1 Applicazione di u fasciu laser

L’alta densità Cunsigliu PCB hè una struttura multi-layer, chì hè siparata da resina insulating mischiata cù materiali di fibra di vetru, è una strata conductiva di foglia di rame hè inserita trà elli. Allora hè laminata è ligata. A figura 1 mostra una sezione di una tavola di 4 strati. U principiu di l’elaborazione laser hè di utilizà raghji laser per fucalizza nantu à a superficia di u PCB per fonde istantaneamente è vaporizà u materiale per furmà picculi buchi. Siccomu u ramu è a resina sò dui materiali diffirenti, a temperatura di fusione di u fogliu di ramu hè 1084 ° C, mentre chì a temperatura di fusione di a resina insulating hè solu 200-300 ° C. Per quessa, hè necessariu di selezziunà raghjone è cuntrullà accuratamente i paràmetri, cum’è a lunghezza d’onda di u fasciu, u modu, u diametru è u pulse quandu a perforazione laser hè applicata.

1.1 L’influenza di a lunghezza d’onda di u fasciu è u modu nantu à u prucessu

Chì sò l’applicazioni di u processu laser in a fabricazione di PCB d’alta densità

Figura 1 Vista in sezione trasversale di PCB di 4 strati

Pò esse vistu da a Figura 1 chì u laser hè u primu à processà a foglia di ramu durante a perforazione, è a rata di assorbimentu di u ramu à u laser aumenta cù l’aumentu di a lunghezza d’onda. U tassu di assorbimentu laser YAG / UV di 351 à 355 m hè altu cum’è 70%. U laser YAG / UV o u metudu di maschera cunfurmata pò esse usatu per perforare pannelli stampati ordinali. Per aumentà l’integrazione di PCB d’alta densità, ogni strata di foglia di rame hè solu 18μm, è u sustrato di resina sottu u fogliu di rame hà una alta rata di assorbimentu di laser di diossidu di carbonu (circa 82%), chì furnisce e cundizioni per l’applicazione. di perforazione laser di carbon dioxide. Perchè u tassu di cunversione fotoelettrica è l’efficienza di trasfurmazioni di u laser à diossidu di carbonu hè assai più altu ch’è quellu di u laser YAG / UV, sempre chì ci hè abbastanza energia di fasciu è u fogliu di rame hè processatu per aumentà a so rata d’assorbimentu di u laser, u laser di diossidu di carbonu. pò esse usatu per apre direttamente u PCB.

U modu di modu trasversale di u fasciu laser hà una grande influenza nantu à l’angolo di divergenza è a pruduzzioni di energia di u laser. Per ottene una energia di fasciu abbastanza, hè necessariu avè un bonu modu di output di fasciu. U statu ideali hè di furmà una pruduzzione di u modu Gaussian di bassa ordine cum’è mostra in a Figura 2. In questu modu, una alta densità d’energia pò esse ottenuta, chì furnisce un prerequisite per u fasciu per esse ben focu annantu à a lente.

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Figura 2 Distribuzione di l’energia in modu Gaussian low-cost

U modu di ordine bassu pò esse acquistatu mudificà i paràmetri di u resonatore o installendu un diafragma. Ancu s’è a stallazione di u diafragma riduce a pruduzzione di l’energia di u fasciu, pò limità u laser di modu d’alta ordine per participà à a perforazione è aiutà à migliurà a rotondità di u picculu pirtusu. .

1.2 Ottenimentu di micropori

Dopu chì a lunghezza d’onda è u modu di u fasciu sò selezziunati, per ottene un pirtusu ideale nantu à u PCB, u diametru di u locu deve esse cuntrullatu. Solu s’ellu u diametru di u locu hè abbastanza chjucu, l’energia pò cuncentrazione nantu à ablating the plate. Ci hè parechje manere di aghjustà u diametru di u puntu, principarmenti per mezu di a lente sferica. Quandu u fasciu di u modu Gaussianu entra in a lente, u diametru di u spot nantu à u pianu focale posteriore di a lente pò esse apprussimatamente calculatu cù a seguente formula:

D≈λF/(πd)

In a formula: F hè a lunghezza focale; d hè u raghju spot di u fasciu gaussianu prughjettatu da una persona nantu à a superficia di a lente; λ est la longueur d’onde du laser.

Pò esse vistu da a formula chì u più grande u diametru incidente, u più chjucu u locu focu. Quandu altri cundizioni sò cunfirmati, accurtà a lunghezza focale hè favurèvule à riduce u diametru di u fasciu. In ogni casu, dopu chì F hè scurciatu, a distanza trà a lente è a pezza hè ancu ridutta. A slag pò splash nantu à a superficia di a lente durante a perforazione, chì affettanu l’effettu di perforazione è a vita di a lente. In questu casu, un dispositivu ausiliariu pò esse installatu à u latu di a lente è u gasu hè utilizatu. Eseguite purga.

1.3 L’influenza di l’impulsu di fasciu

Un laser multi-pulse hè utilizatu per a perforazione, è a densità di putenza di u laser pulsatu deve almenu ghjunghje à a temperatura di evaporazione di u fogliu di cobre. Perchè l’energia di u laser single-pulse hè statu debilitatu dopu à brusgià à traversu u fogliu di ramu, u sustrato sottostante ùn pò micca esse effittivamenti ablated, è a situazione mostrata in Fig. Tuttavia, l’energia di u fasciu ùn deve esse troppu altu quandu u punching, è l’energia hè troppu alta. Dopu chì u fogliu di ramu hè penetratu, l’ablazione di u sustrato serà troppu grande, risultatu in a situazione mostrata in Figura 3b, chì ùn hè micca favurevule à u post-processamentu di u circuit board. Hè più ideale per furmà i micro-buchi cù un mudellu di pirtusu ligeramente tapered cum’è mostra in Fig. 3c. Stu mudellu di buchi pò furnisce comodità per u prucessu di copper-plating sussegwenti.

