1 લેસર બીમની અરજી

ઉચ્ચ ઘનતા પીસીબી બોર્ડ એક બહુ-સ્તરનું માળખું છે, જે ગ્લાસ ફાઇબર સામગ્રી સાથે મિશ્રિત ઇન્સ્યુલેટીંગ રેઝિન દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે, અને તેમની વચ્ચે કોપર ફોઇલનો વાહક સ્તર દાખલ કરવામાં આવે છે. પછી તેને લેમિનેટ અને બોન્ડ કરવામાં આવે છે. આકૃતિ 1 4-સ્તર બોર્ડનો એક વિભાગ બતાવે છે. લેસર પ્રોસેસિંગનો સિદ્ધાંત એ છે કે પીસીબીની સપાટી પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા માટે લેસર બીમનો ઉપયોગ કરીને સામગ્રીને તરત જ ઓગળે અને બાષ્પીભવન કરીને નાના છિદ્રો બનાવવામાં આવે. કોપર અને રેઝિન બે અલગ અલગ સામગ્રી હોવાથી, કોપર ફોઇલનું ગલન તાપમાન 1084°C છે, જ્યારે ઇન્સ્યુલેટિંગ રેઝિનનું ગલન તાપમાન માત્ર 200-300°C છે. તેથી, જ્યારે લેસર ડ્રિલિંગ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે બીમ તરંગલંબાઇ, મોડ, વ્યાસ અને પલ્સ જેવા પરિમાણોને વ્યાજબી રીતે પસંદ કરવા અને સચોટપણે નિયંત્રિત કરવા જરૂરી છે.

1.1 પ્રક્રિયા પર બીમ તરંગલંબાઇ અને મોડનો પ્રભાવ

ઉચ્ચ ઘનતા પીસીબી ઉત્પાદનમાં લેસર પ્રોસેસિંગની એપ્લિકેશન શું છે

આકૃતિ 1 4-સ્તર પીસીબીનું ક્રોસ-વિભાગીય દૃશ્ય

આકૃતિ 1 પરથી જોઈ શકાય છે કે લેસર કોપર ફોઈલને છિદ્રિત કરતી વખતે પ્રથમ પ્રક્રિયા કરે છે, અને તરંગલંબાઈના વધારા સાથે લેસરમાં કોપરનો શોષણ દર વધે છે. 351 થી 355 મીટરનો YAG/UV લેસર શોષણ દર 70% જેટલો ઊંચો છે. YAG/UV લેસર અથવા કન્ફોર્મલ માસ્ક પદ્ધતિનો ઉપયોગ સામાન્ય પ્રિન્ટેડ બોર્ડને છિદ્રિત કરવા માટે કરી શકાય છે. ઉચ્ચ ઘનતા પીસીબીના એકીકરણને વધારવા માટે, કોપર ફોઇલનો દરેક સ્તર માત્ર 18μm છે, અને કોપર ફોઇલ હેઠળના રેઝિન સબસ્ટ્રેટમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ લેસર (લગભગ 82%) નું ઉચ્ચ શોષણ દર છે, જે એપ્લિકેશન માટે શરતો પ્રદાન કરે છે. કાર્બન ડાયોક્સાઇડ લેસર છિદ્ર. કારણ કે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ લેસરનો ફોટોઇલેક્ટ્રિક કન્વર્ઝન રેટ અને પ્રોસેસિંગ કાર્યક્ષમતા YAG/UV લેસર કરતાં ઘણી વધારે છે, જ્યાં સુધી પૂરતી બીમ ઊર્જા હોય અને કોપર ફોઇલ લેસરના શોષણ દરને વધારવા માટે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે ત્યાં સુધી, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ લેસર પીસીબીને સીધું ખોલવા માટે વાપરી શકાય છે.

લેસર બીમના ટ્રાંસવર્સ મોડ મોડનો લેસરના ડાયવર્જન્સ એંગલ અને એનર્જી આઉટપુટ પર ઘણો પ્રભાવ છે. પર્યાપ્ત બીમ ઉર્જા મેળવવા માટે, સારી બીમ આઉટપુટ મોડ હોવી જરૂરી છે. આદર્શ સ્થિતિ એ આકૃતિ 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે લો-ઓર્ડર ગૌસિયન મોડ આઉટપુટ બનાવવાનું છે. આ રીતે, ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા મેળવી શકાય છે, જે લેન્સ પર સારી રીતે ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા માટે બીમ માટે પૂર્વશરત પૂરી પાડે છે.

