1 Anvendelse af laserstråle

Den høje tæthed PCB bord er en flerlagsstruktur, som er adskilt af isolerende harpiks blandet med glasfibermaterialer, og et ledende lag af kobberfolie er indsat mellem dem. Derefter er det lamineret og limet. Figur 1 viser et udsnit af en 4-lags plade. Princippet for laserbehandling er at bruge laserstråler til at fokusere på overfladen af ​​PCB’et for øjeblikkeligt at smelte og fordampe materialet for at danne små huller. Da kobber og harpiks er to forskellige materialer, er smeltetemperaturen for kobberfolie 1084°C, mens smeltetemperaturen for isoleringsharpiks kun er 200-300°C. Derfor er det nødvendigt med rimelighed at vælge og nøjagtigt kontrollere parametre såsom strålebølgelængde, tilstand, diameter og puls, når laserboring anvendes.

1.1 Indflydelsen af ​​strålebølgelængde og tilstand på behandling

Hvad er anvendelserne af laserbehandling i højdensitets-PCB-fremstilling

Figur 1 Tværsnitsbillede af 4-lags PCB

Det kan ses af figur 1, at laseren er den første til at behandle kobberfolien, når den perforeres, og absorptionshastigheden af ​​kobber til laseren stiger med forøgelsen af ​​bølgelængden. YAG/UV-laserabsorptionshastigheden på 351 til 355 m er så høj som 70%. YAG/UV laser eller konform maske metode kan bruges til at perforere almindelige printplader. For at øge integrationen af ​​højdensitets-PCB er hvert lag kobberfolie kun 18μm, og harpikssubstratet under kobberfolien har en høj absorptionshastighed af kuldioxidlaser (ca. 82%), hvilket giver betingelser for anvendelsen af kuldioxidlaserperforering. Fordi den fotoelektriske konverteringshastighed og behandlingseffektivitet for kuldioxidlaser er meget højere end YAG/UV-laseren, så længe der er nok stråleenergi, og kobberfolien behandles for at øge laserens absorptionshastighed, vil kuldioxidlaseren kan bruges til at åbne printkortet direkte.

Den tværgående tilstand af laserstrålen har stor indflydelse på divergensvinklen og energioutput af laseren. For at opnå tilstrækkelig stråleenergi er det nødvendigt at have en god stråleudgangstilstand. Den ideelle tilstand er at danne et lavordens Gaussisk mode output som vist i figur 2. På denne måde kan der opnås en høj energitæthed, som giver en forudsætning for, at strålen er godt fokuseret på linsen.

Hvad er anvendelserne af laserbehandling i højdensitets-PCB-fremstilling

Figur 2 Lavpris gaussisk energifordeling

Lavordenstilstanden kan opnås ved at ændre resonatorens parametre eller installere en membran. Selvom installationen af ​​membranen reducerer udgangen af ​​stråleenergien, kan den begrænse højordensmoduslaseren til at deltage i perforeringen og hjælpe med at forbedre rundheden af ​​det lille hul. .

1.2 Opnåelse af mikroporer

Efter at bølgelængden og tilstanden for strålen er valgt, for at opnå et ideelt hul på printkortet, skal diameteren af ​​stedet kontrolleres. Kun hvis diameteren af ​​stedet er lille nok, kan energien koncentrere sig om ablation af pladen. Der er mange måder at justere spotdiameteren på, hovedsageligt gennem sfærisk linsefokusering. Når den Gaussiske tilstandsstråle kommer ind i linsen, kan spotdiameteren på objektivets bagerste brændplan beregnes tilnærmelsesvis med følgende formel:

D≈λF/(πd)

I formlen: F er brændvidden; d er pletradiusen af ​​den Gaussiske stråle projiceret af en person på linsens overflade; λ er laserbølgelængden.

Det kan ses ud fra formlen, at jo større indfaldsdiameteren er, jo mindre er den fokuserede plet. Når andre forhold bekræftes, er en afkortning af brændvidden befordrende for at reducere strålediameteren. Men efter at F er forkortet, reduceres afstanden mellem linsen og emnet også. Slaggen kan sprøjte på linsens overflade under boring, hvilket vil påvirke boreeffekten og linsens levetid. I dette tilfælde kan en hjælpeanordning installeres på siden af ​​linsen, og der bruges gas. Udfør udrensning.

1.3 Indflydelsen af ​​strålepuls

Til boring anvendes en multipulslaser, og den pulserende lasers effekttæthed skal som minimum nå op på kobberfoliens fordampningstemperatur. Fordi energien af ​​enkeltpulslaseren er blevet svækket efter brænding gennem kobberfolien, kan det underliggende substrat ikke effektivt ableres, og situationen vist i fig. 3a vil blive dannet, således at gennemgangshullet ikke kan dannes. Strålens energi bør dog ikke være for høj ved stansning, og energien er for høj. Efter at kobberfolien er penetreret, vil ablationen af ​​substratet være for stor, hvilket resulterer i situationen vist i figur 3b, hvilket ikke er befordrende for efterbehandlingen af ​​printkortet. Det er mest ideelt at danne mikrohullerne med et let tilspidset hulmønster som vist i fig. 3c. Dette hulmønster kan give bekvemmelighed for den efterfølgende kobberbelægningsproces.

