1 ლაზერის სხივის გამოყენება

მაღალი სიმკვრივის PCB დაფა არის მრავალშრიანი სტრუქტურა, რომელიც გამოყოფილია მინის ბოჭკოვანი მასალებით შერეული საიზოლაციო ფისით და მათ შორის ჩასმულია სპილენძის ფოლგის გამტარი ფენა. შემდეგ ხდება ლამინირება და შეკვრა. სურათი 1 გვიჩვენებს 4 ფენიანი დაფის მონაკვეთს. ლაზერული დამუშავების პრინციპია ლაზერის სხივების გამოყენება PCB-ის ზედაპირზე ფოკუსირებისთვის, რათა მყისიერად დნება და აორთქლდეს მასალა მცირე ხვრელების შესაქმნელად. ვინაიდან სპილენძი და ფისი ორი განსხვავებული მასალაა, სპილენძის ფოლგის დნობის ტემპერატურაა 1084°C, ხოლო საიზოლაციო ფისის დნობის ტემპერატურა მხოლოდ 200-300°C. ამიტომ, ლაზერული ბურღვის გამოყენებისას აუცილებელია გონივრულად შეარჩიოთ და ზუსტად აკონტროლოთ ისეთი პარამეტრები, როგორიცაა სხივის ტალღის სიგრძე, რეჟიმი, დიამეტრი და პულსი.

1.1 სხივის ტალღის სიგრძისა და რეჟიმის გავლენა დამუშავებაზე

რა არის ლაზერული დამუშავების გამოყენება მაღალი სიმკვრივის PCB წარმოებაში

სურათი 1 4-ფენიანი PCB-ის განივი ხედვა

სურათი 1-დან ჩანს, რომ ლაზერი პირველი ამუშავებს სპილენძის ფოლგას პერფორაციისას და სპილენძის შთანთქმის სიჩქარე ლაზერში იზრდება ტალღის სიგრძის მატებასთან ერთად. YAG/UV ლაზერის შთანთქმის სიჩქარე 351-დან 355 მ-მდე არის 70%. YAG/UV ლაზერის ან კონფორმული ნიღბის მეთოდის გამოყენება შესაძლებელია ჩვეულებრივი დაბეჭდილი დაფების პერფორაციისთვის. მაღალი სიმკვრივის PCB-ის ინტეგრაციის გაზრდის მიზნით, სპილენძის ფოლგის თითოეული ფენა არის მხოლოდ 18 μm, ხოლო სპილენძის ფოლგის ქვეშ მყოფი ფისოვანი სუბსტრატი აქვს ნახშირორჟანგის ლაზერის მაღალი შთანთქმის სიჩქარე (დაახლოებით 82%), რაც უზრუნველყოფს პირობებს გამოყენებისთვის. ნახშირორჟანგის ლაზერული პერფორაცია. იმის გამო, რომ ნახშირორჟანგის ლაზერის ფოტოელექტრული კონვერტაციის კოეფიციენტი და დამუშავების ეფექტურობა გაცილებით მაღალია, ვიდრე YAG/UV ლაზერის, რამდენადაც საკმარისია სხივის ენერგია და სპილენძის ფოლგა დამუშავებულია ლაზერის, ნახშირორჟანგის ლაზერის შთანთქმის სიჩქარის გაზრდის მიზნით. შეიძლება გამოყენებულ იქნას PCB-ის პირდაპირ გასახსნელად.

ლაზერის სხივის განივი რეჟიმის რეჟიმი დიდ გავლენას ახდენს ლაზერის დივერგენციის კუთხეზე და ენერგიის გამომუშავებაზე. საკმარისი სხივის ენერგიის მისაღებად აუცილებელია სხივის გამომავალი კარგი რეჟიმი. იდეალური მდგომარეობაა დაბალი რიგის გაუსიანი რეჟიმის გამომავალი ფორმირება, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 2. ამ გზით, მაღალი ენერგიის სიმკვრივის მიღება შეიძლება, რაც უზრუნველყოფს წინაპირობას, რომ სხივი კარგად იყოს ორიენტირებული ობიექტივზე.

