Aplikace technologie laserového zpracování v flexibilní obvodová deska

Flexibilní deska s vysokou hustotou je součástí celé desky s flexibilními obvody, která je obecně definována jako rozteč řádků menší než 200 μM nebo mikro přes méně než 250 μM flexibilní desku s obvody. Flexibilní obvodová deska s vysokou hustotou má širokou škálu aplikací, jako jsou telekomunikace, počítače, integrované obvody a lékařská zařízení. Tento článek, zaměřený na speciální vlastnosti materiálů s flexibilními obvody, představuje některé klíčové problémy, které je třeba vzít v úvahu při laserovém zpracování ohebných desek s vysokou hustotou a mikro pomocí vrtání p>

Unikátní vlastnosti flexibilních obvodových desek z něj v mnoha případech dělají alternativu k desce s pevnými obvody a tradičnímu schématu zapojení. Současně také podporuje rozvoj mnoha nových oborů. Nejrychleji rostoucí částí FPC je interní připojovací linka pevného disku počítače (HDD). Magnetická hlava pevného disku se musí při skenování pohybovat tam a zpět na rotujícím disku a pružný obvod lze použít k výměně drátu k realizaci spojení mezi mobilní magnetickou hlavou a deskou řídicího obvodu. Výrobci pevných disků zvyšují výrobu a snižují náklady na montáž pomocí technologie nazývané „zavěšená pružná deska“ (FOS). Technologie bezdrátového odpružení má navíc lepší seismickou odolnost a může zlepšit spolehlivost produktu. Další flexibilní deska s vysokou hustotou používaná na pevném disku je interposer flex, která se používá mezi zavěšením a ovladačem.

Druhou rostoucí oblastí FPC je nové balení integrovaných obvodů. Flexibilní obvody se používají v balení na úrovni čipů (CSP), vícečipovém modulu (MCM) a čipu na flexibilním obvodu (COF). Mezi nimi má interní obvod CSP obrovský trh, protože jej lze použít v polovodičových zařízeních a flash paměti a je široce používán v kartách PCMCIA, diskových jednotkách, osobních digitálních asistentech (PDA), mobilních telefonech, pagerech Digitální fotoaparát a digitální fotoaparát . Displej z tekutých krystalů (LCD), přepínač polyesterových fólií a inkoustové tiskové kazety jsou dalšími třemi oblastmi vysokého růstu flexibilních desek s vysokou hustotou \

Tržní potenciál technologie flexibilních linek v přenosných zařízeních (jako jsou mobilní telefony) je velmi velký, což je velmi přirozené, protože tato zařízení vyžadují malý objem a nízkou hmotnost, aby uspokojily potřeby spotřebitelů; Mezi nejnovější aplikace flexibilní technologie navíc patří ploché displeje a zdravotnická zařízení, která mohou konstruktéři použít ke snížení objemu a hmotnosti výrobků, jako jsou sluchadla a lidské implantáty.

Obrovský růst ve výše uvedených oblastech vedl ke zvýšení celosvětové produkce flexibilních desek s obvody. Očekává se například, že roční objem prodeje pevných disků dosáhne v roce 345 2004 milionů kusů, což je téměř dvojnásobek oproti roku 1999, a objem prodeje mobilních telefonů v roce 2005 se konzervativně odhaduje na 600 milionů kusů. Tato zvýšení vedla k ročnímu nárůstu produkce pružných desek s vysokou hustotou o 35% a dosáhla 3.5 milionu metrů čtverečních do roku 2002. Tak vysoká poptávka po výkonu vyžaduje efektivní a levnou technologii zpracování a technologie laserového zpracování je jednou z nich .