ઉચ્ચ ઘનતા પીસીબી ઉત્પાદનમાં લેસર પ્રોસેસિંગની એપ્લિકેશન શું છે

આકૃતિ 2 ઓછી કિંમતની ગૌસિયન મોડ ઊર્જા વિતરણ

રિઝોનેટરના પરિમાણોને સંશોધિત કરીને અથવા ડાયાફ્રેમ ઇન્સ્ટોલ કરીને લો-ઓર્ડર મોડ મેળવી શકાય છે. જો કે ડાયાફ્રેમનું સ્થાપન બીમ ઉર્જાના આઉટપુટને ઘટાડે છે, તે છિદ્રમાં ભાગ લેવા માટે ઉચ્ચ-ઓર્ડર મોડ લેસરને મર્યાદિત કરી શકે છે અને નાના છિદ્રની ગોળાકારતાને સુધારવામાં મદદ કરે છે. .

1.2 માઇક્રોપોર્સ મેળવવું

બીમની તરંગલંબાઇ અને મોડ પસંદ કર્યા પછી, PCB પર આદર્શ છિદ્ર મેળવવા માટે, સ્થળનો વ્યાસ નિયંત્રિત કરવો આવશ્યક છે. જો સ્પોટનો વ્યાસ પૂરતો નાનો હોય, તો જ ઉર્જા પ્લેટને દૂર કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી શકે છે. સ્પોટ વ્યાસને સમાયોજિત કરવાની ઘણી રીતો છે, મુખ્યત્વે ગોળાકાર લેન્સ ફોકસિંગ દ્વારા. જ્યારે ગૌસિયન મોડ બીમ લેન્સમાં પ્રવેશે છે, ત્યારે લેન્સના પાછળના ફોકલ પ્લેન પરના સ્પોટ વ્યાસની અંદાજે નીચેના સૂત્ર દ્વારા ગણતરી કરી શકાય છે:

D≈λF/(πd)

સૂત્રમાં: F એ કેન્દ્રીય લંબાઈ છે; d એ લેન્સની સપાટી પર વ્યક્તિ દ્વારા પ્રક્ષેપિત ગૌસીયન બીમની સ્પોટ ત્રિજ્યા છે; λ એ લેસર તરંગલંબાઇ છે.

તે સૂત્ર પરથી જોઈ શકાય છે કે ઘટનાનો વ્યાસ જેટલો મોટો છે, તેટલું ઓછું કેન્દ્રિત સ્થળ. જ્યારે અન્ય પરિસ્થિતિઓની પુષ્ટિ થાય છે, ત્યારે કેન્દ્રીય લંબાઈને ટૂંકી કરવી એ બીમના વ્યાસને ઘટાડવા માટે અનુકૂળ છે. જો કે, F ના ટૂંકા થયા પછી, લેન્સ અને વર્કપીસ વચ્ચેનું અંતર પણ ઓછું થાય છે. ડ્રિલિંગ દરમિયાન લેન્સની સપાટી પર સ્લેગ સ્પ્લેશ થઈ શકે છે, જે ડ્રિલિંગ અસર અને લેન્સના જીવનને અસર કરશે. આ કિસ્સામાં, લેન્સની બાજુ પર સહાયક ઉપકરણ ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે અને ગેસનો ઉપયોગ થાય છે. શુદ્ધિકરણ કરો.

1.3 બીમ પલ્સનો પ્રભાવ

ડ્રિલિંગ માટે મલ્ટિ-પલ્સ લેસરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને સ્પંદિત લેસરની પાવર ડેન્સિટી ઓછામાં ઓછી કોપર ફોઇલના બાષ્પીભવન તાપમાન સુધી પહોંચવી જોઈએ. તાંબાના વરખ દ્વારા સળગ્યા પછી સિંગલ-પલ્સ લેસરની ઉર્જા નબળી પડી ગઈ હોવાને કારણે, અંતર્ગત સબસ્ટ્રેટને અસરકારક રીતે દૂર કરી શકાતું નથી, અને ફિગ. 3a માં દર્શાવેલ પરિસ્થિતિનું નિર્માણ થશે, જેથી વાયા હોલ ન બની શકે. જો કે, પંચિંગ કરતી વખતે બીમની ઊર્જા ખૂબ ઊંચી ન હોવી જોઈએ, અને ઊર્જા ખૂબ ઊંચી છે. કોપર ફોઇલ ઘૂસી ગયા પછી, સબસ્ટ્રેટનું વિસર્જન ખૂબ મોટું હશે, પરિણામે આકૃતિ 3b માં બતાવેલ પરિસ્થિતિ, જે સર્કિટ બોર્ડની પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગ માટે અનુકૂળ નથી. ફિગ. 3c માં બતાવ્યા પ્રમાણે સહેજ ટેપર્ડ હોલ પેટર્ન સાથે માઇક્રો-હોલ્સ બનાવવું સૌથી આદર્શ છે. આ હોલ પેટર્ન અનુગામી કોપર-પ્લેટિંગ પ્રક્રિયા માટે સગવડ પૂરી પાડી શકે છે.

