Anvendelse af laserbehandlingsteknologi i fleksibelt printkort

Fleksibelt printkort med høj densitet er en del af hele det fleksible printkort, som generelt defineres som linjeafstanden mindre end 200 μM eller mikro via mindre end 250 μM fleksibelt kredsløb. Fleksibelt printkort med høj densitet har en bred vifte af applikationer, såsom telekommunikation, computere, integrerede kredsløb og medicinsk udstyr. Med sigte på de særlige egenskaber ved fleksible printkortmaterialer, introducerer dette papir nogle vigtige problemer, der skal overvejes i laserbehandling af fleksibelt kredsløb med høj densitet og mikro via boring p>

De unikke egenskaber ved fleksibelt printkort gør det til et alternativ til stift printkort og traditionelle ledningsplaner ved mange lejligheder. Samtidig fremmer det også udviklingen af ​​mange nye felter. Den hurtigst voksende del af FPC er den interne forbindelseslinje på computerens harddisk (HDD). Harddiskens magnetiske hoved skal bevæge sig frem og tilbage på den roterende disk til scanning, og det fleksible kredsløb kan bruges til at udskifte ledningen for at realisere forbindelsen mellem det mobile magnetiske hoved og styrekredsløbskortet. Harddiskproducenter øger produktionen og reducerer monteringsomkostningerne gennem en teknologi kaldet “suspenderet fleksibel plade” (FOS). Derudover har den trådløse affjedringsteknologi bedre seismisk modstand og kan forbedre produktets pålidelighed. Et andet fleksibelt printkort med høj densitet, der bruges i harddisken, er interposer flex, som bruges mellem suspension og controller.

Det andet voksende felt inden for FPC er ny integreret kredsløbspakning. Fleksible kredsløb bruges i chip -niveau emballage (CSP), multi chip modul (MCM) og chip på fleksibelt printkort (COF). Blandt dem har CSP interne kredsløb et stort marked, fordi det kan bruges i halvlederenheder og flashhukommelse og er meget udbredt i PCMCIA -kort, diskdrev, personlige digitale assistenter (PDA’er), mobiltelefoner, personsøgere Digitalkamera og digitalkamera . Desuden er LCD-display (LCD), polyesterfilmkontakt og ink-jet-printerpatron andre tre anvendelsesområder med høj densitet fleksibelt printkort \

Markedspotentialet for fleksibel linjeteknologi i bærbare enheder (f.eks. Mobiltelefoner) er meget stort, hvilket er meget naturligt, fordi disse enheder kræver lille volumen og let vægt for at imødekomme forbrugernes behov; Derudover omfatter de nyeste anvendelser af fleksibel teknologi fladskærme og medicinsk udstyr, som kan bruges af designere til at reducere mængden og vægten af ​​produkter som høreapparater og menneskelige implantater.

Den enorme vækst på ovenstående felter har ført til en stigning i den globale produktion af fleksible kredsløb. For eksempel forventes den årlige salgsmængde af harddiske at nå 345 millioner enheder i 2004, næsten det dobbelte af 1999, og salgsmængden af ​​mobiltelefoner i 2005 anslås konservativt at være 600 millioner enheder. Disse stigninger fører til en årlig stigning på 35% i produktionen af ​​fleksible kredsløb med høj densitet og når 3.5 millioner kvadratmeter i 2002. Sådan et højt outputbehov kræver effektiv og billig behandlingsteknologi, og laserbehandlingsteknologi er en af ​​dem .

Laser har tre hovedfunktioner i fremstillingsprocessen for fleksibelt printkort: forarbejdning og formning (skæring og skæring), udskæring og boring. Som et berøringsfrit bearbejdningsværktøj kan laser bruges i et meget lille fokus (100 ~ 500) μ m) Høj intensitet lysenergi (650MW / mm2) påføres materialet. Sådan høj energi kan bruges til skæring, boring, mærkning, svejsning, mærkning og anden behandling. Behandlingshastigheden og kvaliteten er relateret til egenskaberne af det forarbejdede materiale og de anvendte laserkarakteristika, såsom bølgelængde, energitæthed, spidseffekt, pulsbredde og frekvens. Behandlingen af ​​fleksibelt printkort bruger ultraviolette (UV) og langt infrarøde (FIR) lasere. Førstnævnte bruger normalt excimer- eller UV-diodepumpede solid-state (uv-dpss) lasere, mens sidstnævnte generelt bruger forseglede CO2-lasere div>

Vektorscanningsteknologi bruger computeren til at styre spejlet udstyret med flowmåler og CAD / CAM -software til at generere skære- og boregrafik og bruger telecentrisk linsesystem til at sikre, at laseren skinner lodret på emnets overflade < / div>

Laserboring forarbejdning har høj præcision og bred anvendelse. Det er et ideelt værktøj til at danne fleksibelt printkort. Uanset om det er CO2 -laser eller DPSS -laser, kan materialet behandles til enhver form efter fokusering. Det skyder den fokuserede laserstråle hvor som helst på emnets overflade ved at installere et spejl på galvanometeret, derefter udfører computer numerisk styring (CNC) på galvanometeret ved hjælp af vektorscanningsteknologi og laver skæregrafik ved hjælp af CAD / CAM -software. Dette “bløde værktøj” kan let styre laseren i realtid, når designet ændres. Ved at justere lysindskrænkningen og forskellige skæreværktøjer kan laserbehandling præcist gengive designgrafikken, hvilket er en anden væsentlig fordel.