რა არის ლაზერული დამუშავების გამოყენება მაღალი სიმკვრივის PCB წარმოებაში

ნახაზი 2 დაბალი ფასის გაუსიან რეჟიმში ენერგიის განაწილება

დაბალი რიგის რეჟიმის მიღება შესაძლებელია რეზონატორის პარამეტრების შეცვლით ან დიაფრაგმის დაყენებით. მიუხედავად იმისა, რომ დიაფრაგმის დაყენება ამცირებს სხივის ენერგიის გამომუშავებას, მას შეუძლია შეზღუდოს მაღალი რიგის რეჟიმის ლაზერი, მონაწილეობა მიიღოს პერფორაციაში და დაეხმაროს მცირე ხვრელის სიმრგვალების გაუმჯობესებას. .

1.2 მიკროფორების მიღება

სხივის ტალღის სიგრძისა და რეჟიმის შერჩევის შემდეგ, PCB-ზე იდეალური ხვრელის მისაღებად უნდა მოხდეს ლაქის დიამეტრის კონტროლი. მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ლაქის დიამეტრი საკმარისად მცირეა, ენერგია შეიძლება კონცენტრირებული იყოს ფირფიტის ამოღებაზე. ლაქის დიამეტრის კორექტირების მრავალი გზა არსებობს, ძირითადად სფერული ლინზების ფოკუსირების გზით. როდესაც გაუსის რეჟიმის სხივი შედის ობიექტივში, ლაქის დიამეტრი ლინზის უკანა ფოკალურ სიბრტყეზე შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულით:

D≈λF/(πd)

ფორმულაში: F არის ფოკუსური მანძილი; d არის გაუსის სხივის ლაქების რადიუსი, რომელიც პროეცირებულია ადამიანის მიერ ობიექტივის ზედაპირზე; λ არის ლაზერის ტალღის სიგრძე.

ფორმულიდან ჩანს, რომ რაც უფრო დიდია ინციდენტის დიამეტრი, მით უფრო მცირეა ფოკუსირებული ადგილი. როდესაც სხვა პირობები დადასტურებულია, ფოკუსური სიგრძის შემცირება ხელს უწყობს სხივის დიამეტრის შემცირებას. თუმცა, F-ის შემცირების შემდეგ, მანძილი ლინზასა და სამუშაო ნაწილს შორის ასევე მცირდება. ბურღვის დროს წიდა შეიძლება ჩამოიფრქვეს ლინზის ზედაპირზე, რაც იმოქმედებს ბურღვის ეფექტზე და ლინზის სიცოცხლეზე. ამ შემთხვევაში, დამხმარე მოწყობილობა შეიძლება დამონტაჟდეს ლინზის მხარეს და გამოიყენება გაზი. განახორციელეთ გაწმენდა.

1.3 სხივის პულსის გავლენა

ბურღვისთვის გამოიყენება მრავალპულსიანი ლაზერი და იმპულსური ლაზერის სიმძლავრის სიმჭიდროვე მინიმუმ უნდა მიაღწიოს სპილენძის ფოლგის აორთქლების ტემპერატურას. იმის გამო, რომ ერთიმპულსიანი ლაზერის ენერგია შესუსტდა სპილენძის ფოლგაში დაწვის შემდეგ, ქვემდებარე სუბსტრატი არ შეიძლება ეფექტურად განადგურდეს და ნახ. 3a-ში ნაჩვენები სიტუაცია შეიქმნება ისე, რომ ნახვრეტი ვერ წარმოიქმნება. ამასთან, დარტყმის დროს სხივის ენერგია არ უნდა იყოს ძალიან მაღალი, ხოლო ენერგია ძალიან მაღალია. სპილენძის ფოლგის შეღწევის შემდეგ, სუბსტრატის აბლაცია იქნება ძალიან დიდი, რაც გამოიწვევს 3b სურათზე ნაჩვენები სიტუაციას, რომელიც არ არის ხელსაყრელი მიკროსქემის დაფის შემდგომი დამუშავებისთვის. ყველაზე იდეალურია მიკრო ხვრელების ჩამოყალიბება ოდნავ შეკუმშული ხვრელების ნიმუშით, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 3c. ამ ხვრელის ნიმუში შეიძლება უზრუნველყოს მოხერხებულობა სპილენძის საფარის შემდგომი პროცესისთვის.

