1 Penggunaan pancaran laser

Ketumpatan tinggi Lembaga BPA adalah struktur berbilang lapisan, yang dipisahkan oleh resin penebat bercampur dengan bahan gentian kaca, dan lapisan konduktif kerajang tembaga dimasukkan di antara mereka. Kemudian ia dilaminasi dan diikat. Rajah 1 menunjukkan bahagian papan 4 lapisan. Prinsip pemprosesan laser adalah menggunakan pancaran laser untuk memfokus pada permukaan PCB untuk mencairkan dan mengewapkan bahan dengan serta-merta untuk membentuk lubang kecil. Oleh kerana kuprum dan resin adalah dua bahan yang berbeza, suhu lebur kerajang kuprum ialah 1084°C, manakala suhu lebur resin penebat hanyalah 200-300°C. Oleh itu, adalah perlu untuk memilih dan mengawal parameter secara munasabah seperti panjang gelombang rasuk, mod, diameter, dan nadi apabila penggerudian laser digunakan.

1.1 Pengaruh panjang gelombang rasuk dan mod ke atas pemprosesan

Apakah aplikasi pemprosesan laser dalam pembuatan PCB berketumpatan tinggi

Rajah 1 Pandangan keratan rentas PCB 4 lapisan

Ia boleh dilihat dari Rajah 1 bahawa laser pertama kali memproses kerajang kuprum apabila berlubang, dan kadar penyerapan kuprum ke laser meningkat dengan peningkatan panjang gelombang. Kadar penyerapan laser YAG/UV 351 hingga 355 m adalah setinggi 70%. Kaedah laser YAG/UV atau topeng konformal boleh digunakan untuk menebuk papan bercetak biasa. Untuk meningkatkan penyepaduan PCB berketumpatan tinggi, setiap lapisan kerajang tembaga hanya 18μm, dan substrat resin di bawah kerajang tembaga mempunyai kadar penyerapan laser karbon dioksida yang tinggi (kira-kira 82%), yang menyediakan syarat untuk permohonan itu. penembusan laser karbon dioksida. Oleh kerana kadar penukaran fotoelektrik dan kecekapan pemprosesan laser karbon dioksida jauh lebih tinggi daripada laser YAG/UV, selagi terdapat tenaga rasuk yang mencukupi dan kerajang tembaga diproses untuk meningkatkan kadar penyerapan laser, laser karbon dioksida boleh digunakan untuk terus membuka PCB.

Mod mod melintang pancaran laser mempunyai pengaruh yang besar pada sudut perbezaan dan output tenaga laser. Untuk mendapatkan tenaga rasuk yang mencukupi, adalah perlu untuk mempunyai mod keluaran rasuk yang baik. Keadaan yang ideal adalah untuk membentuk output mod Gaussian tertib rendah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Dengan cara ini, ketumpatan tenaga yang tinggi boleh diperolehi, yang menyediakan prasyarat untuk pancaran difokuskan dengan baik pada kanta.

Apakah aplikasi pemprosesan laser dalam pembuatan PCB berketumpatan tinggi

Rajah 2 Pengagihan tenaga mod Gaussian kos rendah

Mod tertib rendah boleh diperolehi dengan mengubah suai parameter resonator atau memasang diafragma. Walaupun pemasangan diafragma mengurangkan output tenaga rasuk, ia boleh mengehadkan laser mod pesanan tinggi untuk mengambil bahagian dalam penembusan dan membantu meningkatkan kebulatan lubang kecil. .

1.2 Mendapatkan mikropori

Selepas panjang gelombang dan mod pancaran dipilih, untuk mendapatkan lubang yang ideal pada PCB, diameter tempat mesti dikawal. Hanya jika diameter tempat itu cukup kecil, tenaga boleh menumpukan pada ablasi plat. Terdapat banyak cara untuk melaraskan diameter tempat, terutamanya melalui pemfokusan kanta sfera. Apabila pancaran mod Gaussian memasuki kanta, diameter titik pada satah fokus belakang kanta boleh dikira lebih kurang dengan formula berikut:

D≈λF/(πd)

Dalam formula: F ialah panjang fokus; d ialah jejari titik pancaran Gaussian yang dipancarkan oleh seseorang pada permukaan kanta; λ ialah panjang gelombang laser.

Ia boleh dilihat dari formula bahawa lebih besar diameter kejadian, lebih kecil titik fokus. Apabila keadaan lain disahkan, memendekkan panjang fokus adalah kondusif untuk mengurangkan diameter rasuk. Walau bagaimanapun, selepas F dipendekkan, jarak antara kanta dan bahan kerja juga dikurangkan. Sanga boleh memercik pada permukaan kanta semasa penggerudian, yang akan menjejaskan kesan penggerudian dan hayat kanta. Dalam kes ini, peranti tambahan boleh dipasang pada sisi kanta dan gas digunakan. Lakukan pembersihan.

1.3 Pengaruh nadi rasuk

Laser berbilang nadi digunakan untuk penggerudian, dan ketumpatan kuasa laser berdenyut mestilah sekurang-kurangnya mencapai suhu penyejatan kerajang kuprum. Oleh kerana tenaga laser nadi tunggal telah menjadi lemah selepas terbakar melalui kerajang kuprum, substrat yang mendasari tidak dapat dihilangkan dengan berkesan, dan keadaan yang ditunjukkan dalam Rajah 3a akan terbentuk, supaya lubang melalui tidak dapat dibentuk. Walau bagaimanapun, tenaga rasuk tidak boleh terlalu tinggi semasa menumbuk, dan tenaga terlalu tinggi. Selepas kerajang kuprum ditembusi, ablasi substrat akan menjadi terlalu besar, mengakibatkan keadaan yang ditunjukkan dalam Rajah 3b, yang tidak kondusif untuk pasca pemprosesan papan litar. Ia adalah paling ideal untuk membentuk lubang mikro dengan corak lubang sedikit tirus seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3c. Corak lubang ini boleh memberikan kemudahan untuk proses penyaduran kuprum seterusnya.

