична устойчивост и може да подобри надеждността на продукта. Друга гъвкава платка с висока плътност, използвана в твърдия диск, е interposer flex, която се използва между окачването и контролера.

Второто нарастващо поле на FPC е нова опаковка с интегрална схема. Гъвкави схеми се използват в опаковки на ниво чип (CSP), многочипов модул (MCM) и чип върху гъвкава платка (COF). Сред тях вътрешната схема на CSP има огромен пазар, тъй като може да се използва в полупроводникови устройства и флаш памет и се използва широко в карти PCMCIA, дискови устройства, лични цифрови асистенти (КПК), мобилни телефони, пейджъри Цифров фотоапарат и цифров фотоапарат . В допълнение, течнокристалният дисплей (LCD), превключвателят от полиестерно фолио и мастилено-струйната касета за принтер са други три полета на приложение с гъвкава платка с висока плътност \

Пазарният потенциал на технологията за гъвкави линии в преносими устройства (като мобилни телефони) е много голям, което е много естествено, тъй като тези устройства изискват малък обем и леко тегло, за да задоволят нуждите на потребителите; В допълнение, най -новите приложения на гъвкава технология включват плоски дисплеи и медицински изделия, които могат да бъдат използвани от дизайнерите за намаляване на обема и теглото на продукти като слухови апарати и човешки импланти.

Огромният ръст в горните области доведе до увеличаване на глобалното производство на гъвкави платки. Например годишният обем на продажбите на твърди дискове се очаква да достигне 345 милиона единици през 2004 г., почти два пъти по -голям от този през 1999 г., а обемът на продажбите на мобилни телефони през 2005 г. се оценява консервативно на 600 милиона единици. Тези увеличения водят до годишно увеличение от 35% на производството на гъвкави платки с висока плътност, достигайки 3.5 милиона квадратни метра до 2002 г. Такова високо търсене на продукция изисква ефективна и евтина технология за обработка, а технологията за лазерна обработка е една от тях .

Лазерът има три основни функции в производствения процес на гъвкава платка: обработка и формоване (рязане и рязане), нарязване и пробиване. Като безконтактен инструмент за обработка, лазерът може да се използва в много малък фокус (100 ~ 500) μm) Светлинна енергия с висока интензивност (650MW / mm2) се прилага към материала. Такава висока енергия може да се използва за рязане, пробиване, маркиране, заваряване, маркиране и други обработки. Скоростта и качеството на обработката са свързани със свойствата на обработения материал и използваните лазерни характеристики, като дължина на вълната, енергийна плътност, пикова мощност, ширина на импулса и честота. Обработката на гъвкава платка използва ултравиолетови (UV) и далечни инфрачервени (FIR) лазери. Първите обикновено използват ексимерни или UV диодни изпомпвани твърди лазери (uv-dpss), докато вторите обикновено използват запечатани CO2 лазери div>

Технологията за векторно сканиране използва компютър за управление на огледалото, оборудвано с разходомер и CAD / CAM софтуер за генериране на графики за рязане и пробиване, и използва система за телецентрична леща, за да гарантира, че лазерът свети вертикално върху повърхността на детайла < / div>

Лазерно пробиване обработката има висока точност и широко приложение. Това е идеален инструмент за оформяне на гъвкава платка. Независимо дали е CO2 лазер или DPSS лазер, материалът може да бъде обработен във всякаква форма след фокусиране. Той изстрелва фокусирания лазерен лъч навсякъде по повърхността на детайла, като монтира огледало на галванометъра, след това извършва компютърно цифрово управление (CNC) на галванометъра, като използва технология за векторно сканиране, и прави рязане на графики с помощта на CAD / CAM софтуер. Този „мек инструмент“ може лесно да контролира лазера в реално време при промяна на дизайна. Чрез регулиране на свиването на светлината и различни режещи инструменти, лазерната обработка може точно да възпроизведе дизайнерските графики, което е друго съществено предимство.

Векторното сканиране може да изреже субстрати като полиимиден филм, да изреже цялата верига или да премахне област на платката, като слот или блок. В процеса на обработка и формоване лазерният лъч винаги се включва, когато огледалото сканира цялата обработваща повърхност, което е противоположно на процеса на пробиване. По време на пробиването лазерът се включва само след като огледалото е фиксирано във всяка позиция на пробиване div>

раздел

„Нарязването“ в жаргона е процесът на премахване на един слой материал от друг с лазер. Този процес е по -подходящ за лазер. Същата технология за векторно сканиране може да се използва за премахване на диелектрика и излагане на проводимата подложка отдолу. По това време високата прецизност на лазерната обработка отново отразява големи ползи. Тъй като лазерните лъчи на FIR ще се отразяват от медно фолио, тук обикновено се използва CO2 лазер.

