1 Лазер сәулесін қолдану

Жоғары тығыздық ПХД кеңесі шыны талшықты материалдармен араласқан оқшаулағыш шайырмен бөлінген және олардың арасына мыс фольгасының өткізгіш қабаты салынған көп қабатты құрылым. Содан кейін ол ламинатталған және жабыстырылған. 1-суретте 4 қабатты тақтаның кесіндісі көрсетілген. Лазерлік өңдеу принципі – шағын тесіктерді қалыптастыру үшін материалды лезде балқыту және буландыру үшін ПХД бетіне фокустау үшін лазер сәулелерін пайдалану. Мыс пен шайыр екі түрлі материал болғандықтан, мыс фольгасының балқу температурасы 1084°С, ал оқшаулағыш шайырдың балқу температурасы небәрі 200-300°С. Сондықтан лазерлік бұрғылау қолданылған кезде сәуленің толқын ұзындығы, режимі, диаметрі және импульсі сияқты параметрлерді ақылға қонымды таңдау және дәл бақылау қажет.

1.1 Өңдеуге сәуленің толқын ұзындығы мен режимінің әсері

Жоғары тығыздықтағы ПХД өндірісінде лазерлік өңдеудің қандай қолданбалары бар

1-сурет 4-қабатты ПХД көлденең қимасының көрінісі

1-суреттен мыс фольгасын перфорациялау кезінде бірінші болып лазер өңдейтінін және толқын ұзындығының ұлғаюына қарай мыстың лазерге сіңіру жылдамдығы жоғарылайтынын көруге болады. 351-ден 355 м-ге дейінгі YAG/УК-лазерді сіңіру жылдамдығы 70% жетеді. Кәдімгі баспа тақталарын перфорациялау үшін YAG/УК лазері немесе конформды маска әдісін қолдануға болады. Тығыздығы жоғары ПХД интеграциясын арттыру үшін мыс фольгасының әрбір қабаты небәрі 18 мкм құрайды, ал мыс фольгасының астындағы шайырлы субстрат көміртегі диоксиді лазерінің жоғары сіңіру жылдамдығына ие (шамамен 82%), бұл қолдану жағдайларын қамтамасыз етеді. көміртегі диоксиді лазерінің перфорациясы. Көмірқышқылды лазердің фотоэлектрлік түрлендіру жылдамдығы және өңдеу тиімділігі YAG/УК лазеріне қарағанда әлдеқайда жоғары болғандықтан, сәуленің энергиясы жеткілікті болса және мыс фольгасы оның лазердің, көмірқышқыл газының сіңіру жылдамдығын арттыру үшін өңделсе. тікелей PCB ашу үшін пайдалануға болады.

Лазер сәулесінің көлденең режимі лазердің дивергенция бұрышына және энергия шығысына үлкен әсер етеді. Сәуленің жеткілікті энергиясын алу үшін жақсы сәуле шығару режимі болуы керек. Идеал күй 2-суретте көрсетілгендей төменгі ретті Гаусс режимінің шығысын қалыптастыру болып табылады. Осылайша, сәуленің линзаға жақсы бағытталған болуы үшін алғы шартты қамтамасыз ететін жоғары энергия тығыздығын алуға болады.

Жоғары тығыздықтағы ПХД өндірісінде лазерлік өңдеудің қандай қолданбалары бар

2-сурет Төмен шығынды Гаусс режиміндегі энергияны бөлу

Төмен ретті режимді резонатордың параметрлерін өзгерту немесе диафрагманы орнату арқылы алуға болады. Диафрагманы орнату сәулелік энергияның шығысын азайтса да, ол перфорацияға қатысу үшін жоғары ретті режимдегі лазерді шектей алады және шағын тесіктің дөңгелектігін жақсартуға көмектеседі. .