რა არის ლაზერული დამუშავების გამოყენება მაღალი სიმკვრივის PCB წარმოებაში

სურათი 3 სხვადასხვა ენერგეტიკული ლაზერების მიერ დამუშავებული ხვრელების ტიპები

სურათი 3c-ზე ნაჩვენები ხვრელის ნიმუშის მისაღწევად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას პულსირებული ლაზერული ტალღის ფორმა წინა მწვერვალით (სურათი 4). პულსის უფრო მაღალ ენერგიას წინა ბოლოში შეუძლია გაანადგუროს სპილენძის კილიტა, ხოლო მრავლობითი იმპულსები ქვედა ენერგიით უკანა ბოლოში შეიძლება გაანადგუროს საიზოლაციო სუბსტრატი და გახადოს ხვრელი გაღრმავდეს სპილენძის ქვედა კილიტამდე.

რა არის ლაზერული დამუშავების გამოყენება მაღალი სიმკვრივის PCB წარმოებაში

სურათი 4 პულსური ლაზერის ტალღის ფორმა

2 ლაზერის სხივის ეფექტი

იმის გამო, რომ სპილენძის ფოლგისა და სუბსტრატის მატერიალური თვისებები ძალიან განსხვავებულია, ლაზერის სხივი და მიკროსქემის დაფის მასალა ურთიერთქმედებენ სხვადასხვა ეფექტების წარმოქმნით, რაც მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს მიკროფორების დიაფრაგზე, სიღრმეზე და ხვრელების ტიპზე.

2.1 ლაზერის ასახვა და შთანთქმა

ლაზერსა და PCB-ს შორის ურთიერთქმედება ჯერ იწყება მას შემდეგ, რაც ლაზერი აირეკლება და შეიწოვება ზედაპირზე სპილენძის ფოლგის მიერ. იმის გამო, რომ სპილენძის ფოლგას აქვს ინფრაწითელი ტალღის სიგრძის ნახშირორჟანგის ლაზერის შთანთქმის ძალიან დაბალი მაჩვენებელი, მისი დამუშავება რთულია და ეფექტურობა უკიდურესად დაბალია. სინათლის ენერგიის აბსორბირებული ნაწილი გაზრდის სპილენძის ფოლგის მასალის თავისუფალ ელექტრონის კინეტიკურ ენერგიას და მისი უმეტესი ნაწილი გარდაიქმნება სპილენძის ფოლგის სითბოს ენერგიად ელექტრონებისა და კრისტალური გისოსების ან იონების ურთიერთქმედებით. ეს აჩვენებს, რომ სხივის ხარისხის გაუმჯობესებისას აუცილებელია სპილენძის ფოლგის ზედაპირზე წინასწარი დამუშავება. სპილენძის ფოლგის ზედაპირი შეიძლება იყოს დაფარული მასალებით, რომლებიც ზრდის სინათლის შთანთქმას ლაზერული სინათლის შთანთქმის სიჩქარის გაზრდის მიზნით.

