A lézerfeldolgozó technológia alkalmazása rugalmas áramköri lap

A nagy sűrűségű rugalmas áramköri lap a teljes rugalmas áramköri lap része, amelyet általában úgy definiálnak, mint a sortávolságot, amely kisebb, mint 200 μM, vagy mikrot, mint a 250 μM -nél kisebb rugalmas áramkört. A nagy sűrűségű rugalmas áramköri lapok széles körben alkalmazhatók, például távközlés, számítógépek, integrált áramkörök és orvosi berendezések. A hajlékony áramköri lapok anyagainak különleges tulajdonságait szem előtt tartva, ez a cikk bemutat néhány kulcsfontosságú problémát, amelyeket figyelembe kell venni a nagy sűrűségű rugalmas áramköri lapok és a mikro fúrással történő lézeres feldolgozásakor.

A rugalmas áramköri lap egyedi jellemzői sok esetben alternatívává teszik a merev áramköri lapot és a hagyományos huzalozási rendszert. Ugyanakkor számos új terület fejlődését is elősegíti. Az FPC leggyorsabban növekvő része a számítógép merevlemez -meghajtójának (HDD) belső csatlakozási vonala. A merevlemez mágneses fejének előre -hátra kell mozognia a forgó lemezen a szkenneléshez, és a rugalmas áramkör használható a vezeték cseréjére, hogy megvalósítsa a kapcsolatot a mobil mágneses fej és a vezérlő áramkör között. A merevlemez -gyártók növelik a termelést és csökkentik az összeszerelési költségeket a „függesztett rugalmas lemez” (FOS) technológiának köszönhetően. Ezenkívül a vezeték nélküli felfüggesztési technológia jobb szeizmikus ellenállással rendelkezik, és javíthatja a termék megbízhatóságát. Egy másik nagy sűrűségű rugalmas áramköri lap, amelyet a merevlemezen használnak, az interposer flex, amelyet a felfüggesztés és a vezérlő között használnak.

Az FPC második növekvő területe az új integrált áramkör csomagolás. Rugalmas áramköröket használnak chip szintű csomagolásban (CSP), multi chip modulban (MCM) és chipben rugalmas áramköri kártyán (COF). Közülük a CSP belső áramköre hatalmas piaccal rendelkezik, mert félvezető eszközökben és flash memóriában használható, és széles körben használják PCMCIA kártyák, lemezmeghajtók, személyi digitális asszisztensek (PDA), mobiltelefonok, személyhívók Digitális fényképezőgép és digitális fényképezőgép . Ezenkívül a folyadékkristályos kijelző (LCD), a poliészter fóliakapcsoló és a tintasugaras nyomtatópatron a nagy sűrűségű rugalmas áramköri lap további három nagy növekedésű alkalmazási területe.

A rugalmas vonaltechnológia piaci potenciálja a hordozható eszközökben (például mobiltelefonokban) nagyon nagy, ami nagyon természetes, mivel ezeknek az eszközöknek kis térfogatra és könnyű súlyra van szükségük ahhoz, hogy kielégítsék a fogyasztók igényeit; Ezenkívül a rugalmas technológia legújabb alkalmazásai közé tartoznak a síkképernyős kijelzők és az orvosi eszközök, amelyekkel a tervezők csökkenthetik az olyan termékek térfogatát és súlyát, mint a hallókészülékek és az emberi implantátumok.

A fenti területek hatalmas növekedése a rugalmas áramköri lapok globális teljesítményének növekedéséhez vezetett. Például a merevlemezek éves értékesítési volumene 345 -ben várhatóan eléri a 2004 millió darabot, ami majdnem kétszerese az 1999 -esnek, és a mobiltelefonok értékesítési volumene 2005 -ben óvatosan 600 millió darabra becsülhető. Ezek a növekedések a nagy sűrűségű hajlékony áramköri lapok éves teljesítményének 35% -os növekedéséhez vezetnek, és 3.5-re eléri a 2002 millió négyzetmétert. Az ilyen nagy teljesítményigény hatékony és olcsó feldolgozási technológiát igényel, és a lézeres feldolgozási technológia az egyik ilyen .

