1 Paggamit sa laser beam

Ang taas nga density Papan PCB mao ang usa ka multi-layer nga gambalay, nga gibulag pinaagi sa insulating resin nga sinaktan sa bildo fiber nga mga materyales, ug usa ka conductive layer sa tumbaga foil gisal-ut sa taliwala kanila. Unya kini laminated ug bonded. Ang Figure 1 nagpakita sa usa ka seksyon sa usa ka 4-layer board. Ang prinsipyo sa pagproseso sa laser mao ang paggamit sa mga laser beam aron mag-focus sa ibabaw sa PCB aron dayon matunaw ug maalisngaw ang materyal aron maporma ang gagmay nga mga lungag. Tungod kay ang tumbaga ug resin duha ka lainlaing mga materyales, ang temperatura sa pagtunaw sa tumbaga nga foil mao ang 1084 ° C, samtang ang temperatura sa pagtunaw sa insulating resin 200-300 ° C lamang. Busa, gikinahanglan ang makatarunganong pagpili ug tukma nga pagkontrolar sa mga parametro sama sa beam wavelength, mode, diametro, ug pulso kung ang laser drilling gigamit.

1.1 Ang impluwensya sa beam wavelength ug mode sa pagproseso

Unsa ang mga aplikasyon sa pagproseso sa laser sa high-density PCB manufacturing

Figure 1 Cross-sectional nga pagtan-aw sa 4-layer nga PCB

Kini makita gikan sa Figure 1 nga ang laser mao ang una sa pagproseso sa tumbaga foil sa diha nga perforating, ug ang pagsuyup rate sa tumbaga sa laser pagtaas sa pagtaas sa wavelength. Ang YAG/UV laser absorption rate sa 351 ngadto sa 355 m kay taas sa 70%. YAG/UV laser o conformal mask nga pamaagi mahimong gamiton sa pagbuslot sa ordinaryo nga giimprinta nga mga tabla. Aron madugangan ang panagsama sa high-density PCB, ang matag layer sa copper foil 18μm ra, ug ang resin substrate sa ilawom sa copper foil adunay taas nga rate sa pagsuyup sa carbon dioxide laser (mga 82%), nga naghatag mga kondisyon alang sa aplikasyon. sa carbon dioxide laser perforation. Tungod kay ang photoelectric conversion rate ug pagproseso efficiency sa carbon dioxide laser mao ang mas taas pa kay sa YAG/UV laser, basta adunay igo nga beam enerhiya ug ang tumbaga foil giproseso aron sa pagdugang sa iyang pagsuyup rate sa laser, ang carbon dioxide laser mahimong gamiton sa direkta nga pag-abli sa PCB.

Ang transverse mode mode sa laser beam adunay dakong impluwensya sa divergence angle ug energy output sa laser. Aron makakuha og igong enerhiya sa beam, gikinahanglan nga adunay maayo nga beam output mode. Ang sulundon nga kahimtang mao ang pagporma sa usa ka ubos nga han-ay nga Gaussian mode nga output sama sa gipakita sa Figure 2. Niining paagiha, ang usa ka taas nga densidad sa enerhiya mahimong makuha, nga naghatag usa ka kinahanglanon alang sa sinag nga maayo nga naka-focus sa lente.

Unsa ang mga aplikasyon sa pagproseso sa laser sa high-density PCB manufacturing

Figure 2 Ubos nga gasto Gaussian mode pag-apod-apod sa enerhiya

Ang low-order mode mahimong makuha pinaagi sa pag-usab sa mga parameter sa resonator o pag-instalar og diaphragm. Bisan kung ang pag-instalar sa diaphragm makapakunhod sa output sa enerhiya sa beam, mahimo nga limitahan ang high-order mode laser aron makaapil sa pagbuslot ug makatabang sa pagpalambo sa pagkalingin sa gamay nga lungag. .

