1 Lāzera stara pielietošana

Augsts blīvums PCB plāksne ir daudzslāņu struktūra, kas ir atdalīta ar izolācijas sveķiem, kas sajaukti ar stikla šķiedras materiāliem, un starp tiem ir ievietots vadošs vara folijas slānis. Pēc tam tas tiek laminēts un salīmēts. 1. attēlā parādīta 4 slāņu dēļa sadaļa. Lāzera apstrādes princips ir izmantot lāzera starus, lai fokusētu uz PCB virsmu, lai materiāls uzreiz izkausētu un iztvaicētu, veidojot mazus caurumus. Tā kā varš un sveķi ir divi dažādi materiāli, vara folijas kušanas temperatūra ir 1084°C, savukārt izolācijas sveķu kušanas temperatūra ir tikai 200-300°C. Tāpēc, izmantojot lāzera urbšanu, ir saprātīgi jāizvēlas un precīzi jākontrolē tādi parametri kā stara viļņa garums, režīms, diametrs un impulss.

1.1. Stara viļņa garuma un režīma ietekme uz apstrādi

Kādi ir lāzera apstrādes pielietojumi augsta blīvuma PCB ražošanā

1. attēls 4 slāņu PCB šķērsgriezuma skats

No 1. attēla redzams, ka lāzers vispirms apstrādā vara foliju, veicot perforāciju, un vara absorbcijas ātrums pret lāzeru palielinās, palielinoties viļņa garumam. YAG/UV lāzera absorbcijas ātrums no 351 līdz 355 m ir pat 70%. Parasto iespiedplašu perforēšanai var izmantot YAG/UV lāzera vai konformālās maskas metodi. Lai palielinātu augsta blīvuma PCB integrāciju, katrs vara folijas slānis ir tikai 18 μm, un sveķu substrātam zem vara folijas ir augsts oglekļa dioksīda lāzera absorbcijas ātrums (apmēram 82%), kas nodrošina apstākļus uzklāšanai. oglekļa dioksīda lāzera perforācija. Tā kā oglekļa dioksīda lāzera fotoelektriskās konversijas ātrums un apstrādes efektivitāte ir daudz augstāka nekā YAG/UV lāzeram, ja vien ir pietiekami daudz staru enerģijas un vara folija tiek apstrādāta, lai palielinātu lāzera absorbcijas ātrumu, oglekļa dioksīda lāzeram. var izmantot, lai tieši atvērtu PCB.

Lāzera stara šķērseniskā režīma režīmam ir liela ietekme uz lāzera diverģences leņķi un enerģijas izvadi. Lai iegūtu pietiekamu stara enerģiju, ir nepieciešams labs staru izvades režīms. Ideāls stāvoklis ir veidot zemas kārtas Gausa režīma izvadi, kā parādīts 2. attēlā. Tādā veidā var iegūt augstu enerģijas blīvumu, kas nodrošina priekšnoteikumu, lai stars būtu labi fokusēts uz objektīvu.

Kādi ir lāzera apstrādes pielietojumi augsta blīvuma PCB ražošanā

2. attēls Zemu izmaksu Gausa režīma enerģijas sadalījums

Zemas kārtas režīmu var iegūt, pārveidojot rezonatora parametrus vai uzstādot diafragmu. Lai gan diafragmas uzstādīšana samazina staru kūļa enerģijas izvadi, tā var ierobežot augstas pakāpes režīma lāzera dalību perforācijā un palīdzēt uzlabot mazā cauruma apaļumu. .

1.2 Mikroporu iegūšana

Pēc staru kūļa viļņa garuma un režīma izvēles, lai iegūtu ideālu caurumu uz PCB, ir jākontrolē vietas diametrs. Tikai tad, ja plankuma diametrs ir pietiekami mazs, enerģija var koncentrēties uz plāksnes ablāciju. Ir daudzi veidi, kā pielāgot vietas diametru, galvenokārt izmantojot sfērisku lēcu fokusēšanu. Kad Gausa režīma stars nonāk objektīvā, punkta diametru objektīva aizmugurējā fokusa plaknē var aptuveni aprēķināt ar šādu formulu:

D≈λF/(πd)

Formulā: F ir fokusa attālums; d ir Gausa stara punkta rādiuss, ko cilvēks projicē uz lēcas virsmas; λ ir lāzera viļņa garums.

No formulas var redzēt, ka jo lielāks ir krītošais diametrs, jo mazāks ir fokusētais punkts. Ja tiek apstiprināti citi apstākļi, fokusa attāluma saīsināšana veicina staru kūļa diametra samazināšanos. Tomēr pēc F saīsināšanas tiek samazināts arī attālums starp objektīvu un apstrādājamo priekšmetu. Urbšanas laikā uz lēcas virsmas var uzšļakstīties izdedži, kas ietekmēs urbšanas efektu un objektīva kalpošanas laiku. Šajā gadījumā objektīva sānos var uzstādīt palīgierīci un izmantot gāzi. Veiciet attīrīšanu.

1.3. Stara impulsa ietekme

Urbšanai tiek izmantots vairāku impulsu lāzers, un impulsa lāzera jaudas blīvumam jāsasniedz vismaz vara folijas iztvaikošanas temperatūra. Tā kā viena impulsa lāzera enerģija ir novājināta pēc sadedzināšanas caur vara foliju, pamata substrātu nevar efektīvi noņemt, un tiks izveidota situācija, kas parādīta 3.a attēlā, tā, ka nevar izveidot caurumu. Tomēr staru kūļa enerģija nedrīkst būt pārāk augsta, veicot caurumošanu, un enerģija ir pārāk augsta. Pēc vara folijas iespiešanās pamatnes ablācija būs pārāk liela, kā rezultātā izveidosies 3.b attēlā parādītā situācija, kas neveicina shēmas plates pēcapstrādi. Vislabāk ir veidot mikrocaurumus ar nedaudz konusveida caurumu rakstu, kā parādīts 3.c attēlā. Šis caurumu raksts var nodrošināt ērtības turpmākajam vara pārklājuma procesam.