A lézernek három fő funkciója van a rugalmas áramköri lapok gyártási folyamatában: feldolgozás és formázás (vágás és vágás), szeletelés és fúrás. Érintés nélküli megmunkáló szerszámként a lézer nagyon kicsi fókuszban használható (100 ~ 500) μ m) Nagy intenzitású fényenergia (650MW / mm2) kerül az anyagra. Az ilyen nagy energia felhasználható vágáshoz, fúráshoz, jelöléshez, hegesztéshez, jelöléshez és egyéb feldolgozásokhoz. A feldolgozás sebessége és minősége összefügg a feldolgozott anyag tulajdonságaival és az alkalmazott lézerjellemzőkkel, például hullámhosszal, energiasűrűséggel, csúcsteljesítménnyel, impulzusszélességgel és frekvenciával. A hajlékony áramköri lapok feldolgozása ultraibolya (UV) és távoli infravörös (FIR) lézereket használ. Az előbbi általában excimer vagy UV dióda szivattyúzott szilárdtest (uv-dpss) lézereket használ, míg az utóbbi általában zárt CO2 lézereket div>

A vektoros szkennelési technológia számítógép segítségével vezérli az áramlásmérővel és a CAD / CAM szoftverrel felszerelt tükröt vágó- és fúrógrafikák készítéséhez, és telecentrikus lencserendszerrel biztosítja, hogy a lézer függőlegesen ragyogjon a munkadarab felületén < / div>

Lézeres fúrás A feldolgozás nagy pontossággal és széles körben alkalmazható. Ideális eszköz rugalmas áramköri lapok kialakításához. Legyen az CO2 lézer vagy DPSS lézer, az anyag fókuszálás után bármilyen formára feldolgozható. A fókuszált lézersugarat a munkadarab felületén bárhová felviszi, tükröt felszerelve a galvanométerre, majd számítógépes numerikus vezérlést (CNC) hajt végre a galvanométeren vektoros letapogatási technológia alkalmazásával, és vágási grafikákat készít a CAD / CAM szoftver segítségével. Ez a „lágy szerszám” a tervezés megváltoztatásakor könnyen valós időben tudja irányítani a lézert. A fényzsugorodás és a különböző vágószerszámok beállításával a lézeres feldolgozás pontosan reprodukálhatja a tervezési grafikát, ami további jelentős előny.

A vektoros szkennelés elvághatja az aljzatokat, például a poliimid filmet, kivághatja az egész áramkört, vagy eltávolíthat egy területet az áramköri lapról, például egy rést vagy blokkot. A feldolgozás és az alakítás során a lézersugár mindig bekapcsol, amikor a tükör átvizsgálja a teljes feldolgozási felületet, ami ellentétes a fúrási folyamattal. Fúrás közben a lézer csak akkor kapcsol be, ha a tükör rögzítve van minden fúrási helyzetben div>

szakasz

A „szeletelés” zsargonban az a folyamat, amelynek során az egyik anyagréteget eltávolítják a másikból lézerrel. Ez a folyamat jobban megfelel a lézerhez. Ugyanez a vektoros szkennelési technológia használható a dielektrikum eltávolítására és az alábbi vezető párna felfedésére. Jelenleg a lézeres feldolgozás nagy pontossága ismét nagy előnyöket tükröz. Mivel a FIR lézersugarakat rézfólia tükrözi, itt általában CO2 lézert használnak.

lyukat fúrni

Bár egyes helyeken még mindig mechanikus fúrást, sajtolást vagy plazma maratást alkalmaznak a mikro átmenő lyukak kialakításához, a lézeres fúrás továbbra is a rugalmas áramköri lap legelterjedtebb mikro -lyukformáló módszere, elsősorban nagy termelékenysége, erős rugalmassága és hosszú normál működési ideje miatt .

A mechanikus fúrás és bélyegzés nagy pontosságú fúrófejeket és szerszámokat alkalmaz, amelyeket a rugalmas, közel 250 μ M átmérőjű áramköri lapra lehet készíteni, de ezek a nagy pontosságú eszközök nagyon drágák és viszonylag rövid élettartamúak. A nagy sűrűségű rugalmas áramköri lap miatt a szükséges rekesznyílás arány 250 μ M kicsi, ezért a mechanikus fúrás nem előnyös.