пробийте дупка

Въпреки че на някои места все още се използва механично пробиване, щамповане или плазмено ецване за образуване на микропроходни отвори, лазерното пробиване все още е най -широко използваният метод за формиране на микропроходни платки на гъвкава платка, главно поради високата си производителност, силната гъвкавост и дългото нормално време на работа .

Механичното пробиване и щамповане възприемат свръхпрецизни свредла и матрици, които могат да бъдат направени на гъвкавата платка с диаметър близо 250 μ M, но тези устройства с висока точност са много скъпи и имат относително кратък експлоатационен живот. Благодарение на гъвкавата платка с висока плътност, необходимото съотношение на отворите е 250 μM е малко, така че механичното пробиване не се предпочита.

Плазменото ецване може да се използва при подложка от полиимиден филм с дебелина 50 μM с размер по -малък от 100 μ M, но инвестициите в оборудването и разходите за процеса са доста високи, а разходите за поддръжка на процеса на плазмено ецване също са много високи, особено свързаните с тях разходи на някои химически третиране на отпадъци и консумативи. В допълнение, отнема доста време плазменото ецване да направи последователни и надеждни микровиази при установяване на нов процес. Предимството на този процес е високата надеждност. Съобщава се, че квалифицираният процент на micro via е 98%. Следователно, плазменото офорт все още има определен пазар в медицинското и авионик оборудването div>

Обратно, производството на микровиази чрез лазер е прост и евтин процес. Инвестициите в лазерно оборудване са много ниски, а лазерът е безконтактен инструмент. За разлика от механичното пробиване, ще има скъпи разходи за подмяна на инструменти. В допълнение, съвременните запечатани CO2 и UV-dpss лазери не изискват поддръжка, което може да сведе до минимум престоя и значително да подобри производителността.

Методът за генериране на микровиас на гъвкава платка е същият като този на твърда платка, но някои важни параметри на лазера трябва да бъдат променени поради разликата в основата и дебелината. Запечатаните CO2 и uv-dpss лазери могат да използват същата технология за векторно сканиране като формоване за пробиване директно върху гъвкавата платка. Единствената разлика е, че приложният софтуер за пробиване ще изключи лазера по време на сканиращото огледално сканиране от един микро през друг. Лазерният лъч няма да бъде включен, докато не достигне друга позиция за пробиване. За да се направи отворът перпендикулярен на повърхността на подложката на гъвкавата платка, лазерният лъч трябва да свети вертикално върху основата на платката, което може да се постигне чрез използване на телецентрична система от лещи между огледалото за сканиране и субстрата (фиг. 2 ) div>

Отвори, пробити на Kapton с помощта на UV лазер

CO2 лазерът може също да използва технология на конформни маски за пробиване на микровиази. Когато се използва тази технология, медната повърхност се използва като маска, дупките се гравират върху нея чрез обикновен метод за печат, а след това лъчът от CO2 лазер се облъчва върху отворите на медното фолио, за да се отстранят откритите диелектрични материали.

Микровиази могат да бъдат направени и с помощта на ексимер лазер чрез метода на проекционната маска. Тази технология трябва да картографира изображението на микро през или целия микро през масив към субстрата, а след това ексимерният лазерен лъч облъчва маската, за да картографира изображението на маската към повърхността на субстрата, така че да пробие дупката. Качеството на ексимерното лазерно пробиване е много добро. Недостатъците му са ниска скорост и висока цена.

Изборът на лазер, въпреки че типът лазер за обработка на гъвкава платка е същият като този за обработка на твърда печатна платка, разликата в материала и дебелината ще повлияе значително на параметрите на обработка и скоростта. Понякога могат да се използват ексимерни лазери и CO2 лазер с напречно възбуден газ (чай), но тези два метода имат бавна скорост и високи разходи за поддръжка, които ограничават подобряването на производителността. За сравнение, CO2 и uv-dpss лазерите са широко използвани, бързи и евтини, така че те се използват главно при производството и обработката на микровиази на гъвкави платки.