Hvad er anvendelserne af laserbehandling i højdensitets-PCB-fremstilling

Figur 3 Hultyper behandlet af forskellige energilasere

For at opnå hulmønsteret vist i figur 3c kan en pulseret laserbølgeform med en frontspids anvendes (figur 4). Den højere pulsenergi ved den forreste ende kan ablatere kobberfolien, og de multiple pulser med lavere energi i bagenden kan ablate det isolerende substrat og få hullet til at blive dybere indtil den nederste kobberfolie.

Hvad er anvendelserne af laserbehandling i højdensitets-PCB-fremstilling

Figur 4 Puls laserbølgeform

2 Laserstråleeffekt

Fordi kobberfoliens og substratets materialeegenskaber er meget forskellige, interagerer laserstrålen og printpladematerialet for at producere en række forskellige effekter, som har en vigtig indflydelse på mikroporernes åbning, dybde og hultype.

2.1 Refleksion og absorption af laser

Samspillet mellem laseren og PCB starter først fra den indfaldende laser reflekteres og absorberes af kobberfolien på overfladen. Fordi kobberfolien har en meget lav absorptionshastighed af infrarød bølgelængde kuldioxidlaser, er den vanskelig at behandle, og effektiviteten er ekstremt lav. Den absorberede del af lysenergien vil øge kobberfoliematerialets frie elektronkinetiske energi, og det meste af det vil blive omdannet til kobberfoliens varmeenergi gennem vekselvirkning af elektroner og krystalgitre eller ioner. Dette viser, at samtidig med at strålekvaliteten forbedres, er det nødvendigt at udføre forbehandling på overfladen af ​​kobberfolien. Overfladen af ​​kobberfolien kan belægges med materialer, der øger lysabsorptionen for at øge dens absorptionshastighed af laserlys.

2.2 Stråleeffektens rolle

Under laserbehandling udstråler lysstrålen kobberfoliematerialet, og kobberfolien opvarmes til fordampning, og damptemperaturen er høj, hvilket er let at nedbryde og ionisere, det vil sige, fotoinduceret plasma genereres ved lysexcitation . Det foto-inducerede plasma er generelt et plasma af materialedamp. Hvis energien transmitteret til emnet af plasmaet er større end tabet af lysenergi modtaget af emnet forårsaget af absorptionen af ​​plasmaet. Plasmaet øger i stedet absorptionen af ​​laserenergi af emnet. Ellers blokerer plasmaet laseren og svækker absorptionen af ​​laseren af ​​emnet. For kuldioxidlasere kan foto-induceret plasma øge absorptionshastigheden af ​​kobberfolie. Men for meget plasma vil få strålen til at brydes, når den passerer igennem, hvilket vil påvirke hullets positioneringsnøjagtighed. Generelt styres lasereffekttætheden til en passende værdi under 107 W/cm2, hvilket bedre kan kontrollere plasmaet.

Pinhole-effekten spiller en ekstremt vigtig rolle i at forbedre absorptionen af ​​lysenergi i laserboringsprocessen. Laseren fortsætter med at fjerne substratet efter brænding gennem kobberfolien. Substratet kan absorbere en stor mængde lysenergi, voldsomt fordampe og udvide sig, og det dannede tryk kan blive Det smeltede materiale smides ud for at danne små huller. Det lille hul er også fyldt med foto-induceret plasma, og laserenergien, der kommer ind i det lille hul, kan næsten fuldstændig absorberes af de mange refleksioner af hulvæggen og plasmaets virkning (figur 5). På grund af plasmaabsorption vil lasereffekttætheden, der passerer gennem det lille hul til bunden af ​​det lille hul, falde, og lasereffekttætheden i bunden af ​​det lille hul er afgørende for at generere et vist fordampningstryk for at opretholde en vis dybde på det lille hul, som bestemmer indtrængningsdybden af ​​bearbejdningsprocessen.

Hvad er anvendelserne af laserbehandling i højdensitets-PCB-fremstilling

Figur 5 Laserbrydning i hullet

3 Konklusion

Anvendelsen af ​​laserbehandlingsteknologi kan i høj grad forbedre boreeffektiviteten af ​​PCB-mikrohuller med høj densitet. Eksperimenter viser, at: ①Kombineret med numerisk kontrolteknologi kan der behandles mere end 30,000 mikrohuller pr. minut på printkortet, og blænden er mellem 75 og 100; ② Anvendelsen af ​​UV-laser kan yderligere gøre blænden mindre end 50μm eller mindre, hvilket skaber betingelser for yderligere at udvide brugsområdet for printplader.