A plazma maratás 50 μM vastag, 100 μM -nél kisebb méretű poliimid fólia hordozónál is alkalmazható, de a berendezések beruházási és folyamatköltsége meglehetősen magas, és a plazma maratási folyamat karbantartási költsége is nagyon magas, különösen a kapcsolódó költségek néhány vegyi hulladékkezelésre és fogyóeszközre. Ezenkívül meglehetősen hosszú időbe telik, amíg a plazma -maratás következetes és megbízható mikroviasokat hoz létre egy új eljárás létrehozásakor. Ennek az eljárásnak az előnye a nagy megbízhatóság. A jelentések szerint a mikro via minősített aránya 98%. Ezért a plazma maratásnak még mindig van bizonyos piaca az orvosi és avionikai berendezésekben div>

Ezzel szemben a mikroszálas lézerrel történő előállítás egyszerű és olcsó folyamat. A lézerberendezések beruházása nagyon alacsony, és a lézer érintésmentes eszköz. A mechanikus fúrással ellentétben drága szerszámcsere lesz. Ezenkívül a modern, zárt CO2 és uv-dpss lézerek karbantartást nem igényelnek, ami minimalizálja az állásidőt és jelentősen javítja a termelékenységet.

A flexibilis áramköri lapokon a mikro -vias előállításának módja megegyezik a merev NYÁK -kal, de a lézer néhány fontos paraméterét meg kell változtatni az alap és a vastagság különbsége miatt. A lezárt CO2 és uv-dpss lézerek ugyanazt a vektoros letapogatási technológiát használhatják, mint a formázás, hogy közvetlenül a rugalmas áramköri lapra fúrhassanak. Az egyetlen különbség az, hogy a fúróalkalmazás szoftver kikapcsolja a lézert a szkennelő tükör szkennelése során az egyik mikroról a másikra. A lézersugár csak akkor kapcsol be, ha eléri a másik fúrási helyzetet. Annak érdekében, hogy a lyuk merőleges legyen a hajlékony áramköri lap aljzatának felületére, a lézersugárnak függőlegesen kell ragyognia az áramköri lap aljzatán, ami a szkennelőtükör és az aljzat közötti telecentrikus lencserendszer használatával érhető el (2. ábra). ) div>

Kaptonon fúrtak lyukakat UV lézerrel

A CO2 lézer konform maszktechnológiát is alkalmazhat a mikrovizes fúráshoz. Ennek a technológiának a használatakor a rézfelületet maszkként használják, a lyukakat szokásos nyomtatási maratási módszerrel maratják rá, majd a CO2 lézersugarat besugározzák a rézfólia lyukain, hogy eltávolítsák a kitett dielektromos anyagokat.

A mikroviasokat excimer lézerrel is elkészíthetjük a vetítési maszk módszerén keresztül. Ennek a technológiának le kell képeznie a mikro képét vagy a teljes mikro via tömböt az aljzathoz, majd az excimer lézersugár besugárzza a maszkot, hogy a maszk képét az aljzat felületéhez rendelje, és így lyukat fúrjon. Az excimer lézeres fúrás minősége nagyon jó. Hátrányai az alacsony sebesség és a magas költségek.

Lézerválasztás, bár a rugalmas áramköri lapok feldolgozásához használt lézertípus megegyezik a merev NYÁK feldolgozásával, az anyag- és vastagságkülönbség nagyban befolyásolja a feldolgozási paramétereket és a sebességet. Néha excimer lézer és keresztirányú gerjesztett gáz (tea) CO2 lézer használható, de ez a két módszer lassú és magas karbantartási költségekkel jár, ami korlátozza a termelékenységet. Összehasonlításképpen, a CO2 és az uv-dpss lézereket széles körben használják, gyorsak és alacsonyak, ezért főleg hajlékony áramköri lapok mikroszámainak gyártásában és feldolgozásában használják őket.

Különbözik a gázáramú CO2-lézertől, a lezárt CO2-lézertől （http://www.auto-alt.cn） A blokkkioldó technológiát úgy alkalmazzák, hogy a lézergáz-keveréket két téglalap alakú elektródalap által meghatározott lézerüregre korlátozzák. A lézerüreg le van zárva a teljes élettartam alatt (általában körülbelül 2-3 év). A lezárt lézerüreg kompakt szerkezetű, és nem igényel légcserét. A lézerfej karbantartás nélkül, több mint 25000 órán keresztül képes folyamatosan működni. A tömítés legnagyobb előnye, hogy gyors impulzusokat képes generálni. Például a blokkoldó lézer nagyfrekvenciás (100 kHz) impulzusokat bocsáthat ki, 1.5 kW teljesítménycsúccsal. Nagyfrekvenciás és nagy csúcsteljesítmény mellett gyors megmunkálás végezhető termikus lebomlás nélkül

