1 Lazerio spindulio taikymas

Didelio tankio PCB plokštė yra daugiasluoksnė struktūra, kuri atskiriama izoliacine derva, sumaišyta su stiklo pluošto medžiagomis, o tarp jų įterpiamas laidus vario folijos sluoksnis. Tada jis laminuojamas ir suklijuojamas. 1 paveiksle parodyta 4 sluoksnių plokštės dalis. Apdorojimo lazeriu principas yra naudoti lazerio spindulius, kad būtų galima sutelkti dėmesį į PCB paviršių, kad medžiaga akimirksniu ištirptų ir išgaruotų, kad susidarytų mažos skylės. Kadangi varis ir derva yra dvi skirtingos medžiagos, vario folijos lydymosi temperatūra yra 1084 ° C, o izoliacinės dervos lydymosi temperatūra yra tik 200–300 ° C. Todėl, kai taikomas lazerinis gręžimas, būtina pagrįstai parinkti ir tiksliai valdyti tokius parametrus kaip pluošto bangos ilgis, režimas, skersmuo ir impulsas.

1.1 Spindulio bangos ilgio ir režimo įtaka apdorojimui

Kokie yra lazerinio apdorojimo pritaikymai didelio tankio PCB gamyboje

1 pav. 4 sluoksnių PCB skerspjūvio vaizdas

Iš 1 paveikslo matyti, kad lazeris pirmiausia apdoroja vario foliją perforuojant, o vario absorbcijos greitis į lazerį didėja didėjant bangos ilgiui. YAG/UV lazerio sugerties koeficientas nuo 351 iki 355 m yra net 70%. Įprastoms spausdintinėms plokštėms perforuoti galima naudoti YAG/UV lazerio arba konforminės kaukės metodą. Siekiant padidinti didelio tankio PCB integraciją, kiekvienas vario folijos sluoksnis yra tik 18 μm, o dervos substratas po vario folija turi didelį anglies dioksido lazerio sugerties greitį (apie 82%), o tai sudaro sąlygas naudoti anglies dioksido lazerio perforacija. Kadangi anglies dioksido lazerio fotoelektrinės konversijos greitis ir apdorojimo efektyvumas yra daug didesnis nei YAG/UV lazerio, tol, kol yra pakankamai spindulio energijos ir vario folija apdorojama, kad padidėtų lazerio, anglies dioksido lazerio, sugerties greitis. gali būti naudojamas tiesiogiai atidaryti PCB.

Lazerio spindulio skersinio režimo režimas turi didelę įtaką lazerio divergencijos kampui ir energijos išeigai. Norint gauti pakankamai pluošto energijos, būtina turėti gerą pluošto išvesties režimą. Ideali būsena yra sudaryti žemos eilės Gauso režimo išvestį, kaip parodyta 2 paveiksle. Tokiu būdu galima gauti didelį energijos tankį, kuris yra būtina sąlyga, kad spindulys būtų gerai sufokusuotas į objektyvą.

Kokie yra lazerinio apdorojimo pritaikymai didelio tankio PCB gamyboje

2 pav. Mažų sąnaudų Gauso režimo energijos paskirstymas

Žemos eilės režimą galima gauti pakeitus rezonatoriaus parametrus arba sumontavus diafragmą. Nors diafragmos montavimas sumažina spindulio energijos išeigą, ji gali apriboti aukšto lygio lazerio dalyvavimą perforacijoje ir padėti pagerinti mažos skylės apvalumą. .

1.2 Mikroporų gavimas

Pasirinkus pluošto bangos ilgį ir režimą, norint gauti idealią skylę ant PCB, reikia kontroliuoti taško skersmenį. Tik jei dėmės skersmuo yra pakankamai mažas, energija gali susikoncentruoti į plokštelės pašalinimą. Yra daug būdų reguliuoti taško skersmenį, daugiausia naudojant sferinį objektyvo fokusavimą. Kai Gauso režimo spindulys patenka į objektyvą, dėmės skersmenį objektyvo galinėje židinio plokštumoje galima apytiksliai apskaičiuoti pagal šią formulę:

D≈λF/(πd)

Formulėje: F yra židinio nuotolis; d – Gauso pluošto, kurį žmogus projektuoja ant lęšio paviršiaus, taško spindulys; λ yra lazerio bangos ilgis.

Iš formulės matyti, kad kuo didesnis kritimo skersmuo, tuo mažesnė fokusuota vieta. Kai patvirtinamos kitos sąlygos, židinio nuotolio sutrumpinimas padeda sumažinti spindulio skersmenį. Tačiau sutrumpėjus F, atstumas tarp objektyvo ir ruošinio taip pat sumažėja. Gręžimo metu ant lęšio paviršiaus gali išsitaškyti šlakai, o tai turės įtakos gręžimo efektui ir objektyvo tarnavimo laikui. Tokiu atveju objektyvo šone gali būti sumontuotas pagalbinis įtaisas ir naudojamos dujos. Atlikite valymą.

1.3 Spindulio impulso įtaka

Gręžimui naudojamas kelių impulsų lazeris, o impulsinio lazerio galios tankis turi siekti bent jau varinės folijos garavimo temperatūrą. Kadangi vieno impulso lazerio energija susilpnėjo po vario folijos išdegimo, apatinis substratas negali būti veiksmingai pašalintas ir susidarys tokia situacija, kaip parodyta 3a pav., todėl perėjimo anga nesusidarys. Tačiau perforuojant pluošto energija neturėtų būti per didelė, o energija yra per didelė. Po to, kai prasiskverbia vario folija, substrato abliacija bus per didelė, todėl susidarys 3b paveiksle parodyta situacija, kuri nėra palanki tolesniam plokštės apdorojimui. Idealiausia mikro skylutes formuoti su šiek tiek nusmailėjusiomis skylutėmis, kaip parodyta 3c pav. Šis skylių raštas gali būti patogus tolesniam vario dengimo procesui.

