Aplikasi teknologi pemprosesan laser di papan litar fleksibel

Papan litar fleksibel berketumpatan tinggi adalah bahagian keseluruhan papan litar fleksibel, yang secara amnya ditakrifkan sebagai jarak garis kurang dari 200 μ M atau mikro melalui papan litar fleksibel kurang dari 250 μ M. Papan litar fleksibel berkepadatan tinggi mempunyai pelbagai aplikasi, seperti telekomunikasi, komputer, litar bersepadu dan peralatan perubatan. Bertumpu pada sifat khas bahan papan litar fleksibel, makalah ini memperkenalkan beberapa masalah utama yang perlu dipertimbangkan dalam pemprosesan laser papan litar fleksibel berketumpatan tinggi dan mikro melalui penggerudian p>

Ciri unik papan litar fleksibel menjadikannya alternatif untuk papan litar kaku dan skema pendawaian tradisional dalam banyak keadaan. Pada masa yang sama, ini juga mendorong pengembangan banyak bidang baru. Bahagian FPC yang paling cepat berkembang adalah saluran sambungan dalaman pemacu cakera keras komputer (HDD). Kepala magnetik cakera keras harus bergerak bolak-balik pada cakera berputar untuk mengimbas, dan litar fleksibel dapat digunakan untuk mengganti wayar untuk mewujudkan hubungan antara kepala magnet bergerak dan papan litar kawalan. Pengilang cakera keras meningkatkan pengeluaran dan mengurangkan kos pemasangan melalui teknologi yang disebut “plat fleksibel yang digantung” (FOS). Sebagai tambahan, teknologi penggantungan tanpa wayar mempunyai ketahanan gempa yang lebih baik dan dapat meningkatkan kebolehpercayaan produk. Papan litar fleksibel berketumpatan tinggi lain yang digunakan dalam cakera keras adalah interposer flex, yang digunakan antara penggantungan dan pengawal.

Bidang FPC yang kedua berkembang ialah pembungkusan litar bersepadu baru. Litar fleksibel digunakan dalam pembungkusan tahap cip (CSP), modul multi cip (MCM) dan cip pada papan litar fleksibel (COF). Antaranya, litar dalaman CSP memiliki pasaran yang besar, kerana dapat digunakan dalam peranti semikonduktor dan memori kilat, dan banyak digunakan dalam kad PCMCIA, pemacu cakera, pembantu digital peribadi (PDA), telefon bimbit, pager Kamera digital dan kamera digital . Selain itu, paparan kristal cecair (LCD), suis filem poliester dan kartrij pencetak jet-ink adalah tiga bidang aplikasi pertumbuhan tinggi papan litar fleksibel berkepadatan tinggi \

Potensi pasaran teknologi talian fleksibel dalam peranti mudah alih (seperti telefon bimbit) sangat besar, yang sangat semula jadi, kerana peranti ini memerlukan jumlah kecil dan ringan untuk memenuhi keperluan pengguna; Di samping itu, aplikasi terbaru teknologi fleksibel termasuk paparan panel rata dan alat perubatan, yang dapat digunakan oleh pereka untuk mengurangkan jumlah dan berat produk seperti alat bantu pendengaran dan implan manusia.

Pertumbuhan besar di bidang di atas telah menyebabkan peningkatan output global papan litar fleksibel. Sebagai contoh, jumlah jualan tahunan cakera keras dijangka mencapai 345 juta unit pada tahun 2004, hampir dua kali ganda daripada tahun 1999, dan jumlah penjualan telefon bimbit pada tahun 2005 dianggarkan secara konservatif adalah 600 juta unit. Peningkatan ini membawa kepada peningkatan tahunan sebanyak 35% dalam output papan litar fleksibel berketumpatan tinggi, mencapai 3.5 juta meter persegi menjelang tahun 2002. Permintaan output tinggi seperti itu memerlukan teknologi pemprosesan yang cekap dan murah, dan teknologi pemprosesan laser adalah salah satunya .

Laser mempunyai tiga fungsi utama dalam proses pembuatan papan litar fleksibel: memproses dan membentuk (memotong dan memotong), mengiris dan menggerudi. Sebagai alat pemesinan tanpa sentuhan, laser dapat digunakan dalam fokus yang sangat kecil (100 ~ 500) μ m) Tenaga cahaya intensiti tinggi (650MW / mm2) digunakan pada bahan. Tenaga tinggi seperti itu dapat digunakan untuk pemotongan, penggerudian, penandaan, pengelasan, penandaan dan pemprosesan lain. Kelajuan dan kualiti pemprosesan berkaitan dengan sifat bahan yang diproses dan ciri-ciri laser yang digunakan, seperti panjang gelombang, ketumpatan tenaga, daya puncak, lebar nadi dan frekuensi. Pemprosesan papan litar fleksibel menggunakan laser ultraviolet (UV) dan inframerah jauh (FIR). Yang pertama biasanya menggunakan laser keadaan pepejal (uv-dpss) excimer atau diod UV yang dipam, sementara yang kedua biasanya menggunakan laser CO2 tertutup div>

Teknologi imbasan vektor menggunakan komputer untuk mengawal cermin yang dilengkapi dengan alat pengukur aliran dan perisian CAD / CAM untuk menghasilkan grafik pemotongan dan penggerudian, dan menggunakan sistem lensa telecentric untuk memastikan bahawa laser bersinar secara menegak pada permukaan benda kerja </ div>