Az Uv-dpss lézer egy szilárdtest-eszköz, amely folyamatosan szívja a neodímium-vanadát (Nd: YVO4) kristályrudat lézerdiódasorral. Impulzus kimenetet generál egy akusztoptikai Q-kapcsoló segítségével, és a harmadik harmonikus kristálygenerátor segítségével megváltoztatja az Nd: YVO4 lézer kimenetét 1064 nm-ről & nbsp; Az IR alaphullámhossz 355 nm -re csökken. Általában 355 nm < / div>

Az uv-dpss lézer átlagos kimenőteljesítménye 20 kHz névleges impulzusismétlési gyakoriságnál több mint 3 W div>

UV-dpss lézer

Mind a dielektromos, mind a réz könnyen elnyeli az uv-dpss lézert 355 nm kimeneti hullámhosszal. Az UV-dpss lézer kisebb fényponttal és alacsonyabb kimeneti teljesítménnyel rendelkezik, mint a CO2 lézer. A dielektromos feldolgozás során az uv-dpss lézert általában kis méretű (50%alatti) μ m) Ezért az 50-nél kisebb átmérőt nagy sűrűségű hajlékony áramköri lap szubsztrátján kell feldolgozni μ M micro keresztül , UV -lézer használata nagyon ideális. Most van egy nagy teljesítményű uv-dpss lézer, amely növelheti az uv-dpss lézer div> feldolgozási és fúrási sebességét

Az uv-dpss lézer előnye, hogy amikor nagy energiájú UV-fotonjai a legtöbb nemfémes felületi rétegen ragyognak, közvetlenül megszakíthatják a molekulák összeköttetését, „hideg” litográfiás eljárással kisimítják a vágóélet, és minimalizálják a hőkárosodás és perzselés. Ezért az UV-mikrovágás alkalmas nagy igényű alkalmakra, amikor az utókezelés lehetetlen vagy szükségtelen

CO2 lézer (automatizálási alternatívák)

A lezárt CO2 lézer 10.6 μM vagy 9.4 μM FIR lézer hullámhosszat bocsáthat ki, bár mindkét hullámhosszat könnyen elnyelik a dielektrikumok, például a poliimid fólia szubsztrát, a kutatás azt mutatja, hogy 9.4 μ Az M hullámhosszú effektus feldolgozásának hatása sokkal jobb. Dielektromos 9.4 μ Az M hullámhossz abszorpciós együtthatója magasabb, ami jobb, mint 10.6 az anyagok fúrása vagy vágása μ M hullámhosszúság esetén. A kilenc pontos négy μM lézer nemcsak nyilvánvaló előnyökkel rendelkezik a fúrás és a vágás terén, hanem kiemelkedő szeletelési hatást is fejt ki. Ezért a rövidebb hullámhosszú lézer használata javíthatja a termelékenységet és a minőséget.

Általánosságban elmondható, hogy a fenyő hullámhosszát a dielektrikumok könnyen elnyelik, de a réz visszaveri. Ezért a legtöbb CO2 lézert dielektromos megmunkáláshoz, öntéshez, szeleteléshez és dielektromos szubsztrátum és laminátum rétegezéséhez használják. Mivel a CO2 lézer kimeneti teljesítménye nagyobb, mint a DPSS lézeré, a legtöbb esetben a CO2 lézert használják a dielektrikum feldolgozására. A CO2 lézert és az uv-dpss lézert gyakran együtt használják. Például, amikor mikrocsöveket fúr, először távolítsa el a rézréteget DPSS lézerrel, majd gyorsan fúrjon lyukakat a dielektromos rétegbe CO2 lézerrel, amíg meg nem jelenik a következő rézbevonatú réteg, majd ismételje meg a folyamatot.

Mivel maga az UV lézer hullámhossza nagyon rövid, az UV lézer által kibocsátott fényfolt finomabb, mint a CO2 lézeré, de bizonyos alkalmazásokban a CO2 lézer által előállított nagy átmérőjű fényfolt hasznosabb, mint az uv-dpss lézer. Például vágjon nagy felületű anyagokat, például hornyokat és tömböket, vagy fúrjon nagy lyukakat (átmérő nagyobb, mint 50) μ m) Kevesebb időt vesz igénybe a CO2 lézerrel történő feldolgozás. Általánosságban elmondható, hogy a rekesznyílás aránya 50 μ. Ha m nagy, a CO2 lézeres feldolgozás megfelelőbb, és a rekesznyílás kisebb, mint 50 μM, az uv-dpss lézer hatása jobb.