Kokie yra lazerinio apdorojimo pritaikymai didelio tankio PCB gamyboje

3 pav. Skylių tipai, apdoroti skirtingos energijos lazeriais

Norint pasiekti 3c paveiksle pavaizduotą skylės modelį, galima naudoti impulsinę lazerio bangos formą su priekine smaile (4 pav.). Didesnė impulsų energija priekiniame gale gali nuvalyti vario foliją, o keli impulsai su mažesne energija galiniame gale gali nuvalyti izoliacinį pagrindą ir padaryti skylę pagilinti iki apatinės varinės folijos.

Kokie yra lazerinio apdorojimo pritaikymai didelio tankio PCB gamyboje

4 pav. Impulsinio lazerio bangos forma

2 Lazerio spindulio efektas

Kadangi vario folijos ir pagrindo medžiagos savybės labai skiriasi, lazerio spindulys ir plokštės medžiaga sąveikauja, kad sukurtų įvairius efektus, kurie turi didelę įtaką mikroporų diafragmai, gyliui ir skylės tipui.

2.1 Lazerio atspindys ir sugertis

Lazerio ir PCB sąveika pirmiausia prasideda nuo krentančio lazerio, kurį atspindi ir sugeria ant paviršiaus esanti varinė folija. Kadangi vario folija turi labai mažą infraraudonųjų spindulių bangos ilgio anglies dioksido lazerio absorbcijos greitį, ją sunku apdoroti, o efektyvumas yra labai mažas. Sugerta šviesos energijos dalis padidins varinės folijos medžiagos laisvųjų elektronų kinetinę energiją, o didžioji jos dalis, sąveikaujant elektronams ir kristalinėms gardelėms arba jonams, bus paversta varinės folijos šilumos energija. Tai rodo, kad gerinant sijos kokybę, būtina atlikti išankstinį varinės folijos paviršiaus apdorojimą. Varinės folijos paviršius gali būti padengtas medžiagomis, kurios padidina šviesos sugertį, kad padidintų lazerio šviesos sugerties greitį.

2.2 Spindulio efekto vaidmuo

Apdorojant lazeriu, šviesos spindulys spinduliuoja vario folijos medžiagą, o vario folija kaitinama iki garavimo, o garo temperatūra yra aukšta, kurią lengva suskaidyti ir jonizuoti, tai yra, foto sukelta plazma generuojama šviesos sužadinimo būdu. . Fotografuota plazma paprastai yra medžiagos garų plazma. Jei plazmos į ruošinį perduodama energija yra didesnė už ruošinio gaunamos šviesos energijos nuostolius, atsirandančius dėl plazmos sugerties. Plazma pagerina lazerio energijos absorbciją ruošinyje. Priešingu atveju plazma blokuoja lazerį ir susilpnina lazerio absorbciją ruošinyje. Anglies dioksido lazeriuose foto sukelta plazma gali padidinti vario folijos absorbcijos greitį. Tačiau per daug plazmos pluoštas prasiskverbia pro jį, o tai turės įtakos skylės padėties nustatymo tikslumui. Paprastai lazerio galios tankis valdomas iki atitinkamos vertės, mažesnės nei 107 W/cm2, todėl galima geriau valdyti plazmą.

Smeigtuko efektas atlieka itin svarbų vaidmenį gerinant šviesos energijos sugertį lazerinio gręžimo procese. Lazeris ir toliau šalina substratą po to, kai išdega per vario foliją. Substratas gali sugerti daug šviesos energijos, smarkiai išgaruoti ir plėstis, o susidaręs slėgis gali būti. Išlydyta medžiaga išmetama, kad susidarytų mažos skylės. Mažoji skylė taip pat užpildyta fotoindukuota plazma, o į mažą skylutę patenkanti lazerio energija gali būti beveik visiškai sugerta dėl daugybinių skylės sienelės atspindžių ir plazmos veikimo (5 pav.). Dėl plazmos sugerties lazerio galios tankis, einantis per mažą skylę į mažos skylės apačią, sumažės, o lazerio galios tankis mažos skylės apačioje yra būtinas norint sukurti tam tikrą garavimo slėgį, kad būtų išlaikytas tam tikras gylis. maža skylė, kuri lemia apdirbimo proceso įsiskverbimo gylį.

Kokie yra lazerinio apdorojimo pritaikymai didelio tankio PCB gamyboje

5 pav. Lazerio refrakcija skylėje

3 Išvada

Lazerinio apdorojimo technologijos taikymas gali labai pagerinti didelio tankio PCB mikro skylių gręžimo efektyvumą. Eksperimentai rodo, kad: ①Sujungus su skaitmeninio valdymo technologija, spausdintinėje plokštėje per minutę galima apdoroti daugiau nei 30,000 75 mikroskylių, o diafragma yra nuo 100 iki 50; ② UV lazerio taikymas gali dar labiau sumažinti diafragmą nei XNUMX μm, o tai sudaro sąlygas toliau išplėsti PCB plokščių naudojimo erdvę.