1 Laserkiire kasutamine

Kõrge tihedusega PCB plaat on mitmekihiline struktuur, mis on eraldatud klaaskiudmaterjalidega segatud isoleervaiguga ja nende vahele on sisestatud juhtiv vaskfooliumi kiht. Seejärel lamineeritakse ja liimitakse. Joonisel 1 on kujutatud 4-kihilise plaadi osa. Lasertöötluse põhimõte seisneb laserkiirte abil, et fokusseerida PCB pinnale, et materjal koheselt sulatada ja aurustada, moodustades väikesed augud. Kuna vask ja vaik on kaks erinevat materjali, on vaskfooliumi sulamistemperatuur 1084 °C, samas kui isoleeriva vaigu sulamistemperatuur on ainult 200–300 °C. Seetõttu on laserpuurimise rakendamisel vaja mõistlikult valida ja täpselt juhtida selliseid parameetreid nagu kiire lainepikkus, režiim, läbimõõt ja impulss.

1.1 Kiire lainepikkuse ja režiimi mõju töötlemisele

Millised on lasertöötluse rakendused suure tihedusega PCBde tootmisel

Joonis 1 4-kihilise PCB ristlõige

Jooniselt 1 on näha, et laser töötleb perforeerimisel esmalt vaskfooliumi ja vase neeldumiskiirus laserile suureneb koos lainepikkuse suurenemisega. YAG/UV laseri neeldumismäär 351–355 m on lausa 70%. Tavaliste trükiplaatide perforeerimiseks saab kasutada YAG/UV laser- või konformaalse maski meetodit. Suure tihedusega PCB integreerimise suurendamiseks on iga vaskfooliumi kiht ainult 18 μm ja vaskfooliumi all oleval vaigulastril on kõrge süsinikdioksiidi laseri neeldumiskiirus (umbes 82%), mis loob tingimused kasutamiseks. süsinikdioksiidi laserperforatsioon. Kuna süsinikdioksiidi laseri fotoelektriline konversioonimäär ja töötlemise efektiivsus on palju kõrgemad kui YAG/UV laseril, seni kuni on piisavalt kiire energia ja vaskfooliumi töödeldakse, et suurendada laseri neeldumiskiirust, on süsinikdioksiidi laser. saab kasutada PCB otse avamiseks.

Laserkiire põikrežiimil on suur mõju laseri lahknemisnurgale ja energiaväljundile. Piisava kiire energia saamiseks on vajalik hea kiire väljundrežiim. Ideaalne olek on moodustada madalat järku Gaussi režiimi väljund, nagu on näidatud joonisel 2. Sel viisil on võimalik saada kõrge energiatihedus, mis on eelduseks, et kiir oleks objektiivile hästi fokusseeritud.

Millised on lasertöötluse rakendused suure tihedusega PCBde tootmisel

Joonis 2 Madala hinnaga Gaussi režiimi energiajaotus

Madala järjekorra režiimi saab resonaatori parameetrite muutmisega või membraani paigaldamisega. Kuigi diafragma paigaldamine vähendab kiire energia väljundit, võib see piirata kõrgetasemelist laserit perforatsioonis osalemiseks ja aidata parandada väikese augu ümarust. .

1.2 Mikropooride saamine

Pärast kiire lainepikkuse ja režiimi valimist tuleb PCB-le ideaalse augu saamiseks kontrollida punkti läbimõõtu. Ainult siis, kui täpi läbimõõt on piisavalt väike, saab energia koonduda plaadi eemaldamisele. Punkti läbimõõdu reguleerimiseks on palju võimalusi, peamiselt sfäärilise läätse teravustamise kaudu. Kui Gaussi režiimi kiir siseneb objektiivi, saab läätse tagumise fookustasandi punkti läbimõõdu ligikaudu arvutada järgmise valemiga:

D≈λF/(πd)

Valemis: F on fookuskaugus; d on inimese poolt läätse pinnale projitseeritud Gaussi kiire laiguraadius; λ on laseri lainepikkus.

Valemist on näha, et mida suurem on langeva läbimõõt, seda väiksem on fookuspunkt. Kui muud tingimused on kinnitatud, aitab fookuskauguse lühendamine vähendada kiire läbimõõtu. Kuid pärast F lühendamist väheneb ka objektiivi ja tooriku vaheline kaugus. Puurimise ajal võib räbu pritsida läätse pinnale, mis mõjutab puurimisefekti ja objektiivi eluiga. Sel juhul saab objektiivi küljele paigaldada abiseadme ja kasutada gaasi. Tehke puhastus.

1.3 Kiirimpulsi mõju

Puurimisel kasutatakse mitme impulsslaserit ja impulsslaseri võimsustihedus peab jõudma vähemalt vaskfooliumi aurustumistemperatuurini. Kuna üheimpulsslaseri energia on pärast vaskfooliumi läbipõlemist nõrgenenud, ei saa aluspinda tõhusalt eemaldada ja tekib joonisel 3a näidatud olukord, nii et läbipääsuava ei saa moodustada. Siiski ei tohiks tala energia mulgustamisel olla liiga kõrge ja energia on liiga kõrge. Pärast vaskfooliumi läbistamist on substraadi ablatsioon liiga suur, mille tulemuseks on joonisel 3b näidatud olukord, mis ei soodusta trükkplaadi järeltöötlust. Kõige ideaalsem on moodustada mikroaugud kergelt kitseneva avamustriga, nagu on näidatud joonisel 3c. See avamuster võib pakkuda mugavust järgneval vaskkatte protsessil.