Laser má ve výrobním procesu flexibilních obvodových desek tři hlavní funkce: zpracování a tváření (řezání a řezání), krájení a vrtání. Jako bezkontaktní obráběcí nástroj lze laser použít ve velmi malém ohnisku (100 ~ 500) μ m) Na materiál je aplikována světelná energie o vysoké intenzitě (650 MW / mm2). Takto vysokou energii lze použít pro řezání, vrtání, značení, svařování, značení a další zpracování. Rychlost a kvalita zpracování souvisí s vlastnostmi zpracovávaného materiálu a použitými charakteristikami laseru, jako je vlnová délka, hustota energie, špičkový výkon, šířka pulsu a frekvence. Zpracování flexibilní obvodové desky využívá ultrafialové (UV) a daleko infračervené (FIR) lasery. První z nich obvykle používá lasery s pevným skupenstvím (uv-dpss) čerpané excimerovými nebo UV diodami, zatímco druhé obecně používají uzavřené CO2 lasery div>

Technologie vektorového skenování využívá počítač k ovládání zrcadla vybaveného průtokoměrem a CAD / CAM softwarem pro generování řezné a vrtací grafiky a využívá systém telecentrických čoček k zajištění toho, aby laser svisle svítil na povrch obrobku < / div>

Laserové vrtání zpracování má vysokou přesnost a široké uplatnění. Je to ideální nástroj pro tvarování pružných obvodových desek. Ať už jde o CO2 laser nebo DPSS laser, materiál lze po zaostření zpracovat do libovolného tvaru. Vystřelí zaostřený laserový paprsek kamkoli na povrch obrobku instalací zrcátka na galvanometr, poté provede galvanometrickou počítačovou kontrolu (CNC) pomocí technologie vektorového skenování a pomocí softwaru CAD / CAM vytvoří řezací grafiku. Tento „měkký nástroj“ může při změně designu snadno ovládat laser v reálném čase. Úpravou smrštění světla a různými řeznými nástroji může laserové zpracování přesně reprodukovat designovou grafiku, což je další významná výhoda.

Vektorové skenování může řezat substráty, jako je polyimidová fólie, vystřihnout celý obvod nebo odstranit oblast na desce plošných spojů, jako je slot nebo blok. Při procesu zpracování a tváření se laserový paprsek vždy zapne, když zrcadlo skenuje celý povrch zpracování, který je opačný k procesu vrtání. Během vrtání se laser zapne až poté, co je zrcátko upevněno v každé poloze vrtání div>

sekce

„Krájení“ v žargonu je proces odstraňování jedné vrstvy materiálu z druhé laserem. Tento proces je vhodnější pro laser. Stejnou technologii vektorového skenování lze použít k odstranění dielektrika a odkrytí vodivé podložky níže. V současné době vysoká přesnost laserového zpracování opět odráží velké výhody. Protože FIR laserové paprsky budou odraženy měděnou fólií, obvykle se zde používá CO2 laser.

vyvrtat díru

Ačkoli některá místa stále používají mechanické vrtání, ražení nebo plazmové leptání k vytváření mikro průchozích otvorů, laserové vrtání je stále nejpoužívanější metodou mikroformátování ohebných desek s plošnými spoji, především kvůli jeho vysoké produktivitě, silné flexibilitě a dlouhé normální době provozu .

Mechanické vrtání a lisování využívá vysoce přesné vrtáky a matrice, které lze vyrábět na flexibilních obvodových deskách o průměru téměř 250 μ M, ale tato vysoce přesná zařízení jsou velmi drahá a mají relativně krátkou životnost. Vzhledem k pružné desce s vysokou hustotou je požadovaný poměr clony 250 μ M malý, takže není upřednostňováno mechanické vrtání.