1.2 Микрокеуектерді алу

Сәуленің толқын ұзындығы мен режимі таңдалғаннан кейін, ПХД-да тамаша тесік алу үшін нүктенің диаметрін бақылау керек. Дақтың диаметрі жеткілікті кішкентай болса ғана, энергия пластинаны тазартуға шоғырлануы мүмкін. Дақтың диаметрін реттеудің көптеген жолдары бар, негізінен сфералық линзаларды фокустау арқылы. Гаусс режимінің сәулесі линзаға түскенде, линзаның артқы фокустық жазықтығындағы нүктенің диаметрін шамамен келесі формуламен есептеуге болады:

D≈λF/(πd)

Формулада: F – фокус аралығы; d – линза бетіне адам түсіретін гаусс сәулесінің нүктелік радиусы; λ – лазердің толқын ұзындығы.

Формуладан көрінетіндей, түсу диаметрі неғұрлым үлкен болса, фокусталған нүкте соғұрлым аз болады. Басқа шарттар расталған кезде, фокустық қашықтықты қысқарту сәуленің диаметрін азайтуға қолайлы. Дегенмен, F қысқартылғаннан кейін линза мен дайындама арасындағы қашықтық та азаяды. Бұрғылау кезінде шлак линзаның бетіне шашырауы мүмкін, бұл бұрғылау әсеріне және линзаның қызмет ету мерзіміне әсер етеді. Бұл жағдайда линзаның бүйіріне қосалқы құрылғыны орнатуға болады және газ қолданылады. Тазартуды орындаңыз.

1.3 Сәулелік импульстің әсері

Бұрғылау үшін көп импульстік лазер қолданылады және импульстік лазердің қуат тығыздығы кем дегенде мыс фольгасының булану температурасына жетуі керек. Бір импульстік лазердің энергиясы мыс фольга арқылы жанғаннан кейін әлсірегендіктен, астындағы субстрат тиімді түрде жойылмайды және 3a-суретте көрсетілген жағдай қалыптасады, осылайша өткізгіш саңылау пайда болмайды. Бірақ соғу кезінде сәуленің энергиясы тым жоғары болмауы керек, ал энергиясы тым жоғары. Мыс фольгасы енгеннен кейін субстраттың абляциясы тым үлкен болады, нәтижесінде 3b-суретте көрсетілген жағдай пайда болады, бұл схема платасын кейінгі өңдеуге қолайлы емес. 3c-суретте көрсетілгендей сәл тарылтылған саңылау үлгісімен микро саңылауларды жасау өте қолайлы. Бұл саңылау үлгісі кейінгі мыс жалату процесіне ыңғайлылық береді.

Жоғары тығыздықтағы ПХД өндірісінде лазерлік өңдеудің қандай қолданбалары бар

3-сурет Әртүрлі энергетикалық лазерлермен өңделген тесік түрлері

3c-суретте көрсетілген тесік үлгісіне қол жеткізу үшін алдыңғы шыңы бар импульстік лазерлік толқын пішінін пайдалануға болады (4-сурет). Алдыңғы жағындағы жоғары импульс энергиясы мыс фольганы әлсіретуі мүмкін, ал артқы жағындағы энергиясы төмен бірнеше импульстар оқшаулағыш негізді жұлып, төменгі мыс фольгаға дейін тесікті тереңдетуі мүмкін.

Жоғары тығыздықтағы ПХД өндірісінде лазерлік өңдеудің қандай қолданбалары бар

4-сурет Импульстік лазердің толқын пішіні

2 Лазер сәулесінің әсері

Мыс фольгасы мен субстраттың материалдық қасиеттері өте әртүрлі болғандықтан, лазер сәулесі мен схема материалы микрокеуектердің саңылауларына, тереңдігіне және саңылау түріне маңызды әсер ететін әртүрлі әсерлерді жасау үшін өзара әрекеттеседі.