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Figura 3 Tipi di pirtusu trattatu da diversi laser d’energia

Per ottene u mudellu di buchi mostratu in a Figura 3c, una forma d’onda laser pulsata cù un piccu frontale pò esse usata (Figura 4). L’energia di u pulsu più altu in u front-end pò ablate a foglia di rame, è i pulsati multipli cù energia più bassa à u back-end ponu ablate u sustrato insulating è Fate u pirtusu sfondate finu à u fogliu di rame più bassu.

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Figura 4 Forma d’onda laser à impulsi

2 Effettu di fasciu laser

Perchè e proprietà di u materiale di u fogliu di rame è u sustrato sò assai diffirenti, u fasciu laser è u materiale di u circuitu interagiscenu per pruduce una varietà di effetti, chì anu un impattu impurtante nantu à l’apertura, a prufundità è u tipu di buchi di i micropori.

2.1 Riflessione è absorption di laser

L’interazzione trà u laser è u PCB principia prima da u laser incidente chì hè riflessu è assorbutu da a foglia di cobre nantu à a superficia. Perchè a foglia di rame hà un tassu d’assorbimentu assai bassu di laser di diossidu di carbonu di lunghezza d’onda infrared, hè difficiule di processà è l’efficienza hè estremamente bassa. A parte assorbita di l’energia luminosa aumenterà l’energia cinetica di l’elettroni gratuiti di u materiale di foglia di rame, è a maiò parte di questu serà cunvertita in l’energia di u calore di u fogliu di ramu per mezu di l’interazzione di l’elettroni è i lattichi di cristalli o ioni. Questu mostra chì mentre migliurà a qualità di u fasciu, hè necessariu di fà un pre-trattamentu nantu à a superficia di a foglia di cobre. A superficia di a foglia di ramu pò esse rivestita cù materiali chì aumentanu l’assorbimentu di a luce per aumentà a so rata d’assorbimentu di a luce laser.

2.2 U rolu di l’effettu di u fasciu

Durante u processu laser, u fasciu di luce irradia u materiale di foglia di rame, è a foglia di rame hè riscaldata à a vaporizzazione, è a temperatura di u vapore hè alta, chì hè faciule da rompe è ionizà, vale à dì, u plasma foto-induttu hè generatu da eccitazione luminosa. . U plasma photo-induced hè generalmente un plasma di vapore materiale. Se l’energia trasmessa à a pezza da u plasma hè più grande di a perdita di energia luminosa ricevuta da a pezza causata da l’assorbimentu di u plasma. Invece, u plasma aumenta l’assorbimentu di l’energia laser da a pezza. Altrimenti, u plasma blucca u laser è debilita l’assorbimentu di u laser da a pezza. Per i laser di diossidu di carbonu, u plasma foto-induttu pò aumentà a rata di assorbimentu di u fogliu di rame. In ogni casu, troppu plasma pruvucarà u fasciu per esse rifrattatu quandu passa, chì influenzerà a precisione di pusizioni di u pirtusu. In generale, a densità di putenza laser hè cuntrullata à un valore adattatu sottu 107 W / cm2, chì pò cuntrullà megliu u plasma.

L’effettu pinhole ghjoca un rolu estremamente impurtante in rinfurzà l’assorbimentu di l’energia luminosa in u prucessu di perforazione laser. U laser cuntinueghja à ablate u sustrato dopu à brusgià à traversu a foglia di cobre. U sustrato pò assorbe una grande quantità di energia luminosa, vaporizà è espansione viulente, è a pressione generata pò esse U materiale fusu hè ghjittatu fora per furmà picculi buchi. U picculu pirtusu hè ancu pienu di plasma photo-induced, è l’energia laser chì entra in u picculu pirtusu pò esse guasi cumplettamente assorbita da e multiple riflessioni di u muru di u pirtusu è l’azzione di u plasma (Figura 5). A causa di l’assorbimentu di plasma, a densità di putenza laser chì passa per u picculu foru à u fondu di u picculu pirtusu diminuirà, è a densità di putenza laser à u fondu di u picculu foru hè essenziale per generà una certa pressione di vaporizzazione per mantene una certa prufundità di u picculu pirtusu, chì determina A prufundità di penetrazione di u prucessu di machining.

Chì sò l’applicazioni di u processu laser in a fabricazione di PCB d’alta densità

Figura 5 Refraction laser in u pirtusu

Cunclusione 3

L’applicazione di a tecnulugia di trasfurmazioni laser pò migliurà assai l’efficienza di perforazione di micro-buchi PCB d’alta densità. L’esperimenti mostranu chì: ①Cumbinatu cù a tecnulugia di cuntrollu numericu, più di 30,000 micro-buchi ponu esse processati per minutu nantu à u bordu stampatu, è l’apertura hè trà 75 è 100; ② L’applicazione di u laser UV pò ancu fà l’apertura menu di 50μm o più chjuca, chì crea e cundizioni per espansione ulteriormente u spaziu di usu di i pannelli PCB.