1 लेसर बीमचा वापर

उच्च घनता पीसीबी बोर्ड ही एक बहु-स्तर रचना आहे, जी काचेच्या फायबर सामग्रीमध्ये मिसळलेल्या इन्सुलेट रेझिनद्वारे विभक्त केली जाते आणि त्यांच्यामध्ये कॉपर फॉइलचा प्रवाहकीय थर घातला जातो. मग ते लॅमिनेटेड आणि बाँड केले जाते. आकृती 1 4-लेयर बोर्डचा एक विभाग दर्शविते. लेसर प्रक्रियेचे तत्व म्हणजे पीसीबीच्या पृष्ठभागावर लक्ष केंद्रित करण्यासाठी लेसर बीम वापरणे आणि सामग्री त्वरित वितळणे आणि लहान छिद्रे तयार करणे. तांबे आणि राळ हे दोन भिन्न पदार्थ असल्याने, तांबे फॉइलचे वितळण्याचे तापमान 1084°C असते, तर इन्सुलेट रेझिनचे वितळण्याचे तापमान केवळ 200-300°C असते. म्हणून, लेसर ड्रिलिंग लागू केल्यावर बीम तरंगलांबी, मोड, व्यास आणि नाडी यांसारखे मापदंड वाजवीपणे निवडणे आणि अचूकपणे नियंत्रित करणे आवश्यक आहे.

1.1 प्रक्रियेवर बीम तरंगलांबी आणि मोडचा प्रभाव

हाय-डेन्सिटी पीसीबी मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये लेसर प्रोसेसिंगचे कोणते ऍप्लिकेशन आहेत

आकृती 1 4-लेयर पीसीबीचे क्रॉस-सेक्शनल व्ह्यू

आकृती 1 वरून असे दिसून येते की लेसर प्रथम छिद्र करतेवेळी तांबे फॉइलवर प्रक्रिया करतो आणि तरंगलांबीच्या वाढीसह लेसरमध्ये तांबेचे शोषण दर वाढते. YAG/UV लेसर शोषण दर 351 ते 355 मीटर 70% इतका जास्त आहे. YAG/UV लेसर किंवा कॉन्फॉर्मल मास्क पद्धत सामान्य मुद्रित बोर्ड छिद्र करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते. उच्च-घनता पीसीबीचे एकत्रीकरण वाढविण्यासाठी, तांबे फॉइलचा प्रत्येक थर फक्त 18μm आहे आणि तांबे फॉइलच्या खाली असलेल्या राळ सब्सट्रेटमध्ये कार्बन डायऑक्साइड लेसरचा उच्च शोषण दर (सुमारे 82%) आहे, जो अनुप्रयोगासाठी अटी प्रदान करतो. कार्बन डायऑक्साइड लेसर छिद्र. कारण कार्बन डायऑक्साइड लेसरचा फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दर आणि प्रक्रिया कार्यक्षमता YAG/UV लेसरपेक्षा खूप जास्त आहे, जोपर्यंत पुरेशी बीम ऊर्जा असते आणि कॉपर फॉइलवर प्रक्रिया केली जाते तोपर्यंत लेसरचा शोषण दर वाढतो, कार्बन डायऑक्साइड लेसर पीसीबी थेट उघडण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो.

लेसर बीमच्या ट्रान्सव्हर्स मोड मोडचा लेसरच्या विचलन कोन आणि ऊर्जा उत्पादनावर मोठा प्रभाव असतो. पुरेशी बीम ऊर्जा मिळविण्यासाठी, चांगला बीम आउटपुट मोड असणे आवश्यक आहे. आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे कमी-ऑर्डर गॉसियन मोड आउटपुट तयार करणे ही आदर्श स्थिती आहे. अशा प्रकारे, उच्च ऊर्जा घनता प्राप्त केली जाऊ शकते, जी लेन्सवर बीमचे लक्ष केंद्रित करण्यासाठी एक पूर्व शर्त प्रदान करते.