Vektorscanning kan skære substrater såsom polyimidfilm, skære hele kredsløbet ud eller fjerne et område på kredsløbskortet, f.eks. En slids eller en blok. I processen med behandling og formning tændes laserstrålen altid, når spejlet scanner hele behandlingsoverfladen, hvilket er modsat boreprocessen. Under boring tændes laseren først, efter at spejlet er fastgjort til hver boreposition div>

sektion

“Skæring” i jargon er processen med at fjerne et lag materiale fra et andet med en laser. Denne proces er mere velegnet til laser. Den samme vektorscanningsteknologi kan bruges til at fjerne dielektrikum og afsløre den ledende pude nedenfor. På dette tidspunkt afspejler laserbehandlingens høje præcision endnu engang store fordele. Da FIR -laserstråler reflekteres af kobberfolie, bruges der normalt CO2 -laser her.

borehul

Selvom nogle steder stadig bruger mekanisk boring, stempling eller plasma -ætsning til at danne mikrogennemgående huller, er laserboring stadig den mest udbredte metode til mikroformede huller til fleksibelt printkort, hovedsageligt på grund af dets høje produktivitet, stærke fleksibilitet og lange normale driftstid .

Mekanisk boring og stempling anvender højpræcisionsbor og matricer, som kan laves på det fleksible printkort med en diameter på næsten 250 μ M, men disse højpræcisionsanordninger er meget dyre og har en relativt kort levetid. På grund af det fleksible printkort med høj densitet er det nødvendige blændeforhold 250 μ M lille, så mekanisk boring foretrækkes ikke.

Plasmaætsning kan bruges på 50 μM tykt polyimidfilmsubstrat med en størrelse mindre end 100 μM, men udstyrsinvestering og procesomkostninger er ret høje, og vedligeholdelsesomkostningerne ved plasmaetsning er også meget høje, især omkostningerne forbundet til noget kemisk affaldsbehandling og forbrugsstoffer. Derudover tager det ret lang tid for plasmaetsning at lave konsekvente og pålidelige mikrovias, når der etableres en ny proces. Fordelen ved denne proces er høj pålidelighed. Det rapporteres, at den kvalificerede hastighed for mikro via er 98%. Derfor har plasmaætsning stadig et vist marked for medicinsk og luftfartsudstyr div>

I modsætning hertil er fremstilling af mikrovias ved laser en enkel og billig proces. Investeringen i laserudstyr er meget lav, og laser er et berøringsfrit værktøj. I modsætning til mekanisk boring vil der være en dyr omkostning til udskiftning af værktøj. Derudover er moderne forseglede CO2- og uv-dpss-lasere vedligeholdelsesfrie, hvilket kan minimere nedetid og i høj grad forbedre produktiviteten.

Metoden til generering af mikrovias på fleksibelt printkort er den samme som på stift printkort, men nogle vigtige parametre for laser skal ændres på grund af forskellen i substrat og tykkelse. Forseglede CO2- og uv-dpss-lasere kan bruge den samme vektorscanningsteknologi som støbning til at bore direkte på det fleksible kredsløb. Den eneste forskel er, at boreapplikationssoftwaren slukker laseren under scanningsspejlscanningen fra en mikro via til en anden. Laserstrålen tændes ikke, før den når en anden borestilling. For at gøre hullet vinkelret på overfladen af ​​det fleksible printkortsubstrat, skal laserstrålen skinne lodret på printkortets substrat, hvilket kan opnås ved hjælp af et telecentrisk linsesystem mellem scanningsspejlet og substratet (fig. 2 ) div>

Huller boret på Kapton ved hjælp af UV -laser

CO2 -laser kan også bruge konform maske -teknologi til at bore mikro -vias. Når man bruger denne teknologi, bruges kobberoverfladen som en maske, hullerne ætses på den ved almindelig trykningsetningsmetode, og derefter bestråles CO2 -laserstrålen på kobberfoliens huller for at fjerne de udsatte dielektriske materialer.

Mikrovias kan også laves ved hjælp af excimerlaser ved hjælp af projektionsmasken. Denne teknologi skal kortlægge billedet af en mikro via eller hele mikro via array til substratet, og derefter bestråler excimer laserstrålen masken for at kortlægge maskebilledet til substratoverfladen for at bore hullet. Kvaliteten af ​​excimer laserboring er meget god. Dens ulemper er lav hastighed og høje omkostninger.

Laservalg, selvom lasertypen til behandling af fleksibelt printkort er den samme som for behandling af stift pcb, vil forskellen i materiale og tykkelse i høj grad påvirke behandlingsparametrene og hastigheden. Nogle gange kan excimerlaser og tværgående ophidset gas (te) CO2 -laser bruges, men disse to metoder har langsom hastighed og høje vedligeholdelsesomkostninger, hvilket begrænser forbedringen af ​​produktiviteten. Til sammenligning er CO2- og uv-dpss-lasere meget udbredt, hurtige og billige, så de bruges hovedsageligt til fremstilling og behandling af mikrovias af fleksible kredsløb.