2.2 სხივის ეფექტის როლი

ლაზერული დამუშავების დროს სინათლის სხივი ასხივებს სპილენძის ფოლგის მასალას, ხოლო სპილენძის ფოლგა თბება აორთქლებამდე, ხოლო ორთქლის ტემპერატურა მაღალია, რაც ადვილად იშლება და იონიზდება, ანუ ფოტოგამოწვეული პლაზმა წარმოიქმნება სინათლის აგზნების შედეგად. . ფოტო-ინდუცირებული პლაზმა ზოგადად არის მატერიალური ორთქლის პლაზმა. თუ პლაზმის მიერ სამუშაო ნაწილზე გადაცემული ენერგია მეტია სამუშაო ნაწილის მიერ მიღებული სინათლის ენერგიის დანაკარგზე, რომელიც გამოწვეულია პლაზმის შთანთქმით. ამის ნაცვლად, პლაზმა აძლიერებს ლაზერული ენერგიის შეწოვას სამუშაო ნაწილის მიერ. წინააღმდეგ შემთხვევაში, პლაზმა ბლოკავს ლაზერს და ასუსტებს ლაზერის შეწოვას სამუშაო ნაწილის მიერ. ნახშირორჟანგის ლაზერებისთვის, ფოტო ინდუცირებულ პლაზმას შეუძლია გაზარდოს სპილენძის ფოლგის შთანთქმის სიჩქარე. თუმცა, ძალიან ბევრი პლაზმა გამოიწვევს სხივის გარღვევას გავლისას, რაც გავლენას მოახდენს ხვრელის პოზიციონირების სიზუსტეზე. როგორც წესი, ლაზერის სიმძლავრის სიმკვრივე კონტროლდება 107 ვტ/სმ2-ზე ქვემოთ შესაბამის მნიშვნელობამდე, რაც უკეთ აკონტროლებს პლაზმას.

ქინძისთავის ეფექტი უაღრესად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს სინათლის ენერგიის შთანთქმის გაძლიერებაში ლაზერული ბურღვის პროცესში. ლაზერი აგრძელებს სუბსტრატის ამოღებას სპილენძის ფოლგაში დაწვის შემდეგ. სუბსტრატს შეუძლია შეიწოვოს დიდი რაოდენობით სინათლის ენერგია, ძალადობრივად აორთქლდეს და გაფართოვდეს, ხოლო წარმოქმნილი წნევა შეიძლება იყოს. გამდნარი მასალა იყრება პატარა ხვრელების წარმოქმნით. პატარა ხვრელი ასევე ივსება ფოტო-ინდუცირებული პლაზმით და პატარა ხვრელში შემავალი ლაზერული ენერგია თითქმის მთლიანად შეიწოვება ხვრელის კედლის მრავალჯერადი ანარეკლებით და პლაზმის მოქმედებით (სურათი 5). პლაზმური შთანთქმის გამო, ლაზერის სიმძლავრის სიმკვრივე, რომელიც გადის პატარა ხვრელში პატარა ხვრელის ფსკერზე, შემცირდება, ხოლო ლაზერის სიმძლავრის სიმკვრივე მცირე ხვრელის ბოლოში აუცილებელია გარკვეული აორთქლების წნევის შესაქმნელად, გარკვეული სიღრმის შესანარჩუნებლად. პატარა ხვრელი, რომელიც განსაზღვრავს დამუშავების პროცესის შეღწევადობის სიღრმეს.

რა არის ლაზერული დამუშავების გამოყენება მაღალი სიმკვრივის PCB წარმოებაში

სურათი 5 ლაზერული რეფრაქცია ხვრელში

3 დასკვნა

ლაზერული დამუშავების ტექნოლოგიის გამოყენებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს მაღალი სიმკვრივის PCB მიკრო ხვრელების ბურღვის ეფექტურობა. ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ: ① რიცხვითი კონტროლის ტექნოლოგიასთან ერთად, დაბეჭდილ დაფაზე წუთში შესაძლებელია 30,000-ზე მეტი მიკრო ხვრელების დამუშავება, ხოლო დიაფრაგმა 75-დან 100-მდეა; ② UV ლაზერის გამოყენებამ შეიძლება კიდევ უფრო გახადოს დიაფრაგმა 50μm-ზე ნაკლები ან ნაკლები, რაც ქმნის პირობებს PCB დაფების გამოყენების სივრცის შემდგომი გაფართოებისთვის.