हाय-डेन्सिटी पीसीबी मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये लेसर प्रोसेसिंगचे कोणते ऍप्लिकेशन आहेत

आकृती 2 कमी किमतीचे गॉसियन मोड ऊर्जा वितरण

रेझोनेटरच्या पॅरामीटर्समध्ये बदल करून किंवा डायाफ्राम स्थापित करून लो-ऑर्डर मोड मिळवता येतो. डायाफ्रामच्या स्थापनेमुळे बीम उर्जेचे उत्पादन कमी होत असले तरी, ते उच्च-ऑर्डर मोड लेसरला छिद्रामध्ये भाग घेण्यास मर्यादित करू शकते आणि लहान छिद्राची गोलाई सुधारण्यास मदत करू शकते. .

1.2 मायक्रोपोरेस मिळवणे

बीमची तरंगलांबी आणि मोड निवडल्यानंतर, पीसीबीवर एक आदर्श छिद्र मिळविण्यासाठी, स्पॉटचा व्यास नियंत्रित करणे आवश्यक आहे. जर स्पॉटचा व्यास पुरेसा लहान असेल तरच उर्जा प्लेट मिटवण्यावर लक्ष केंद्रित करू शकते. स्पॉट व्यास समायोजित करण्याचे अनेक मार्ग आहेत, प्रामुख्याने गोलाकार लेन्स फोकसिंगद्वारे. जेव्हा गॉसियन मोड बीम लेन्समध्ये प्रवेश करतो, तेव्हा लेन्सच्या मागील फोकल प्लेनवरील स्पॉट व्यासाची अंदाजे खालील सूत्राने गणना केली जाऊ शकते:

D≈λF/(πd)

सूत्रामध्ये: F ही फोकल लांबी आहे; d ही लेन्सच्या पृष्ठभागावर एखाद्या व्यक्तीने प्रक्षेपित केलेली गॉसियन बीमची स्पॉट त्रिज्या आहे; λ ही लेसर तरंगलांबी आहे.

हे सूत्रावरून पाहिले जाऊ शकते की घटनेचा व्यास जितका मोठा असेल तितका फोकस केलेला स्पॉट लहान असेल. जेव्हा इतर परिस्थितींची पुष्टी केली जाते, तेव्हा फोकल लांबी कमी करणे बीमचा व्यास कमी करण्यासाठी अनुकूल असते. तथापि, F लहान केल्यानंतर, लेन्स आणि वर्कपीसमधील अंतर देखील कमी केले जाते. ड्रिलिंग दरम्यान लेन्सच्या पृष्ठभागावर स्लॅग स्प्लॅश होऊ शकतो, ज्यामुळे ड्रिलिंग प्रभाव आणि लेन्सचे आयुष्य प्रभावित होईल. या प्रकरणात, लेन्सच्या बाजूला एक सहायक उपकरण स्थापित केले जाऊ शकते आणि गॅस वापरला जातो. शुद्धीकरण करा.

1.3 बीम पल्सचा प्रभाव

ड्रिलिंगसाठी मल्टी-पल्स लेसर वापरला जातो आणि स्पंदित लेसरची उर्जा घनता कमीतकमी तांबे फॉइलच्या बाष्पीभवन तापमानापर्यंत पोहोचली पाहिजे. कॉपर फॉइलमधून जाळल्यानंतर सिंगल-पल्स लेसरची उर्जा कमकुवत झाल्यामुळे, अंतर्निहित सब्सट्रेट प्रभावीपणे कमी करता येत नाही आणि अंजीर 3a मध्ये दर्शविलेली परिस्थिती तयार होईल, ज्यामुळे व्हाया होल तयार होऊ शकत नाही. तथापि, पंचिंग करताना बीमची ऊर्जा खूप जास्त नसावी आणि ऊर्जा खूप जास्त असेल. तांबे फॉइलमध्ये प्रवेश केल्यानंतर, सब्सट्रेटचे पृथक्करण खूप मोठे असेल, परिणामी आकृती 3b मध्ये दर्शविलेली परिस्थिती आहे, जी सर्किट बोर्डच्या पोस्ट-प्रोसेसिंगसाठी अनुकूल नाही. अंजीर 3c मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे किंचित टॅपर्ड होल पॅटर्नसह सूक्ष्म-छिद्र तयार करणे सर्वात आदर्श आहे. हा भोक नमुना त्यानंतरच्या कॉपर-प्लेटिंग प्रक्रियेसाठी सोयी प्रदान करू शकतो.