Forskelligt fra gasstrøm CO2-laser, forseglet CO2-laser （http://www.auto-alt.cn block Blockfrigivelsesteknologien anvendes til at begrænse lasergasblandingen til laserhulrummet, der er specificeret af to rektangulære elektrodeplader. Laserkaviteten er forseglet under hele levetiden (normalt omkring 2 ~ 3 år). Det forseglede laserhulrum har en kompakt struktur og behøver ikke luftudveksling. Laserhovedet kan arbejde kontinuerligt i mere end 25000 timer uden vedligeholdelse. Den største fordel ved forseglingsdesignet er, at det kan generere hurtige impulser. Blokfrigivelseslaseren kan for eksempel udsende højfrekvente (100 kHz) pulser med en effektpeak på 1.5 kW. Med høj frekvens og høj spidseffekt kan hurtig bearbejdning udføres uden nogen termisk nedbrydning div>

UV-dpss laser er en solid-state-enhed, der kontinuerligt suger neodymium-vanadat (Nd: YVO4) krystalstang med laserdioder. Det genererer pulsudgang med en akustisk-optisk Q-switch og bruger den tredje harmoniske krystalgenerator til at ændre output fra Nd: YVO4-laser fra 1064nm & nbsp; Den grundlæggende IR -bølgelængde reduceres til 355 nm UV -bølgelængde. Generelt 355nm < / div>

Den gennemsnitlige udgangseffekt for uv-dpss laser ved 20 kHz nominel pulsrepetitionshastighed er mere end 3W div>

UV-dpss laser

Både dielektrisk og kobber kan let absorbere uv-dpss-laser med en udgangsbølgelængde på 355nm. UV-dpss laser har mindre lyspunkt og lavere udgangseffekt end CO2 laser. I processen med dielektrisk behandling bruges uv-dpss-laser normalt til lille størrelse (mindre end 50%) μ m) Derfor bør diameteren mindre end 50 behandles på substratet af fleksibelt kredsløb med høj densitet μ M micro via , ved hjælp af UV -laser er meget ideel. Nu er der en uv-dpss laser med høj effekt, som kan øge behandlings- og borehastigheden for uv-dpss laser div>

Fordelen ved uv-dpss laser er, at når dens højenergi-UV-fotoner skinner på de fleste ikke-metalliske overfladelag, kan de direkte bryde forbindelsen af ​​molekyler, glatte forkant med “kold” litografiproces og minimere graden af termisk skade og brændende. Derfor er UV-mikroskæring velegnet til lejligheder med høj efterspørgsel, hvor efterbehandling er umulig eller unødvendig div>

CO2 laser (alternativer til automatisering)

Forseglet CO2 -laser kan udsende en bølgelængde på 10.6 μ M eller 9.4 μ M FIR -laser, selvom begge bølgelængder let kan absorberes af dielektrikum som f.eks. Polyimidfilmsubstrat, viser forskningen, at 9.4 μ Effekten af ​​M -bølgelængde, der behandler denne form for materiale er meget bedre. Dielektrisk 9.4 μ Absorptionskoefficienten for M -bølgelængde er højere, hvilket er bedre end 10.6 til boring eller skæring af materialer μ M bølgelængde hurtigt. ni punkt fire μ M laser har ikke kun åbenlyse fordele ved boring og skæring, men har også en enestående skæreeffekt. Derfor kan brugen af ​​kortere bølgelængde -laser forbedre produktiviteten og kvaliteten.

Generelt absorberes granbølgelængden let af dielektrikum, men den reflekteres tilbage af kobber. Derfor bruges de fleste CO2 -lasere til dielektrisk behandling, støbning, udskæring og delaminering af dielektrisk substrat og laminat. Fordi CO2 -laserens udgangseffekt er højere end DPSS -laserens, bruges CO2 -laser til at behandle dielektrisk i de fleste tilfælde. CO2 laser og uv-dpss laser bruges ofte sammen. For eksempel, når du borer mikrovias, skal du først fjerne kobberlaget med DPSS -laser og derefter hurtigt bore huller i det dielektriske lag med CO2 -laser, indtil det næste kobberbeklædte lag vises, og derefter gentage processen.

Fordi selve bølgelængden af ​​UV-laser er meget kort, er lyspunktet, der udsendes af UV-laser, finere end for CO2-laser, men i nogle applikationer er lyspunktet med stor diameter produceret af CO2-laser mere nyttigt end uv-dpss-laser. Skær f.eks. Materialer i store områder som riller og blokke eller bor store huller (diameter større end 50) μ m) Det tager mindre tid at behandle med CO2 -laser. Generelt er blændeforholdet 50 μ Når m er stort, er CO2-laserbehandling mere passende, og blænden er mindre end 50 μ M, effekten af ​​uv-dpss laser er bedre.