Plazmové leptání lze použít na 50 μM silný polyimidový filmový substrát s velikostí menší než 100 μM, ale investice do zařízení a náklady na proces jsou poměrně vysoké a náklady na údržbu procesu plazmového leptání jsou také velmi vysoké, zejména pokud jde o náklady na nějaké zpracování chemického odpadu a spotřební materiál. Kromě toho trvá poměrně dlouho, než plazmové leptání vytvoří konzistentní a spolehlivé mikro průchody při zavádění nového procesu. Výhodou tohoto procesu je vysoká spolehlivost. Uvádí se, že kvalifikovaná míra mikroprocesoru je 98%. Plazmové leptání má proto stále určitý trh s lékařským a avionickým vybavením div>

Naproti tomu výroba mikroprůchodů laserem je jednoduchý a levný proces. Investice do laserového vybavení je velmi nízká a laser je bezkontaktní nástroj. Na rozdíl od mechanického vrtání budou náklady na výměnu nástroje drahé. Moderní uzavřené CO2 a uv-dpss lasery navíc nevyžadují údržbu, což může minimalizovat prostoje a výrazně zlepšit produktivitu.

Způsob generování mikroprůchodů na pružné desce plošných spojů je stejný jako na tuhé desce plošných spojů, ale některé důležité parametry laseru je třeba změnit kvůli rozdílu podkladu a tloušťky. Utěsněné CO2 a uv-dpss lasery mohou používat stejnou technologii vektorového skenování jako lisování k vrtání přímo na flexibilní desce s obvody. Jediným rozdílem je, že software pro vrtání vypne laser během skenování zrcadlového skenování z jednoho mikro do druhého. Laserový paprsek se nezapne, dokud nedosáhne jiné polohy vrtání. Aby byl otvor kolmý na povrch substrátu pružné desky s obvody, musí laserový paprsek na substrát desky s plošnými spoji zářit svisle, čehož lze dosáhnout použitím systému telecentrických čoček mezi skenovacím zrcadlem a substrátem (obr. ) div>

Otvory vyvrtané na Kaptonu pomocí UV laseru

CO2 laser může také použít technologii konformní masky k vrtání mikroprůchodů. Při použití této technologie se měděný povrch používá jako maska, otvory se na něj leptají běžnou metodou leptání tiskem a poté se laserový paprsek CO2 ozáří na otvory měděné fólie, aby se odstranily obnažené dielektrické materiály.

Mikro průchody lze také provést pomocí excimerového laseru metodou projekční masky. Tato technologie potřebuje zmapovat obraz mikroprocesoru nebo celého mikroprůchodového pole na substrát a poté paprsek excimerového laseru ozařuje masku, aby mapoval obraz masky na povrch substrátu, aby se vyvrtal otvor. Kvalita excimerového laserového vrtání je velmi dobrá. Jeho nevýhodou je nízká rychlost a vysoké náklady.

Výběr laseru, i když je typ laseru pro zpracování flexibilních obvodových desek stejný jako pro zpracování tuhých desek plošných spojů, rozdíl v materiálu a tloušťce výrazně ovlivní parametry a rychlost zpracování. Někdy lze použít excimerový laser a CO2 laser s příčným excitovaným plynem (čaj), ale tyto dvě metody mají pomalou rychlost a vysoké náklady na údržbu, což omezuje zlepšení produktivity. Pro srovnání, CO2 a uv-dpss lasery jsou široce používány, rychlé a levné, takže se používají hlavně při výrobě a zpracování mikroprůchodů flexibilních obvodových desek.

Liší se od CO2 laseru s prouděním plynu, utěsněný CO2 laser （http://www.auto-alt.cn technology Technologie blokového uvolnění je použita k omezení směsi laserového plynu do dutiny laseru specifikované dvěma obdélníkovými elektrodovými deskami. Dutina laseru je utěsněna po celou dobu životnosti (obvykle asi 2 ~ 3 roky). Utěsněná laserová dutina má kompaktní strukturu a nevyžaduje výměnu vzduchu. Laserová hlava může pracovat nepřetržitě více než 25000 100 hodin bez údržby. Největší výhodou konstrukce těsnění je, že může generovat rychlé impulsy. Například laser s blokovým uvolňováním může vysílat vysokofrekvenční (1.5kHz) impulsy s maximem výkonu XNUMX kW. S vysokou frekvencí a vysokým špičkovým výkonem lze provádět rychlé obrábění bez tepelného odbourávání div>