हाय-डेन्सिटी पीसीबी मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये लेसर प्रोसेसिंगचे कोणते ऍप्लिकेशन आहेत

आकृती 3 वेगवेगळ्या ऊर्जा लेसरद्वारे प्रक्रिया केलेले छिद्र प्रकार

आकृती 3c मध्ये दर्शविलेल्या छिद्राचा नमुना साध्य करण्यासाठी, समोरच्या शिखरासह स्पंदित लेसर वेव्हफॉर्म वापरला जाऊ शकतो (आकृती 4). पुढच्या टोकाला असलेली उच्च नाडी उर्जा तांबे फॉइलला कमी करू शकते आणि मागील टोकाला कमी उर्जेसह अनेक डाळी इन्सुलेटिंग सब्सट्रेट कमी करू शकतात आणि खालच्या तांब्याच्या फॉइलपर्यंत छिद्र खोल करू शकतात.

हाय-डेन्सिटी पीसीबी मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये लेसर प्रोसेसिंगचे कोणते ऍप्लिकेशन आहेत

आकृती 4 पल्स लेसर वेव्हफॉर्म

2 लेसर बीम प्रभाव

कॉपर फॉइल आणि सब्सट्रेटचे भौतिक गुणधर्म खूप भिन्न असल्यामुळे, लेसर बीम आणि सर्किट बोर्ड सामग्री विविध प्रकारचे प्रभाव निर्माण करण्यासाठी परस्परसंवाद करतात, ज्याचा छिद्र, खोली आणि सूक्ष्म छिद्रांच्या प्रकारावर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो.

2.1 लेसरचे प्रतिबिंब आणि शोषण

लेसर आणि PCB यांच्यातील परस्परसंवाद प्रथम घटना लेसरच्या पृष्ठभागावरील तांब्याच्या फॉइलद्वारे परावर्तित आणि शोषल्यापासून सुरू होतो. कॉपर फॉइलमध्ये इन्फ्रारेड तरंगलांबी कार्बन डायऑक्साइड लेसरचे शोषण दर खूपच कमी असल्याने, त्यावर प्रक्रिया करणे कठीण आहे आणि कार्यक्षमता अत्यंत कमी आहे. प्रकाश उर्जेचा शोषलेला भाग तांबे फॉइल सामग्रीची मुक्त इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा वाढवेल आणि त्यातील बहुतेक भाग इलेक्ट्रॉन आणि क्रिस्टल जाळी किंवा आयन यांच्या परस्परसंवादाद्वारे तांबे फॉइलच्या उष्णता उर्जेमध्ये रूपांतरित होईल. हे दर्शविते की बीमची गुणवत्ता सुधारताना, तांबे फॉइलच्या पृष्ठभागावर पूर्व-उपचार करणे आवश्यक आहे. कॉपर फॉइलच्या पृष्ठभागावर लेसर प्रकाशाचे शोषण दर वाढविण्यासाठी प्रकाश शोषण वाढवणाऱ्या सामग्रीसह लेपित केले जाऊ शकते.