Kādi ir lāzera apstrādes pielietojumi augsta blīvuma PCB ražošanā

3. attēls Caurumu veidi, kas apstrādāti ar dažādu enerģijas lāzeru palīdzību

Lai sasniegtu 3.c attēlā parādīto caurumu modeli, var izmantot impulsa lāzera viļņu formu ar priekšējo maksimumu (4. attēls). Lielāka impulsa enerģija priekšējā galā var noņemt vara foliju, un vairāki impulsi ar zemāku enerģiju aizmugurē var noņemt izolācijas substrātu un padarīt caurumu padziļināties līdz apakšējā vara folija.

Kādi ir lāzera apstrādes pielietojumi augsta blīvuma PCB ražošanā

4. attēls Impulsa lāzera viļņu forma

2 Lāzera staru efekts

Tā kā vara folijas un pamatnes materiāla īpašības ir ļoti atšķirīgas, lāzera stars un shēmas plates materiāls mijiedarbojas, radot dažādus efektus, kas būtiski ietekmē mikroporu apertūru, dziļumu un caurumu veidu.

2.1. Lāzera atstarošana un absorbcija

Lāzera un PCB mijiedarbība vispirms sākas no tā, ka krītošais lāzers tiek atspoguļots un absorbēts uz virsmas esošā vara folijā. Tā kā vara folijai ir ļoti zems infrasarkanā viļņa garuma oglekļa dioksīda lāzera absorbcijas ātrums, to ir grūti apstrādāt un efektivitāte ir ārkārtīgi zema. Absorbētā gaismas enerģijas daļa palielinās vara folijas materiāla brīvo elektronu kinētisko enerģiju, un lielākā daļa no tās tiks pārveidota vara folijas siltumenerģijā elektronu un kristāla režģu jeb jonu mijiedarbības rezultātā. Tas liecina, ka, uzlabojot sijas kvalitāti, ir nepieciešams veikt vara folijas virsmas priekšapstrādi. Vara folijas virsmu var pārklāt ar materiāliem, kas palielina gaismas absorbciju, lai palielinātu lāzera gaismas absorbcijas ātrumu.

2.2. Stara efekta loma

Lāzera apstrādes laikā gaismas stars izstaro vara folijas materiālu, un vara folija tiek uzkarsēta līdz iztvaikošanai, un tvaika temperatūra ir augsta, ko ir viegli sadalīt un jonizēt, tas ir, fotoinducēta plazma tiek ģenerēta ar gaismas ierosmi. . Fotoattēlu izraisītā plazma parasti ir materiāla tvaiku plazma. Ja enerģija, ko plazma pārraida uz sagatavi, ir lielāka par gaismas enerģijas zudumu, ko sagatave saņem plazmas absorbcijas rezultātā. Tā vietā plazma uzlabo lāzera enerģijas absorbciju apstrādājamā priekšmetā. Pretējā gadījumā plazma bloķē lāzeru un vājina lāzera absorbciju apstrādājamā priekšmetā. Oglekļa dioksīda lāzeriem fotoinducēta plazma var palielināt vara folijas absorbcijas ātrumu. Tomēr pārāk daudz plazmas izraisīs staru lūzumu, ejot cauri, kas ietekmēs cauruma pozicionēšanas precizitāti. Parasti lāzera jaudas blīvums tiek kontrolēts līdz atbilstošai vērtībai zem 107 W/cm2, kas var labāk kontrolēt plazmu.

Cauruma efektam ir ārkārtīgi svarīga loma gaismas enerģijas absorbcijas uzlabošanā lāzera urbšanas procesā. Lāzers turpina ablēt substrātu pēc sadedzināšanas caur vara foliju. Substrāts var absorbēt lielu gaismas enerģijas daudzumu, spēcīgi iztvaikot un izplesties, un radītais spiediens var būt. Izkausētais materiāls tiek izmests, veidojot mazus caurumus. Mazais caurums ir piepildīts arī ar fotoinducētu plazmu, un lāzera enerģiju, kas nonāk mazajā caurumā, var gandrīz pilnībā absorbēt cauruma sienas daudzkārtējie atspīdumi un plazmas darbība (5. attēls). Plazmas absorbcijas dēļ lāzera jaudas blīvums, kas iet caur mazo caurumu līdz mazā cauruma apakšai, samazināsies, un lāzera jaudas blīvums mazā cauruma apakšā ir būtisks, lai radītu noteiktu iztvaikošanas spiedienu, lai uzturētu noteiktu dziļumu. mazais caurums, kas nosaka apstrādes procesa iespiešanās dziļumu.

Kādi ir lāzera apstrādes pielietojumi augsta blīvuma PCB ražošanā

5. attēls Lāzera refrakcija caurumā

3 Secinājums

Lāzera apstrādes tehnoloģijas pielietošana var ievērojami uzlabot augsta blīvuma PCB mikrocauruļu urbšanas efektivitāti. Eksperimenti liecina, ka: ①Apvienojumā ar ciparu vadības tehnoloģiju vienā minūtē uz iespiedplates var apstrādāt vairāk nekā 30,000 75 mikrocaurumu, un diafragmas atvērums ir no 100 līdz 50; ② UV lāzera pielietošana var vēl vairāk padarīt atvērumu mazāku par XNUMX μm vai mazāku, kas rada apstākļus PCB plākšņu izmantošanas telpas tālākai paplašināšanai.