Primjena tehnologije laserske obrade u fleksibilna ploča

Fleksibilna ploča velike gustoće dio je cijele fleksibilne pločice, koja je općenito definirana kao razmak između redova manji od 200 μ M ili mikro preko fleksibilne ploče manje od 250 μ M. Fleksibilna ploča velike gustoće ima širok raspon primjena, poput telekomunikacija, računala, integriranih krugova i medicinske opreme. S obzirom na posebna svojstva materijala savitljivih ploča, ovaj rad uvodi neke ključne probleme koje treba uzeti u obzir pri laserskoj obradi fleksibilnih ploča velike gustoće i mikro putem bušenja p>

Jedinstvene karakteristike fleksibilne pločice čine je u mnogim prilikama alternativom krutoj ploči i tradicionalnoj shemi ožičenja. Istodobno, također promiče razvoj mnogih novih polja. Najbrže rastući dio FPC -a je interna linija povezivanja pogona tvrdog diska računala (HDD). Magnetska glava tvrdog diska mora se pomicati naprijed -natrag na rotirajućem disku radi skeniranja, a fleksibilni krug može se koristiti za zamjenu žice kako bi se ostvarila veza između pokretne magnetske glave i upravljačke ploče. Proizvođači tvrdih diskova povećavaju proizvodnju i smanjuju troškove montaže tehnologijom koja se naziva „suspendirana fleksibilna ploča“ (FOS). Osim toga, tehnologija bežičnog ovjesa ima bolju seizmičku otpornost i može poboljšati pouzdanost proizvoda. Još jedna fleksibilna ploča velike gustoće koja se koristi na tvrdom disku je Interposer flex, koja se koristi između ovjesa i kontrolera.

Drugo rastuće područje FPC -a je novo pakiranje s integriranim krugovima. Fleksibilni krugovi koriste se u pakiranju na razini čipova (CSP), modulu s više čipova (MCM) i čipu na fleksibilnoj ploči (COF). Među njima, CSP unutarnji krug ima ogromno tržište jer se može koristiti u poluvodičkim uređajima i flash memoriji, a naširoko se koristi u PCMCIA karticama, diskovnim pogonima, osobnim digitalnim pomoćnicima (PDA), mobilnim telefonima, pagerima Digitalni fotoaparat i digitalna kamera . Osim toga, zaslon s tekućim kristalima (LCD), prekidač od poliesterskog filma i tintni uložak pisača druga su tri područja primjene fleksibilne ploče velike gustoće \

Tržišni potencijal tehnologije fleksibilnih linija u prijenosnim uređajima (poput mobilnih telefona) vrlo je velik, što je vrlo prirodno, jer ti uređaji zahtijevaju mali volumen i malu težinu kako bi zadovoljili potrebe potrošača; Osim toga, najnovije primjene fleksibilne tehnologije uključuju zaslone s ravnim ekranom i medicinske uređaje, koje dizajneri mogu koristiti za smanjenje volumena i težine proizvoda poput slušnih pomagala i ljudskih implantata.

Ogroman rast u gore navedenim poljima doveo je do povećanja globalne proizvodnje fleksibilnih ploča. Na primjer, očekuje se da će godišnji volumen prodaje tvrdih diskova doseći 345 milijuna jedinica u 2004., gotovo dvostruko više od 1999. godine, a konzervativno se procjenjuje da se volumen prodaje mobitela u 2005. godini kreće 600 milijuna jedinica. Ova povećanja dovode do godišnjeg povećanja od 35% proizvodnje fleksibilnih ploča velike gustoće, koje će do 3.5. doseći 2002 milijuna četvornih metara. Takva velika izlazna potražnja zahtijeva učinkovitu i jeftinu tehnologiju obrade, a laserska obrada jedna je od njih .

Laser ima tri glavne funkcije u proizvodnom procesu fleksibilne ploče: obrada i oblikovanje (rezanje i rezanje), rezanje i bušenje. Kao beskontaktni alat za obradu, laser se može koristiti u vrlo malom fokusu (100 ~ 500) μ m) Na materijal se primjenjuje svjetlosna energija visokog intenziteta (650MW / mm2). Takva velika energija može se upotrijebiti za rezanje, bušenje, označavanje, zavarivanje, označavanje i drugu obradu. Brzina i kvaliteta obrade povezani su sa svojstvima obrađenog materijala i karakteristikama lasera, kao što su valna duljina, gustoća energije, vršna snaga, širina i frekvencija impulsa. Za obradu fleksibilne ploče koriste se ultraljubičasti (UV) i daleko infracrveni (FIR) laseri. Prvi obično koriste lasere u čvrstom stanju (uv-dpss) koji pumpaju excimer ili UV diode, dok drugi općenito koriste zapečaćene CO2 lasere

Tehnologija vektorskog skeniranja koristi računalo za upravljanje ogledalom opremljenim mjeračem protoka i CAD / CAM softverom za generiranje grafike za rezanje i bušenje, a koristi sustav telecentričnih leća kako bi osigurala da laser okomito svijetli na površini obratka < / div>

Lasersko bušenje obrada ima visoku preciznost i široku primjenu. Idealan je alat za oblikovanje fleksibilne pločice. Bilo CO2 laser ili DPSS laser, materijal se nakon fokusiranja može preraditi u bilo koji oblik. On ispucava fokusiranu lasersku zraku bilo gdje na površini obratka postavljanjem zrcala na galvanometar, zatim provodi računalnu numeričku kontrolu (CNC) na galvanometru pomoću tehnologije vektorskog skeniranja i izrađuje grafiku za rezanje uz pomoć CAD / CAM softvera. Ovaj “mekani alat” može lako kontrolirati laser u stvarnom vremenu kada se promijeni dizajn. Podešavanjem skupljanja svjetlosti i različitim alatima za rezanje, laserska obrada može točno reproducirati grafiku dizajna, što je još jedna značajna prednost.

Vektorsko skeniranje može izrezati podloge poput poliimidnog filma, izrezati cijeli krug ili ukloniti područje na ploči, poput utora ili bloka. U procesu obrade i oblikovanja laserski snop uvijek se uključuje kada zrcalo skenira cijelu površinu obrade, što je suprotno od procesa bušenja. Tijekom bušenja laser se uključuje tek nakon što se ogledalo učvrsti na svakom položaju bušenja div>

odjeljak

“Narezivanje” u žargonu je postupak uklanjanja jednog sloja materijala s drugog laserom. Ovaj je postupak prikladniji za laser. Ista tehnologija vektorskog skeniranja može se upotrijebiti za uklanjanje dielektrika i otkrivanje vodljive podloge ispod. U ovom trenutku visoka preciznost laserske obrade još jednom odražava velike prednosti. Budući da će se zrake FIR lasera reflektirati bakrenom folijom, ovdje se obično koristi CO2 laser.

bušiti rupu

Iako se na nekim mjestima još uvijek koristi mehaničko bušenje, štancanje ili plazma jetkanje za stvaranje mikro rupa, lasersko bušenje i dalje je najraširenija metoda oblikovanja fleksibilne ploče s mikro rupama, uglavnom zbog visoke produktivnosti, velike fleksibilnosti i dugog normalnog vremena rada .

Mehaničko bušenje i štancanje prihvaćaju visoko precizne svrdla i matrice, koje se mogu izraditi na fleksibilnoj ploči promjera gotovo 250 μ M, ali ti su visokoprecizni uređaji vrlo skupi i imaju relativno kratak vijek trajanja. Zbog fleksibilne ploče velike gustoće, potrebni omjer otvora je 250 μ M, pa je stoga manje pogodno mehaničko bušenje.

Graviranje plazmom može se koristiti na podlozi od poliimidnog filma debljine 50 μM veličine manje od 100 μ M, ali su ulaganja u opremu i troškovi procesa prilično visoki, a troškovi održavanja procesa plasiranja plazme također su vrlo visoki, posebno troškovi povezani na neki kemijski tretman otpada i potrošni materijal. Osim toga, potrebno je dosta vremena da se nagrizanjem u plazmi naprave dosljedni i pouzdani mikropreklopi pri uspostavljanju novog procesa. Prednost ovog procesa je visoka pouzdanost. Prijavljeno je da je kvalificirana stopa mikro via 98%. Stoga jetkanje plazmom još uvijek ima određeno tržište u medicinskoj i avionskoj opremi div>

Nasuprot tome, izrada mikro vija laserom jednostavan je i jeftin proces. Ulaganje laserske opreme vrlo je malo, a laser je beskontaktni alat. Za razliku od mehaničkog bušenja, bit će skupi troškovi zamjene alata. Osim toga, moderni zapečaćeni CO2 i uv-dpss laseri ne zahtijevaju održavanje, što može smanjiti zastoje i uvelike poboljšati produktivnost.

Način generiranja mikro vija na fleksibilnoj ploči isti je kao i na krutoj ploči, ali neke važne parametre lasera potrebno je promijeniti zbog razlike u podlozi i debljini. Zapečaćeni CO2 i uv-dpss laseri mogu koristiti istu tehnologiju vektorskog skeniranja kao i oblikovanje za bušenje izravno na fleksibilnoj ploči. Jedina je razlika u tome što će aplikacijski softver za bušenje isključiti laser tijekom skeniranja zrcala za skeniranje s jedne mikro na drugu. Laserska zraka neće se uključiti sve dok ne dosegne drugi položaj za bušenje. Kako bi otvor bio okomit na površinu podloge savitljive ploče, laserski snop mora okomito zasjati na podlozi ploče, što se može postići uporabom sistema telecentričnih leća između zrcala za skeniranje i podloge (slika 2 ) div>

Rupe izbušene na Kaptonu pomoću UV lasera

CO2 laser također može koristiti tehnologiju konformne maske za bušenje mikro vija. Kada se koristi ova tehnologija, bakrena površina koristi se kao maska, rupe se na njoj urezuju uobičajenom metodom graviranja tiskom, a zatim se laserska zraka CO2 zrači na rupama bakrene folije kako bi se uklonili izloženi dielektrični materijali.

Mikro vias se također može napraviti pomoću excimer lasera metodom maske za projekciju. Ova tehnologija mora preslikati sliku mikro ili cijelog mikro niza na podlogu, a zatim snop ekscimernog lasera zrači masku kako bi preslikao sliku maske na površinu podloge kako bi se izbušila rupa. Kvaliteta ekscimer laserskog bušenja je vrlo dobra. Nedostaci su mu mala brzina i visoka cijena.

Odabir lasera, iako je tip lasera za obradu fleksibilne ploče isti kao i za obradu krutih ploča, razlika u materijalu i debljini uvelike će utjecati na parametre obrade i brzinu. Ponekad se mogu koristiti excimer laser i poprečno pobuđeni plin (čaj) CO2 laser, ali ove dvije metode imaju malu brzinu i visoke troškove održavanja, što ograničava poboljšanje produktivnosti. Za usporedbu, CO2 i uv-dpss laseri su naširoko korišteni, brzi i jeftini, pa se uglavnom koriste u proizvodnji i obradi mikro vija fleksibilnih ploča.

Za razliku od CO2 lasera s protokom plina, zapečaćenog CO2 lasera （http://www.auto-alt.cn） Tehnologija oslobađanja bloka usvojena je kako bi se smjesa laserskog plina ograničila na lasersku šupljinu određenu s dvije pravokutne ploče elektroda. Laserska šupljina je zatvorena tijekom cijelog vijeka trajanja (obično oko 2 do 3 godine). Zatvorena laserska šupljina ima kompaktnu strukturu i ne zahtijeva izmjenu zraka. Laserska glava može raditi kontinuirano više od 25000 sati bez održavanja. Najveća prednost dizajna brtvljenja je to što može generirati brze impulse. Na primjer, laser za oslobađanje blokova može emitirati visokofrekventne (100kHz) impulse s vrhom snage od 1.5KW. Uz visoku frekvenciju i veliku vršnu snagu, može se izvršiti brza obrada bez ikakve toplinske degradacije