2.2 बीम प्रभावाची भूमिका

लेसर प्रक्रियेदरम्यान, प्रकाश किरण तांबे फॉइल सामग्रीचे विकिरण करते, आणि तांबे फॉइल वाष्पीकरणासाठी गरम केले जाते, आणि वाफेचे तापमान जास्त असते, जे खंडित करणे आणि आयनीकरण करणे सोपे आहे, म्हणजेच, प्रकाश उत्तेजनामुळे फोटो-प्रेरित प्लाझ्मा तयार होतो. . फोटो-प्रेरित प्लाझ्मा हा सामान्यतः भौतिक वाफेचा प्लाझ्मा असतो. जर प्लाझ्माद्वारे वर्कपीसमध्ये प्रसारित होणारी ऊर्जा प्लाझ्मा शोषून घेतल्याने वर्कपीसद्वारे प्राप्त झालेल्या प्रकाश उर्जेच्या नुकसानापेक्षा जास्त असेल. प्लाझ्मा त्याऐवजी वर्कपीसद्वारे लेसर उर्जेचे शोषण वाढवते. अन्यथा, प्लाझ्मा लेसरला अवरोधित करते आणि वर्कपीसद्वारे लेसरचे शोषण कमकुवत करते. कार्बन डायऑक्साइड लेसरसाठी, फोटो-प्रेरित प्लाझ्मा तांबे फॉइलचे शोषण दर वाढवू शकतो. तथापि, खूप जास्त प्लाझ्मा मधून जात असताना बीम अपवर्तित होण्यास कारणीभूत ठरेल, ज्यामुळे छिद्राच्या स्थिती अचूकतेवर परिणाम होईल. सामान्यतः, लेसर पॉवर डेन्सिटी 107 W/cm2 च्या खाली असलेल्या योग्य मूल्यापर्यंत नियंत्रित केली जाते, ज्यामुळे प्लाझ्मा अधिक चांगल्या प्रकारे नियंत्रित करता येतो.

लेसर ड्रिलिंग प्रक्रियेत प्रकाश ऊर्जेचे शोषण वाढविण्यात पिनहोल प्रभाव अत्यंत महत्त्वाची भूमिका बजावतो. तांब्याच्या फॉइलमधून जाळल्यानंतर लेसर सब्सट्रेट खाली करणे सुरू ठेवते. सब्सट्रेट मोठ्या प्रमाणात प्रकाश ऊर्जा शोषू शकते, हिंसकपणे बाष्पीभवन आणि विस्तारित होऊ शकते आणि निर्माण होणारा दबाव असू शकतो वितळलेली सामग्री लहान छिद्रे तयार करण्यासाठी बाहेर फेकली जाते. लहान छिद्र देखील फोटो-प्रेरित प्लाझ्माने भरलेले आहे, आणि लहान छिद्रामध्ये प्रवेश करणारी लेसर ऊर्जा भोक भिंतीच्या एकाधिक प्रतिबिंब आणि प्लाझ्माच्या क्रियेद्वारे जवळजवळ पूर्णपणे शोषली जाऊ शकते (आकृती 5). प्लाझ्मा शोषणामुळे, लहान छिद्रातून लहान छिद्राच्या तळाशी जाणारी लेसर उर्जा घनता कमी होईल आणि विशिष्ट खोली राखण्यासाठी विशिष्ट बाष्पीभवन दाब निर्माण करण्यासाठी लहान छिद्राच्या तळाशी लेसर उर्जा घनता आवश्यक आहे. लहान छिद्र, जे मशीनिंग प्रक्रियेची आत प्रवेश करण्याची खोली ठरवते.

हाय-डेन्सिटी पीसीबी मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये लेसर प्रोसेसिंगचे कोणते ऍप्लिकेशन आहेत

आकृती 5 भोक मध्ये लेसर अपवर्तन

एक्सएनयूएमएक्स निष्कर्ष

लेसर प्रक्रिया तंत्रज्ञानाचा वापर उच्च-घनता असलेल्या PCB सूक्ष्म-छिद्रांच्या ड्रिलिंग कार्यक्षमतेत मोठ्या प्रमाणात सुधारणा करू शकतो. प्रयोग दर्शवितात की: ①संख्यात्मक नियंत्रण तंत्रज्ञानासह, मुद्रित बोर्डवर प्रति मिनिट 30,000 पेक्षा जास्त सूक्ष्म-छिद्रांवर प्रक्रिया केली जाऊ शकते आणि छिद्र 75 आणि 100 च्या दरम्यान आहे; ② UV लेसरच्या वापरामुळे छिद्र 50μm पेक्षा कमी किंवा लहान होऊ शकते, ज्यामुळे PCB बोर्डांच्या वापराच्या जागेचा विस्तार करण्यासाठी परिस्थिती निर्माण होते.