ઉચ્ચ ઘનતા પીસીબી ઉત્પાદનમાં લેસર પ્રોસેસિંગની એપ્લિકેશન શું છે

આકૃતિ 3 વિવિધ ઉર્જા લેસરો દ્વારા પ્રક્રિયા કરાયેલા છિદ્રોના પ્રકાર

આકૃતિ 3c માં બતાવેલ છિદ્રની પેટર્ન પ્રાપ્ત કરવા માટે, આગળના શિખર સાથે સ્પંદિત લેસર વેવફોર્મનો ઉપયોગ કરી શકાય છે (આકૃતિ 4). આગળના છેડે ઉચ્ચ પલ્સ એનર્જી કોપર ફોઇલને ઓબેલેટ કરી શકે છે, અને પાછળના છેડે નીચી એનર્જી સાથે બહુવિધ કઠોળ ઇન્સ્યુલેટીંગ સબસ્ટ્રેટને ઓબ્લેટ કરી શકે છે અને કોપર ફોઇલના નીચલા ભાગ સુધી છિદ્રને વધુ ઊંડું બનાવી શકે છે.

ઉચ્ચ ઘનતા પીસીબી ઉત્પાદનમાં લેસર પ્રોસેસિંગની એપ્લિકેશન શું છે

આકૃતિ 4 પલ્સ લેસર વેવફોર્મ

2 લેસર બીમ અસર

કારણ કે કોપર ફોઇલ અને સબસ્ટ્રેટના ભૌતિક ગુણધર્મો ખૂબ જ અલગ છે, લેસર બીમ અને સર્કિટ બોર્ડ સામગ્રી વિવિધ અસરો પેદા કરવા માટે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જે માઇક્રોપોર્સના છિદ્ર, ઊંડાઈ અને છિદ્રના પ્રકાર પર મહત્વપૂર્ણ અસર કરે છે.

2.1 લેસરનું પ્રતિબિંબ અને શોષણ

લેસર અને PCB વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પ્રથમ ઘટના લેસરથી શરૂ થાય છે જે સપાટી પર કોપર ફોઇલ દ્વારા પ્રતિબિંબિત થાય છે અને શોષાય છે. કારણ કે તાંબાના વરખમાં ઇન્ફ્રારેડ તરંગલંબાઇના કાર્બન ડાયોક્સાઇડ લેસરનો ખૂબ ઓછો શોષણ દર છે, તેની પ્રક્રિયા કરવી મુશ્કેલ છે અને કાર્યક્ષમતા અત્યંત ઓછી છે. પ્રકાશ ઊર્જાનો શોષાયેલો ભાગ કોપર ફોઇલ સામગ્રીની મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ગતિ ઊર્જામાં વધારો કરશે, અને તેમાંથી મોટા ભાગનું ઇલેક્ટ્રોન અને સ્ફટિક જાળી અથવા આયનોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા કોપર ફોઇલની ગરમી ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થશે. આ દર્શાવે છે કે બીમની ગુણવત્તામાં સુધારો કરતી વખતે, કોપર ફોઇલની સપાટી પર પૂર્વ-સારવાર હાથ ધરવા જરૂરી છે. કોપર ફોઇલની સપાટીને લેસર પ્રકાશના શોષણ દરને વધારવા માટે પ્રકાશ શોષણમાં વધારો કરતી સામગ્રી સાથે કોટેડ કરી શકાય છે.