Различен от CO2 лазер с газов поток, запечатан CO2 лазер （http://www.auto-alt.cn） Технологията за освобождаване на блока се приема, за да се ограничи лазерната газова смес до лазерната кухина, определена от две правоъгълни електродни плочи. Лазерната кухина е запечатана през целия експлоатационен живот (обикновено около 2 ~ 3 години). Запечатаната лазерна кухина има компактна структура и не се нуждае от въздушен обмен. Лазерната глава може да работи непрекъснато повече от 25000 часа без поддръжка. Най -голямото предимство на дизайна на уплътнението е, че той може да генерира бързи импулси. Например, лазерът за блоково освобождаване може да излъчва високочестотни (100kHz) импулси с пик на мощност 1.5KW. С висока честота и висока пикова мощност може да се извърши бърза обработка без термично разграждане div>

Uv-dpss лазерът е твърдотелно устройство, което непрекъснато смуче кристална пръчка от неодимов ванадат (Nd: YVO4) с лазерен диоден масив. Той генерира импулсен изход чрез акустооптичен Q-превключвател и използва кристалния генератор на трета хармоника, за да промени изхода на Nd: YVO4 лазер от 1064nm & nbsp; Основната дължина на вълната на IR се намалява до 355 nm дължина на UV вълната. Обикновено 355nm < / div>

Средната изходна мощност на UV-dpss лазер при 20kHz номинална честота на повторение на импулса е повече от 3W div>

Uv-dpss лазер

И диелектрикът, и медът могат лесно да абсорбират UV-dpss лазер с изходна дължина на вълната 355 nm. Uv-dpss лазерът има по-малко светлинно петно ​​и по-ниска изходна мощност от CO2 лазера. В процеса на диелектрична обработка, UV-dpss лазер обикновено се използва за малки размери (по-малко от 50%) μ m) Следователно диаметърът по-малък от 50 трябва да се обработва върху основата на гъвкава платка с висока плътност μ M micro чрез , използването на UV лазер е много идеално. Сега има мощен uv-dpss лазер, който може да увеличи скоростта на обработка и пробиване на uv-dpss лазерен div>

Предимството на UV-dpss лазера е, че когато неговите високоенергийни UV фотони блестят върху повечето неметални повърхностни слоеве, те могат директно да прекъснат връзката на молекулите, да изгладят режещия ръб със „студен“ процес на литография и да минимизират степента на термично увреждане и изгаряне. Следователно, UV микро рязането е подходящо за случаи с голямо търсене, където последващата обработка е невъзможна или ненужна div>

CO2 лазер (алтернативи за автоматизация)

Запечатаният CO2 лазер може да излъчва FIR лазер с дължина на вълната 10.6 μ M или 9.4 μ M, въпреки че и двете дължини на вълните са лесни за абсорбиране от диелектрици като полиимиден филмов субстрат, изследването показва, че 9.4 μ Ефектът от M дължината на вълната при обработка на този вид материал е много по -добре. Диелектрик 9.4 μ Коефициентът на поглъщане на дължината на вълната М е по -висок, което е по -добре от 10.6 за пробиване или рязане на материали μ M дължина на вълната бързо. лазер с девет точки и четири μM не само има очевидни предимства при пробиване и рязане, но също така има изключителен ефект на нарязване. Следователно използването на лазер с по -къса дължина на вълната може да подобри производителността и качеството.

Най -общо казано, дължината на вълната на елата лесно се абсорбира от диелектрици, но тя ще бъде отразена обратно от медта. Следователно, повечето CO2 лазери се използват за диелектрична обработка, формоване, нарязване и разслояване на диелектрична основа и ламинат. Тъй като изходната мощност на CO2 лазера е по -висока от тази на DPSS лазера, CO2 лазерът се използва за обработка на диелектрик в повечето случаи. CO2 лазерът и UV-dpss лазерът често се използват заедно. Например, при пробиване на микроотвори, първо отстранете медния слой с DPSS лазер и след това бързо пробийте дупки в диелектричния слой с CO2 лазер, докато се появи следващият меден слой, след което повторете процеса.

Тъй като дължината на вълната на самия UV лазер е много малка, светлинното петно, излъчвано от UV лазер, е по-фино от това на CO2 лазера, но в някои приложения светлинното петно ​​с голям диаметър, произведено от CO2 лазер, е по-полезно от UV-dpss лазера. Например, изрежете материали с голяма площ, като канали и блокове или пробийте големи отвори (диаметър по -голям от 50) μm) Процесът на обработка с CO2 лазер отнема по -малко време. Най-общо казано, съотношението на блендата е 50 μ Когато m е голям, обработката с CO2 лазер е по-подходяща, а блендата е по-малка от 50 μ M, ефектът на uv-dpss лазер е по-добър.