1.2 Pagkuha og micropores

Pagkahuman mapili ang wavelength ug mode sa beam, aron makakuha usa ka sulundon nga lungag sa PCB, kinahanglan nga kontrolon ang diametro sa lugar. Kung gamay ra ang diyametro sa lugar, ang kusog makakonsentrar sa pag-ablating sa plato. Adunay daghang mga paagi sa pag-adjust sa diyametro sa lugar, labi na pinaagi sa pagpunting sa spherical lens. Sa diha nga ang Gaussian mode beam mosulod sa lens, ang spot diameter sa likod nga focal plane sa lens mahimong gibanabana nga kalkulado sa mosunod nga pormula:

D≈λF/(πd)

Sa pormula: F mao ang focal length; ang d mao ang spot radius sa Gaussian beam nga gipaabot sa usa ka tawo sa ibabaw sa lente; Ang λ mao ang laser wavelength.

Makita gikan sa pormula nga kung mas dako ang diametro sa insidente, mas gamay ang gipunting nga lugar. Kung ang ubang mga kondisyon gikumpirma, ang pagpamubo sa focal length makatabang sa pagkunhod sa diametro sa beam. Bisan pa, pagkahuman gipamub-an ang F, ang gilay-on tali sa lente ug sa workpiece maminusan usab. Ang slag mahimong magsabwag sa ibabaw sa lens sa panahon sa pag-drill, nga makaapekto sa epekto sa pag-drill ug sa kinabuhi sa lens. Sa kini nga kaso, ang usa ka auxiliary device mahimong ma-install sa kilid sa lens ug gigamit ang gas. Buhata ang paglimpyo.

1.3 Ang impluwensya sa beam pulse

Ang usa ka multi-pulse laser gigamit alang sa pag-drill, ug ang densidad sa gahum sa pulsed laser kinahanglan nga labing menos makaabot sa temperatura sa evaporation sa copper foil. Tungod kay ang kusog sa single-pulse laser nahuyang human sa pagsunog pinaagi sa tumbaga foil, ang nagpahiping substrate dili epektibo nga ablated, ug ang sitwasyon nga gipakita sa Fig. 3a maporma, aron ang pinaagi sa lungag dili maporma. Bisan pa, ang kusog sa sagbayan kinahanglan dili kaayo taas kung gisuntok, ug ang kusog labi ka taas. Human masulod ang copper foil, ang ablation sa substrate mahimong dako kaayo, nga moresulta sa sitwasyon nga gipakita sa Figure 3b, nga dili maayo sa post-processing sa circuit board. Labing maayo nga maporma ang mga micro-hole nga adunay gamay nga tapered hole pattern sama sa gipakita sa Fig. 3c. Kini nga sumbanan sa lungag makahatag kasayon ​​alang sa sunod nga proseso sa pag-plating sa tumbaga.

Unsa ang mga aplikasyon sa pagproseso sa laser sa high-density PCB manufacturing

Figure 3 Mga tipo sa lungag nga giproseso sa lainlaing mga laser sa enerhiya

Aron makab-ot ang sumbanan sa lungag nga gipakita sa Figure 3c, ang usa ka pulsed laser waveform nga adunay front peak mahimong magamit (Figure 4). Ang mas taas nga kusog sa pulso sa atubangan nga tumoy mahimo nga mag-ablate sa tumbaga nga foil, ug ang daghang mga pulso nga adunay ubos nga kusog sa likod nga tumoy mahimo nga mag-ablate sa insulating substrate ug Himoa nga ang lungag molalom hangtud nga ang ubos nga tumbaga nga foil.

Unsa ang mga aplikasyon sa pagproseso sa laser sa high-density PCB manufacturing

Figure 4 Pulse laser waveform

2 Laser beam nga epekto

Tungod kay ang materyal nga mga kabtangan sa copper foil ug ang substrate lahi kaayo, ang laser beam ug ang circuit board nga materyal nakig-interact aron makahimo og lain-laing mga epekto, nga adunay importante nga epekto sa aperture, giladmon, ug hole type sa micropores.