Apakah aplikasi pemprosesan laser dalam pembuatan PCB berketumpatan tinggi

Rajah 3 Jenis lubang yang diproses oleh laser tenaga yang berbeza

Untuk mencapai corak lubang yang ditunjukkan dalam Rajah 3c, bentuk gelombang laser berdenyut dengan puncak hadapan boleh digunakan (Rajah 4). Tenaga nadi yang lebih tinggi di hujung hadapan boleh mengecilkan kerajang kuprum, dan denyutan berganda dengan tenaga yang lebih rendah di hujung belakang boleh mengecilkan substrat penebat dan Membuat lubang semakin dalam sehingga kerajang kuprum yang lebih rendah.

Apakah aplikasi pemprosesan laser dalam pembuatan PCB berketumpatan tinggi

Rajah 4 Bentuk gelombang laser nadi

2 Kesan pancaran laser

Oleh kerana sifat bahan kerajang kuprum dan substrat adalah sangat berbeza, pancaran laser dan bahan papan litar berinteraksi untuk menghasilkan pelbagai kesan, yang mempunyai kesan penting pada jenis apertur, kedalaman dan lubang mikropori.

2.1 Pantulan dan penyerapan laser

Interaksi antara laser dan PCB mula-mula bermula daripada laser kejadian yang dipantulkan dan diserap oleh kerajang kuprum di permukaan. Kerana kerajang tembaga mempunyai kadar penyerapan laser karbon dioksida panjang gelombang inframerah yang sangat rendah, ia sukar untuk diproses dan kecekapannya sangat rendah. Bahagian tenaga cahaya yang diserap akan meningkatkan tenaga kinetik elektron bebas bahan kerajang kuprum, dan kebanyakannya akan ditukar kepada tenaga haba kerajang kuprum melalui interaksi elektron dan kekisi kristal atau ion. Ini menunjukkan bahawa semasa meningkatkan kualiti rasuk, adalah perlu untuk menjalankan pra-rawatan pada permukaan kerajang kuprum. Permukaan kerajang kuprum boleh disalut dengan bahan yang meningkatkan penyerapan cahaya untuk meningkatkan kadar penyerapan cahaya laser.

2.2 Peranan kesan pancaran

Semasa pemprosesan laser, pancaran cahaya memancarkan bahan kerajang tembaga, dan kerajang kuprum dipanaskan hingga pengewapan, dan suhu stim adalah tinggi, yang mudah dipecahkan dan terion, iaitu, plasma yang disebabkan oleh foto dihasilkan oleh pengujaan cahaya. . Plasma yang disebabkan oleh foto biasanya merupakan plasma wap bahan. Jika tenaga yang dihantar ke bahan kerja oleh plasma adalah lebih besar daripada kehilangan tenaga cahaya yang diterima oleh bahan kerja yang disebabkan oleh penyerapan plasma. Plasma sebaliknya meningkatkan penyerapan tenaga laser oleh bahan kerja. Jika tidak, plasma menyekat laser dan melemahkan penyerapan laser oleh bahan kerja. Untuk laser karbon dioksida, plasma teraruh foto boleh meningkatkan kadar penyerapan kerajang kuprum. Walau bagaimanapun, terlalu banyak plasma akan menyebabkan rasuk dibiaskan apabila melalui, yang akan menjejaskan ketepatan kedudukan lubang. Secara amnya, ketumpatan kuasa laser dikawal kepada nilai yang sesuai di bawah 107 W/cm2, yang boleh mengawal plasma dengan lebih baik.

Kesan lubang jarum memainkan peranan yang sangat penting dalam meningkatkan penyerapan tenaga cahaya dalam proses penggerudian laser. Laser terus mengosongkan substrat selepas terbakar melalui kerajang kuprum. Substrat boleh menyerap sejumlah besar tenaga cahaya, mengewap dan mengembang dengan ganas, dan tekanan yang dihasilkan boleh Bahan cair dibuang untuk membentuk lubang kecil. Lubang kecil itu juga diisi dengan plasma yang disebabkan oleh foto, dan tenaga laser yang memasuki lubang kecil boleh hampir sepenuhnya diserap oleh pelbagai pantulan dinding lubang dan tindakan plasma (Rajah 5). Disebabkan oleh penyerapan plasma, ketumpatan kuasa laser yang melalui lubang kecil ke bahagian bawah lubang kecil akan berkurangan, dan ketumpatan kuasa laser di bahagian bawah lubang kecil adalah penting untuk menjana tekanan pengewapan tertentu untuk mengekalkan kedalaman tertentu. lubang kecil, yang menentukan Kedalaman penembusan proses pemesinan.

Apakah aplikasi pemprosesan laser dalam pembuatan PCB berketumpatan tinggi

Rajah 5 Pembiasan laser dalam lubang

Kesimpulan 3

Penggunaan teknologi pemprosesan laser boleh meningkatkan kecekapan penggerudian lubang mikro PCB berketumpatan tinggi. Eksperimen menunjukkan bahawa: ①Digabungkan dengan teknologi kawalan berangka, lebih daripada 30,000 lubang mikro boleh diproses setiap minit pada papan bercetak, dan apertur adalah antara 75 dan 100; ② Penggunaan laser UV boleh menjadikan apertur kurang daripada 50μm atau lebih kecil, yang mewujudkan keadaan untuk meluaskan lagi ruang penggunaan papan PCB.