Millised on lasertöötluse rakendused suure tihedusega PCBde tootmisel

Joonis 3 Erinevate energialaseritega töödeldud augutüübid

Joonisel 3c näidatud augumustri saavutamiseks võib kasutada eesmise tipuga impulsslaseri lainekuju (joonis 4). Kõrgem impulsienergia esiotsas võib eemaldada vaskfooliumi ja mitu madalama energiaga impulssi tagaotsas võivad eemaldada isoleeriva substraadi ja muuta auk süvenema kuni alumise vaskfooliumini.

Millised on lasertöötluse rakendused suure tihedusega PCBde tootmisel

Joonis 4 Impulsslaseri lainekuju

2 Laserkiire efekt

Kuna vaskfooliumi ja põhimiku materjaliomadused on väga erinevad, tekitavad laserkiir ja trükkplaadi materjal koostoimes mitmesuguseid efekte, millel on oluline mõju mikropooride avale, sügavusele ja augutüübile.

2.1 Laseri peegeldus ja neeldumine

Laseri ja PCB vaheline interaktsioon algab kõigepealt sellest, et langev laser peegeldub ja neeldub pinnal oleva vaskfooliumi poolt. Kuna vaskfooliumil on infrapuna lainepikkusega süsinikdioksiidi laseri neeldumiskiirus väga madal, on seda raske töödelda ja efektiivsus on äärmiselt madal. Valgusenergia neeldunud osa suurendab vaskfooliumi materjali vabade elektronide kineetilist energiat ja suurem osa sellest muundatakse elektronide ja kristallvõrede või ioonide koosmõjul vaskfooliumi soojusenergiaks. See näitab, et tala kvaliteedi parandamisel on vaja läbi viia vaskfooliumi pinna eeltöötlus. Vaskfooliumi pinda saab katta materjalidega, mis suurendavad valguse neeldumist, et suurendada selle laservalguse neeldumiskiirust.

2.2 Kiirefekti roll

Lasertöötlemise ajal kiirgab valguskiir vaskfooliummaterjali ja vaskfoolium kuumutatakse aurustumiseni ning auru temperatuur on kõrge, mida on lihtne lagundada ja ioniseerida, see tähendab, et valguse ergastuse teel tekib fotoga indutseeritud plasma. . Fotoindutseeritud plasma on üldiselt materjaliauru plasma. Kui plasma poolt toorikule edastatav energia on suurem kui plasma neeldumisel tekkiv toorikule vastuvõetud valgusenergia kadu. Selle asemel suurendab plasma laserenergia neeldumist tooriku poolt. Vastasel juhul blokeerib plasma laseri ja nõrgendab laseri neeldumist tooriku poolt. Süsinikdioksiidi laserite puhul võib fotoga indutseeritud plasma suurendada vaskfooliumi neeldumiskiirust. Liiga palju plasmat põhjustab aga selle läbimisel kiire murdumise, mis mõjutab ava positsioneerimise täpsust. Üldiselt reguleeritakse laseri võimsustihedust sobivale väärtusele alla 107 W/cm2, mis võimaldab plasmat paremini juhtida.

Nõelaaugu efekt mängib laserpuurimisprotsessis valgusenergia neeldumise suurendamisel äärmiselt olulist rolli. Laser jätkab substraadi eemaldamist pärast vaskfooliumi läbipõlemist. Substraat võib neelata suurel hulgal valgusenergiat, ägedalt aurustuda ja paisuda ning tekkiv rõhk võib olla. Sulamaterjal visatakse välja, moodustades väikesed augud. Väike auk on täidetud ka fotoindutseeritud plasmaga ning väikesesse auku sisenev laserenergia saab peaaegu täielikult neelduda augu seina mitmekordse peegelduse ja plasma toimega (joonis 5). Plasma neeldumise tõttu väheneb laseri võimsustihedus, mis läbib väikese augu väikese augu põhja, ja laseri võimsustihedus väikese augu põhjas on oluline teatud aurustumisrõhu tekitamiseks, et säilitada teatud sügavus. väike auk, mis määrab töötlusprotsessi läbitungimissügavuse.

Millised on lasertöötluse rakendused suure tihedusega PCBde tootmisel

Joonis 5 Laseri murdumine augus

3i kokkuvõte

Lasertöötlustehnoloogia kasutamine võib oluliselt parandada suure tihedusega PCB mikroaukude puurimise efektiivsust. Katsed näitavad, et: ①Kombineerituna arvjuhtimistehnoloogiaga saab trükkplaadil minutis töödelda rohkem kui 30,000 75 mikroauku ja ava jääb vahemikku 100–50; ② UV-laseri kasutamine võib veelgi muuta ava alla XNUMX μm või väiksemaks, mis loob tingimused PCB-plaatide kasutusruumi edasiseks laiendamiseks.