2.1 Лазердің шағылысу және жұтуы

Лазер мен ПХД арасындағы өзара әрекеттесу алдымен түскен лазердің бетіндегі мыс фольгамен шағылысып, сіңірілуінен басталады. Мыс фольгасының инфрақызыл толқын ұзындығы көміртегі диоксиді лазерінің сіңіру жылдамдығы өте төмен болғандықтан, оны өңдеу қиын және тиімділігі өте төмен. Жарық энергиясының жұтылған бөлігі мыс фольга материалының бос электрон кинетикалық энергиясын арттырады және оның көп бөлігі электрондар мен кристалдық торлардың немесе иондардың өзара әрекеттесуі арқылы мыс фольгасының жылу энергиясына айналады. Бұл сәуленің сапасын жақсарта отырып, мыс фольгасының бетіне алдын ала өңдеуді жүргізу қажет екенін көрсетеді. Мыс фольгасының бетін лазер сәулесін сіңіру жылдамдығын арттыру үшін жарықты сіңіруді арттыратын материалдармен жабуға болады.

2.2 Сәулелік әсердің рөлі

Лазерлік өңдеу кезінде жарық сәулесі мыс фольга материалын сәулелендіреді, ал мыс фольгасы булануға дейін қызады, ал бу температурасы жоғары, ол оңай ыдырайды және иондалады, яғни фотоиндукцияланған плазма жарықтың қозуынан пайда болады. . Фотоиндукцияланған плазма негізінен материал буының плазмасы болып табылады. Егер плазма арқылы дайындамаға берілетін энергия плазманың жұтылуынан болатын дайындаманың алатын жарық энергиясының жоғалуынан көп болса. Оның орнына плазма дайындаманың лазер энергиясын сіңіруін күшейтеді. Әйтпесе, плазма лазерді блоктайды және лазердің дайындама арқылы сіңірілуін әлсіретеді. Көмірқышқыл газы лазерлері үшін фото-индукцияланған плазма мыс фольгасының сіңіру жылдамдығын арттыра алады. Дегенмен, тым көп плазма өту кезінде сәуленің сынуына әкеледі, бұл тесіктің орналасу дәлдігіне әсер етеді. Әдетте, лазер қуатының тығыздығы плазманы жақсырақ басқара алатын 107 Вт/см2 төмен тиісті мәнге дейін бақыланады.

Лазерлік бұрғылау процесінде жарық энергиясын жұтуды жақсартуда түйреуіш әсері өте маңызды рөл атқарады. Лазер мыс фольга арқылы жанып болғаннан кейін субстратты жоюды жалғастырады. Субстрат жарық энергиясының үлкен мөлшерін сіңіріп, қатты булануы және кеңеюі мүмкін және пайда болатын қысым болуы мүмкін Балқытылған материал кішкентай тесіктер жасау үшін лақтырылады. Кішкентай саңылау да фотоиндукцияланған плазмамен толтырылады, ал кішкентай тесікке түсетін лазер энергиясы тесік қабырғасының бірнеше рет шағылысуымен және плазманың әрекетімен толығымен дерлік сіңірілуі мүмкін (5-сурет). Плазма сіңіруіне байланысты кішкентай тесік арқылы шағын тесіктің түбіне өтетін лазер қуатының тығыздығы төмендейді, ал кішкене тесіктің түбіндегі лазер қуатының тығыздығы белгілі бір тереңдікті сақтау үшін белгілі бір булану қысымын жасау үшін маңызды. өңдеу процесінің ену тереңдігін анықтайтын шағын тесік.

Жоғары тығыздықтағы ПХД өндірісінде лазерлік өңдеудің қандай қолданбалары бар

5-сурет Саңылаудағы лазердің сынуы

3 Қорытынды

Лазерлік өңдеу технологиясын қолдану жоғары тығыздықтағы ПХД микро саңылауларын бұрғылау тиімділігін айтарлықтай жақсарта алады. Тәжірибе көрсеткендей: ①Сандық басқару технологиясымен біріктірілгенде, баспа тақтасында минутына 30,000 75-нан астам микро-тесіктерді өңдеуге болады, ал апертура 100 пен 50 арасында; ② Ультракүлгін лазерді қолдану апертураны одан әрі XNUMX мкм немесе одан кішірек ете алады, бұл ПХД платаларын пайдалану кеңістігін одан әрі кеңейту үшін жағдай жасайды.