2.2 બીમ અસરની ભૂમિકા

લેસર પ્રક્રિયા દરમિયાન, પ્રકાશ બીમ તાંબાના વરખની સામગ્રીને ફેલાવે છે, અને તાંબાના વરખને બાષ્પીભવન માટે ગરમ કરવામાં આવે છે, અને વરાળનું તાપમાન ઊંચું હોય છે, જે તોડવું અને આયનીકરણ કરવું સરળ છે, એટલે કે, ફોટો-પ્રેરિત પ્લાઝ્મા પ્રકાશ ઉત્તેજના દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. . ફોટો-પ્રેરિત પ્લાઝ્મા સામાન્ય રીતે સામગ્રી વરાળનું પ્લાઝ્મા છે. જો પ્લાઝ્મા દ્વારા વર્કપીસમાં પ્રસારિત થતી ઊર્જા પ્લાઝમાના શોષણને કારણે વર્કપીસ દ્વારા પ્રાપ્ત થતી પ્રકાશ ઊર્જાના નુકસાન કરતાં વધારે હોય. પ્લાઝ્મા તેના બદલે વર્કપીસ દ્વારા લેસર ઊર્જાના શોષણને વધારે છે. નહિંતર, પ્લાઝ્મા લેસરને અવરોધે છે અને વર્કપીસ દ્વારા લેસરના શોષણને નબળી પાડે છે. કાર્બન ડાયોક્સાઇડ લેસરો માટે, ફોટો-પ્રેરિત પ્લાઝ્મા કોપર ફોઇલના શોષણ દરમાં વધારો કરી શકે છે. જો કે, વધુ પડતા પ્લાઝ્માથી પસાર થતી વખતે બીમ રિફ્રેક્ટ થશે, જે છિદ્રની સ્થિતિની ચોકસાઈને અસર કરશે. સામાન્ય રીતે, લેસર પાવર ડેન્સિટી 107 W/cm2 ની નીચે યોગ્ય મૂલ્ય સુધી નિયંત્રિત થાય છે, જે પ્લાઝમાને વધુ સારી રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે.

લેસર ડ્રિલિંગ પ્રક્રિયામાં પ્રકાશ ઊર્જાના શોષણને વધારવામાં પિનહોલ અસર અત્યંત મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. લેસર કોપર ફોઇલ દ્વારા સળગ્યા પછી સબસ્ટ્રેટને દૂર કરવાનું ચાલુ રાખે છે. સબસ્ટ્રેટ મોટી માત્રામાં પ્રકાશ ઉર્જા શોષી શકે છે, હિંસક રીતે બાષ્પીભવન અને વિસ્તરણ કરી શકે છે, અને પેદા થયેલ દબાણ એ હોઈ શકે છે કે પીગળેલી સામગ્રીને નાના છિદ્રો બનાવવા માટે બહાર ફેંકવામાં આવે છે. નાનું છિદ્ર પણ ફોટો-પ્રેરિત પ્લાઝ્માથી ભરેલું છે, અને નાના છિદ્રમાં પ્રવેશતી લેસર ઊર્જા છિદ્રની દિવાલના બહુવિધ પ્રતિબિંબ અને પ્લાઝ્માની ક્રિયા (આકૃતિ 5) દ્વારા લગભગ સંપૂર્ણપણે શોષી શકાય છે. પ્લાઝ્મા શોષણને લીધે, નાના છિદ્રમાંથી નાના છિદ્રના તળિયે પસાર થતી લેસર પાવરની ઘનતા ઘટશે, અને નાના છિદ્રના તળિયે લેસર પાવર ઘનતા ચોક્કસ ઊંડાઈ જાળવી રાખવા માટે ચોક્કસ બાષ્પીભવન દબાણ પેદા કરવા માટે જરૂરી છે. નાનો છિદ્ર, જે મશીનિંગ પ્રક્રિયાની ઘૂંસપેંઠ ઊંડાઈ નક્કી કરે છે.

ઉચ્ચ ઘનતા પીસીબી ઉત્પાદનમાં લેસર પ્રોસેસિંગની એપ્લિકેશન શું છે

આકૃતિ 5 છિદ્રમાં લેસર રીફ્રેક્શન

3 નિષ્કર્ષ

લેસર પ્રોસેસિંગ ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ઘનતાવાળા PCB માઇક્રો-હોલ્સની ડ્રિલિંગ કાર્યક્ષમતામાં ઘણો સુધારો કરી શકે છે. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે: ①સંખ્યાત્મક નિયંત્રણ તકનીક સાથે સંયુક્ત, પ્રિન્ટેડ બોર્ડ પર પ્રતિ મિનિટ 30,000 થી વધુ સૂક્ષ્મ છિદ્રો પર પ્રક્રિયા કરી શકાય છે, અને છિદ્ર 75 અને 100 ની વચ્ચે છે; ② યુવી લેસરનો ઉપયોગ છિદ્રને 50μm કરતાં ઓછું અથવા નાનું બનાવી શકે છે, જે PCB બોર્ડના ઉપયોગની જગ્યાને વધુ વિસ્તૃત કરવા માટેની પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે.