1 Lézersugár alkalmazása

A nagy sűrűségű PCB kártya egy többrétegű szerkezet, amelyet üvegszálas anyagokkal kevert szigetelőgyantával választanak el, közéjük pedig egy vezetőképes rézfólia réteget helyeznek. Ezután laminálják és ragasztják. Az 1. ábra egy 4 rétegű tábla metszetét mutatja. A lézeres feldolgozás elve az, hogy a lézersugarak segítségével a NYÁK felületére fókuszálnak, hogy azonnal megolvadjanak és elpárologjanak az anyag kis lyukakat képezve. Mivel a réz és a gyanta két különböző anyag, a rézfólia olvadáspontja 1084 °C, míg a szigetelőgyanta olvadáspontja csak 200-300 °C. Ezért szükséges ésszerűen kiválasztani és pontosan szabályozni az olyan paramétereket, mint a sugár hullámhossza, üzemmódja, átmérője és impulzusa lézerfúrás alkalmazásakor.

1.1 A nyaláb hullámhosszának és üzemmódjának hatása a feldolgozásra

Melyek a lézeres feldolgozás alkalmazásai a nagy sűrűségű PCB-gyártásban?

1. ábra 4 rétegű PCB keresztmetszeti képe

Az 1. ábrán látható, hogy a lézer először dolgozza fel a rézfóliát perforáláskor, és a réz abszorpciós sebessége a lézer felé a hullámhossz növekedésével nő. A 351-355 m közötti YAG/UV lézer abszorpciós rátája akár 70%. A YAG/UV lézeres vagy konform maszkos módszer használható közönséges nyomtatott táblák perforálására. A nagy sűrűségű PCB integrálásának növelése érdekében a rézfólia minden rétege mindössze 18 μm, és a rézfólia alatti gyanta szubsztrát szén-dioxid lézer nagy abszorpciós sebességgel rendelkezik (körülbelül 82%), amely feltételeket biztosít az alkalmazáshoz. szén-dioxid lézeres perforáció. Mivel a szén-dioxid lézer fotoelektromos konverziós sebessége és feldolgozási hatékonysága sokkal magasabb, mint a YAG/UV lézeré, mindaddig, amíg elegendő sugárenergia van, és a rézfóliát feldolgozzák a lézer, a szén-dioxid lézer abszorpciós sebességének növelése érdekében. a PCB közvetlen megnyitására használható.

A lézersugár transzverzális üzemmódja nagyban befolyásolja a lézer divergencia szögét és energiakibocsátását. A megfelelő sugárenergia eléréséhez jó sugárkimeneti módra van szükség. Az ideális állapot alacsony rendű Gauss-módusú kimenet kialakítása a 2. ábrán látható módon. Ily módon nagy energiasűrűség érhető el, ami előfeltétele annak, hogy a sugár jól fókuszáljon a lencsére.

Melyek a lézeres feldolgozás alkalmazásai a nagy sűrűségű PCB-gyártásban?

2. ábra Olcsó Gauss-módusú energiaeloszlás

Az alacsonyrendű üzemmód a rezonátor paramétereinek módosításával vagy membrán beépítésével érhető el. Bár a membrán felszerelése csökkenti a sugárenergia kibocsátását, korlátozhatja a nagyfokú üzemmódú lézert, hogy részt vegyen a perforációban, és javítja a kis lyuk kerekségét. .

1.2 Mikropórusok beszerzése

A nyaláb hullámhosszának és üzemmódjának kiválasztása után a NYÁK-on ideális lyuk kialakításához ellenőrizni kell a folt átmérőjét. Csak ha a folt átmérője elég kicsi, akkor az energia koncentrálódhat a lemez eltávolítására. A szpot átmérőjének beállítására számos mód van, főleg a gömblencse fókuszálásával. Amikor a Gauss-módusú nyaláb belép az objektívbe, a lencse hátsó fókuszsíkján lévő folt átmérője hozzávetőlegesen kiszámítható a következő képlettel:

D≈λF/(πd)

A képletben: F a gyújtótávolság; d egy személy által a lencse felületére vetített Gauss-nyaláb folt sugara; λ a lézer hullámhossza.

A képletből látható, hogy minél nagyobb a beeső átmérő, annál kisebb a fókuszált folt. Más feltételek megerősítése esetén a gyújtótávolság lerövidítése elősegíti a sugár átmérőjének csökkentését. Az F lerövidítése után azonban a lencse és a munkadarab közötti távolság is csökken. A fúrás során a salak kifröccsenhet a lencse felületére, ami befolyásolja a fúrás hatását és a lencse élettartamát. Ebben az esetben a lencse oldalára egy segédeszközt lehet felszerelni és gázt kell használni. Hajtsa végre a tisztítást.

1.3 A nyalábimpulzus hatása

A fúráshoz többimpulzusos lézert használnak, az impulzuslézer teljesítménysűrűségének legalább el kell érnie a rézfólia párolgási hőmérsékletét. Mivel az egyimpulzusos lézer energiája a rézfólia átégetése után gyengült, az alatta lévő hordozót nem lehet hatékonyan ablálni, és a 3a. ábrán látható helyzet alakul ki, így az átmenő lyuk nem képződik. A sugár energiája azonban nem lehet túl nagy ütéskor, és az energia túl magas. A rézfólia áthatolása után a hordozó ablációja túl nagy lesz, ami a 3b. ábrán látható helyzetet eredményezi, ami nem kedvez az áramköri lap utófeldolgozásának. A legideálisabb a mikrolyukakat enyhén elkeskenyedő furatmintával kialakítani, ahogy az a 3c. ábrán látható. Ez a furatmintázat kényelmesebbé teheti a későbbi rézbevonatolási folyamatot.

Melyek a lézeres feldolgozás alkalmazásai a nagy sűrűségű PCB-gyártásban?

3. ábra Különböző energiájú lézerekkel feldolgozott furattípusok

A 3c. ábrán látható furatmintázat elérése érdekében egy impulzusos lézer hullámforma használható elülső csúccsal (4. ábra). A nagyobb impulzusenergia az elülső végén elpusztíthatja a rézfóliát, és a többszörös, alacsonyabb energiájú impulzusok a hátsó végén a szigetelő szubsztrátumot, és a lyukat mélyítheti az alsó rézfóliaig.

Melyek a lézeres feldolgozás alkalmazásai a nagy sűrűségű PCB-gyártásban?

4. ábra Impulzuslézer hullámforma

2 Lézersugár hatás

Mivel a rézfólia és a szubsztrát anyagtulajdonságai nagyon eltérőek, a lézersugár és az áramköri lap anyaga kölcsönhatásba lépve különféle hatásokat kelt, amelyek jelentős hatással vannak a mikropórusok apertúrájára, mélységére és furattípusára.

2.1 A lézer visszaverődése és abszorpciója

A lézer és a PCB közötti kölcsönhatás először abból indul ki, hogy a beeső lézert a felületen lévő rézfólia visszaveri és elnyeli. Mivel a rézfóliának nagyon alacsony az infravörös hullámhosszú szén-dioxid-lézer abszorpciós sebessége, nehéz feldolgozni, és a hatékonysága rendkívül alacsony. A fényenergia elnyelt része növeli a rézfólia anyagának szabad elektronok kinetikai energiáját, és ennek nagy része elektronok és kristályrácsok vagy ionok kölcsönhatása révén a rézfólia hőenergiájává alakul. Ez azt mutatja, hogy a gerenda minőségének javítása mellett a rézfólia felületén előkezelést kell végezni. A rézfólia felülete bevonható olyan anyagokkal, amelyek növelik a fényelnyelést, hogy növeljék a lézerfény elnyelési sebességét.

2.2 A sugárhatás szerepe

A lézeres feldolgozás során a fénysugár kisugározza a rézfólia anyagot, és a rézfólia párolgásig melegszik, és a gőz hőmérséklete magas, ami könnyen lebontható és ionizálható, azaz fénygerjesztéssel fotoindukált plazma keletkezik. . A foto-indukált plazma általában anyaggőz plazmája. Ha a plazma által a munkadarabra továbbított energia nagyobb, mint a plazma abszorpciója által a munkadarab által kapott fényenergia veszteség. A plazma ehelyett fokozza a lézerenergia munkadarab általi elnyelését. Ellenkező esetben a plazma blokkolja a lézert, és gyengíti a lézer abszorpcióját a munkadarabban. A szén-dioxid lézereknél a fotoindukált plazma növelheti a rézfólia abszorpciós sebességét. A túl sok plazma azonban a nyaláb megtörését okozza, amikor áthalad, ami befolyásolja a lyuk pozicionálási pontosságát. Általában a lézer teljesítménysűrűségét 107 W/cm2 alatti megfelelő értékre szabályozzák, ami jobban szabályozza a plazmát.

A tűlyuk-effektus rendkívül fontos szerepet játszik a fényenergia elnyelésének fokozásában a lézeres fúrási folyamatban. A lézer folytatja a szubsztrátum eltávolítását a rézfólia átégése után. A szubsztrátum nagy mennyiségű fényenergiát képes elnyelni, hevesen elpárologhat és kitágulhat, és a keletkező nyomás is csökkenhet. Az olvadt anyagot kis lyukakká dobják ki. A kis lyukat is feltöltik fotoindukált plazmával, és a kis lyukba belépő lézerenergiát a lyuk falának többszörös visszaverődése és a plazma hatása szinte teljesen elnyeli (5. ábra). A plazmaabszorpció miatt a kis lyukon át a kis lyuk aljáig áthaladó lézerteljesítménysűrűség csökken, és a kis lyuk alján lévő lézerteljesítmény-sűrűség elengedhetetlen egy bizonyos párologtatási nyomás létrehozásához, hogy egy bizonyos mélységet fenntartson. a kis furat, amely meghatározza a megmunkálási folyamat behatolási mélységét.

Melyek a lézeres feldolgozás alkalmazásai a nagy sűrűségű PCB-gyártásban?

5. ábra Lézeres fénytörés a lyukban

Következtetés 3

A lézeres feldolgozási technológia alkalmazása nagymértékben javíthatja a nagy sűrűségű PCB mikrolyukak fúrási hatékonyságát. A kísérletek azt mutatják, hogy: ①A numerikus vezérlési technológiával kombinálva percenként több mint 30,000 75 mikrolyuk dolgozható fel a nyomtatott táblán, és a rekesznyílás 100 és 50 között van; ② Az UV-lézer alkalmazása tovább csökkentheti a nyílást XNUMX μm-nél vagy kisebbnél, ami megteremti a feltételeket a PCB-lapok felhasználási területének további bővítéséhez.