2.1 Pagpamalandong ug pagsuyup sa laser

Ang interaksyon tali sa laser ug sa PCB una nga nagsugod gikan sa insidente nga laser nga makita ug masuhop sa tumbaga nga foil sa ibabaw. Tungod kay ang tumbaga nga foil adunay usa ka ubos kaayo nga pagsuyup rate sa infrared wavelength carbon dioxide laser, kini mao ang lisud nga sa pagproseso ug ang efficiency mao ang hilabihan ubos. Ang masuhop nga bahin sa kahayag nga enerhiya makadugang sa libre nga electron kinetic energy sa copper foil nga materyal, ug kadaghanan niini makabig ngadto sa init nga enerhiya sa copper foil pinaagi sa interaksyon sa mga electron ug kristal nga mga lattice o ion. Gipakita niini nga samtang gipauswag ang kalidad sa beam, kinahanglan nga himuon ang pre-treatment sa nawong sa copper foil. Ang nawong sa tumbaga nga foil mahimong adunay sapaw sa mga materyales nga nagdugang sa pagsuyup sa kahayag aron madugangan ang rate sa pagsuyup sa kahayag sa laser.

2.2 Ang papel sa epekto sa sinag

Atol sa pagproseso sa laser, ang light beam nagdan-ag sa tumbaga nga foil nga materyal, ug ang tumbaga nga foil gipainit sa alisngaw, ug ang alisngaw nga temperatura taas, nga sayon ​​​​nga maguba ug mag-ionize, nga mao, ang photo-induced plasma namugna pinaagi sa light excitation. . Ang photo-induced plasma kasagaran usa ka plasma sa materyal nga alisngaw. Kung ang enerhiya nga gipasa sa workpiece sa plasma mas dako kaysa pagkawala sa kahayag nga enerhiya nga nadawat sa workpiece tungod sa pagsuyup sa plasma. Ang plasma sa baylo nagpauswag sa pagsuyup sa enerhiya sa laser pinaagi sa workpiece. Kung dili, gibabagan sa plasma ang laser ug gipahuyang ang pagsuyup sa laser sa workpiece. Para sa carbon dioxide lasers, ang photo-induced plasma makapataas sa absorption rate sa copper foil. Bisan pa, ang sobra nga plasma mahimong hinungdan nga ang sagbayan ma-refracted kung moagi, nga makaapekto sa katukma sa pagposisyon sa lungag. Kasagaran, ang laser power density gikontrol sa usa ka angay nga kantidad nga ubos sa 107 W / cm2, nga mas maayo nga makontrol ang plasma.

Ang epekto sa pinhole adunay hinungdanon kaayo nga papel sa pagpaayo sa pagsuyup sa enerhiya sa kahayag sa proseso sa pag-drill sa laser. Ang laser nagpadayon sa pag-ablate sa substrate human sa pagsunog sa tumbaga nga foil. Ang substrate makasuhop sa usa ka dako nga kantidad sa kahayag nga enerhiya, mapintas vaporize ug molapad, ug ang pressure nga namugna mahimong Ang tinunaw nga materyal nga gilabay sa gawas sa paghimo sa gagmay nga mga lungag. Ang gamay nga lungag napuno usab sa photo-induced plasma, ug ang enerhiya sa laser nga mosulod sa gamay nga lungag mahimong hapit hingpit nga masuhop sa daghang mga pagpamalandong sa bungbong sa lungag ug sa aksyon sa plasma (Figure 5). Tungod sa pagsuyup sa plasma, ang laser power density nga moagi sa gamay nga lungag hangtod sa ilawom sa gamay nga lungag mokunhod, ug ang laser power density sa ilawom sa gamay nga lungag hinungdanon aron makamugna usa ka piho nga presyur sa vaporization aron mapadayon ang usa ka giladmon sa ang gamay nga lungag, nga nagtino Ang giladmon sa pagsulod sa proseso sa machining.

Unsa ang mga aplikasyon sa pagproseso sa laser sa high-density PCB manufacturing

Figure 5 Laser refraction sa lungag

Pagtapos sa 3

Ang paggamit sa teknolohiya sa pagproseso sa laser mahimo’g mapauswag ang kahusayan sa pag-drill sa mga high-density nga PCB micro-hole. Gipakita sa mga eksperimento nga: ①Inubanan sa numerical control technology, labaw pa sa 30,000 ka micro-hole ang maproseso kada minuto sa printed board, ug ang aperture maoy tali sa 75 ug 100; ② Ang paggamit sa UV laser makahimo sa dugang nga aperture nga ubos pa sa 50μm o mas gamay, nga nagmugna og mga kondisyon alang sa dugang nga pagpalapad sa paggamit sa luna sa PCB boards.