Laser UV-dpss je zařízení v pevné fázi, které nepřetržitě nasává krystalovou tyč neodym vanadičnanu (Nd: YVO4) s polem laserových diod. Generuje pulzní výstup pomocí akusticko-optického Q-přepínače a pomocí třetího generátoru harmonických krystalů mění výstup laseru Nd: YVO4 z 1064 nm & nbsp; IR základní vlnová délka je snížena na 355 nm UV vlnová délka. Obecně 355 nm < / div>

Průměrný výstupní výkon uv-dpss laseru při 20kHz nominální rychlosti opakování pulzů je více než 3W div>

Uv-dpss laser

Dielektrikum i měď mohou snadno absorbovat uv-dpss laser s výstupní vlnovou délkou 355 nm. Laser UV-dpss má menší světelný bod a nižší výstupní výkon než CO2 laser. V procesu dielektrického zpracování se pro malé rozměry (méně než 50%) μ m obvykle používá laser uv-dpss. Proto by měl být průměr menší než 50 zpracován na podkladu ohebné desky s vysokou hustotou μ M mikro přes , použití UV laseru je velmi ideální. Nyní existuje vysoce výkonný uv-dpss laser, který může zvýšit rychlost zpracování a vrtání laserového div uv-dpss>

Výhodou laseru uv-dpss je, že když jeho vysokoenergetické UV fotony září na většinu nekovových povrchových vrstev, mohou přímo přerušit spojení molekul, vyhladit ostří pomocí procesu „studené“ litografie a minimalizovat stupeň tepelné poškození a spálení. Mikrořezání UV je proto vhodné pro příležitosti s vysokou poptávkou, kde je následné zpracování nemožné nebo zbytečné div>

CO2 laser (alternativy automatizace)

Utěsněný CO2 laser může emitovat vlnovou délku 10.6 μ M nebo 9.4 μ M FIR laser, ačkoli obě vlnové délky lze snadno absorbovat dielektrikem, jako je polyimidový filmový substrát, výzkum ukazuje, že 9.4 μ Vliv M vlnové délky zpracovávající tento druh materiálu je mnohem lepší. Dielektrikum 9.4 μ Absorpční koeficient M vlnové délky je vyšší, což je lepší než 10.6 pro rychlé vrtání nebo řezání materiálů μ M vlnové délky. devítibodový čtyři μ M laser má nejen zjevné výhody při vrtání a řezání, ale má také vynikající efekt krájení. Proto použití laseru s kratší vlnovou délkou může zlepšit produktivitu a kvalitu.

Obecně lze říci, že vlnová délka jedle je snadno absorbována dielektrikem, ale odrazí se zpět mědí. Většina CO2 laserů se proto používá pro dielektrické zpracování, lisování, krájení a delaminaci dielektrického substrátu a laminátu. Vzhledem k tomu, že výstupní výkon CO2 laseru je vyšší než u laseru DPSS, používá se CO2 laser ke zpracování dielektrika ve většině případů. CO2 laser a uv-dpss laser se často používají společně. Například při vrtání mikroprůchodů nejprve odstraňte měděnou vrstvu laserem DPSS a poté rychle vyvrtejte otvory v dielektrické vrstvě CO2 laserem, dokud se neobjeví další měděná vrstva, a poté postup opakujte.

Vzhledem k tomu, že samotná vlnová délka UV laseru je velmi krátká, je světelný bod emitovaný UV laserem jemnější než CO2 laser, ale v některých aplikacích je světelný bod s velkým průměrem produkovaný CO2 laserem užitečnější než uv-dpss laser. Například řezejte velkoplošné materiály, jako jsou drážky a bloky, nebo vyvrtejte velké otvory (průměr větší než 50) μ m) Zpracování CO2 laserem zabere méně času. Obecně lze říci, že poměr clony je 50 μ Když je m velký, je vhodnější zpracování CO2 laserem a clona je menší než 50 μ M, účinek uv-dpss laseru je lepší.