Uv-dpss laser je čvrsti uređaj koji kontinuirano usisava kristalnu šipku neodimij vanadata (Nd: YVO4) s nizom laserskih dioda. On generira impulsni izlaz pomoću akustično-optičkog Q-prekidača, a koristi generator kristala trećeg harmonika za promjenu izlaza lasera Nd: YVO4 s 1064nm & nbsp; Osnovna IC valna duljina smanjena je na 355 nm UV valnu duljinu. Općenito 355nm < / div>

Prosječna izlazna snaga UV-dpss lasera pri nominalnoj brzini ponavljanja impulsa 20 kHz veća je od 3 W div>

Uv-dpss laser

I dielektrik i bakar mogu lako apsorbirati UV-dpss laser s izlaznom valnom duljinom od 355nm. Uv-dpss laser ima manju svjetlosnu točku i manju izlaznu snagu od CO2 lasera. U procesu dielektrične obrade, uv-dpss laser obično se koristi za male veličine (manje od 50%) μ m) Stoga bi promjer manji od 50 trebao biti obrađen na podlozi fleksibilne ploče visoke gustoće μ M mikro putem , korištenje UV lasera je vrlo idealno. Sada postoji snažan uv-dpss laser, koji može povećati brzinu obrade i bušenja laserskog div UV-dpss>

Prednost uv-dpss lasera je u tome što, kada njegovi visokoenergetski UV fotoni zasjaju na većini nemetalnih površinskih slojeva, oni mogu izravno prekinuti vezu molekula, izgladiti oštricu oštrim postupkom “hladne” litografije i smanjiti stupanj toplinska oštećenja i užarenost. Stoga je UV mikro rezanje prikladno za prilike velike potražnje gdje je naknadna obrada nemoguća ili nepotrebna

CO2 laser (alternative automatizacije)

Zapečaćeni CO2 laser može emitirati valnu duljinu od 10.6 μ M ili 9.4 μ M FIR laser, iako se obje valne duljine lako apsorbiraju dielektrikom, poput podloge od poliimidnog filma, istraživanje pokazuje da 9.4 μ Učinak M valne duljine obrade ove vrste materijala je mnogo bolje. Dielektrik 9.4 μ Koeficijent apsorpcije M valne duljine je veći, što je bolje od 10.6 za bušenje ili rezanje materijala μ M valne duljine brzo. laser s devet točaka i četiri μM ne samo da ima očite prednosti u bušenju i rezanju, već ima i izvanredan učinak rezanja. Stoga upotreba lasera kraće valne duljine može poboljšati produktivnost i kvalitetu.

Općenito govoreći, valnu duljinu jele lako apsorbira dielektrik, ali će se natrag reflektirati bakar. Stoga se većina CO2 lasera koristi za dielektričnu obradu, oblikovanje, rezanje i odlaganje dielektrične podloge i laminata. Budući da je izlazna snaga CO2 lasera veća od snage DPSS lasera, CO2 laser se u većini slučajeva koristi za obradu dielektrika. CO2 laser i uv-dpss laser često se koriste zajedno. Na primjer, pri bušenju mikro vijasa, prvo uklonite bakreni sloj DPSS laserom, a zatim brzo izbušite rupe u dielektričnom sloju CO2 laserom dok se ne pojavi sljedeći sloj obložen bakrom, a zatim ponovite postupak.

Budući da je valna duljina samog UV lasera vrlo kratka, svjetlosna mrlja koju emitira UV laser je finija od one CO2 lasera, ali u nekim je aplikacijama svjetlosna mrlja velikog promjera koju proizvodi CO2 laser korisnija od UV-dpss lasera. Na primjer, izrežite materijale velike površine kao što su utori i blokovi ili izbušite velike rupe (promjer veći od 50) μ m) Za obradu CO2 laserom potrebno je manje vremena. Općenito govoreći, omjer otvora blende je 50 μ Kad je m velik, prikladnija je obrada CO2 laserom, a otvor je manji od 50 μ M, učinak UV-dpss lasera je bolji.