Penggerudian Laser pemprosesan mempunyai ketepatan tinggi dan aplikasi yang luas. Ia adalah alat yang sesuai untuk membentuk papan litar fleksibel. Sama ada laser CO2 atau laser DPSS, bahan tersebut dapat diproses menjadi bentuk apa pun setelah fokus. Ia memancarkan sinar laser yang difokuskan di mana sahaja di permukaan benda kerja dengan memasang cermin pada galvanometer, kemudian menjalankan kawalan berangka komputer (CNC) pada galvanometer dengan menggunakan teknologi pengimbasan vektor, dan membuat grafik pemotongan dengan bantuan perisian CAD / CAM. “Alat lembut” ini dapat mengawal laser dengan mudah dalam masa nyata apabila reka bentuknya diubah. Dengan menyesuaikan pengecutan cahaya dan pelbagai alat pemotong, pemprosesan laser dapat menghasilkan semula grafik reka bentuk dengan tepat, yang merupakan kelebihan lain.

Pengimbasan vektor boleh memotong substrat seperti filem polimida, memotong seluruh litar atau mengeluarkan kawasan pada papan litar, seperti slot atau blok. Dalam proses pemprosesan dan pembentukan, sinar laser selalu dihidupkan ketika cermin mengimbas seluruh permukaan pemprosesan, yang berlawanan dengan proses penggerudian. Semasa penggerudian, laser dihidupkan hanya setelah cermin terpaku pada setiap kedudukan penggerudian div>

seksyen

“Mengiris” dalam jargon adalah proses mengeluarkan satu lapisan bahan dari lapisan lain dengan laser. Proses ini lebih sesuai untuk laser. Teknologi pengimbasan vektor yang sama boleh digunakan untuk menghilangkan dielektrik dan memaparkan pad konduktif di bawah. Pada masa ini, ketepatan tinggi pemprosesan laser sekali lagi mencerminkan faedah besar. Oleh kerana sinar laser FIR akan dipantulkan oleh kerajang tembaga, laser CO2 biasanya digunakan di sini.

lubang gerudi

Walaupun beberapa tempat masih menggunakan penggerudian mekanikal, stamping atau pemetaan plasma untuk membentuk lubang mikro, penggerudian laser masih merupakan kaedah pembentukan lubang mikro mikro yang paling banyak digunakan dari papan litar fleksibel, terutamanya kerana produktivitasnya yang tinggi, fleksibiliti yang kuat dan masa operasi normal yang lama .

Penggerudian dan pengecapan mekanikal menggunakan bit dan mati gerudi berketepatan tinggi, yang boleh dibuat pada papan litar fleksibel dengan diameter hampir 250 μM, tetapi peranti berketepatan tinggi ini sangat mahal dan mempunyai jangka hayat yang agak pendek. Oleh kerana papan litar fleksibel berketumpatan tinggi, nisbah apertur yang diperlukan adalah 250 μM kecil, jadi penggerudian mekanikal tidak disukai.

Plasma etching boleh digunakan pada substrat filem polimida setebal 50 μ M dengan ukuran kurang dari 100 μ M, tetapi pelaburan peralatan dan kos prosesnya cukup tinggi, dan kos penyelenggaraan proses etsa plasma juga sangat tinggi, terutama yang berkaitan dengan biaya kepada beberapa rawatan sisa bahan kimia dan bahan habis pakai. Di samping itu, etching plasma memerlukan masa yang cukup lama untuk membuat mikro vias yang konsisten dan boleh dipercayai semasa membuat proses baru. Kelebihan proses ini adalah kebolehpercayaan yang tinggi. Dilaporkan bahawa kadar mikro melalui yang memenuhi syarat adalah 98%. Oleh itu, etching plasma masih mempunyai pasaran tertentu dalam peralatan perubatan dan avionik div>

Sebaliknya, pembuatan mikro vias dengan laser adalah proses yang mudah dan murah. Pelaburan peralatan laser sangat rendah, dan laser adalah alat tanpa hubungan. Tidak seperti penggerudian mekanikal, akan ada kos penggantian alat yang mahal. Selain itu, laser CO2 dan uv-dpss yang dimeteraikan moden bebas dari penyelenggaraan, yang dapat meminimumkan waktu henti dan meningkatkan produktiviti.

Kaedah menghasilkan mikro vias pada papan litar fleksibel adalah sama seperti pada pcb tegar, tetapi beberapa parameter penting laser perlu diubah kerana perbezaan substrat dan ketebalan. Laser CO2 dan uv-dpss yang disegel dapat menggunakan teknologi pengimbasan vektor yang sama dengan pencetakan untuk menggerudi secara langsung pada papan litar fleksibel. Satu-satunya perbezaan ialah perisian aplikasi penggerudian akan mematikan laser semasa mengimbas cermin pengimbasan dari satu mikro melalui yang lain. Sinar laser tidak akan dihidupkan sehingga mencapai kedudukan penggerudian yang lain. Untuk membuat lubang berserenjang dengan permukaan substrat papan litar fleksibel, sinar laser mesti bersinar secara menegak pada substrat papan litar, yang dapat dicapai dengan menggunakan sistem lensa telecentrik antara cermin pengimbas dan substrat (Gamb. 2 ) div>

Lubang digerudi di Kapton menggunakan laser UV

Laser CO2 juga dapat menggunakan teknologi topeng konformal untuk menggerudi mikro vias. Semasa menggunakan teknologi ini, permukaan tembaga digunakan sebagai topeng, lubang-lubang tersebut terukir di atasnya dengan kaedah pencetakan cetak biasa, dan kemudian sinar laser CO2 disinari pada lubang-lubang kerajang tembaga untuk mengeluarkan bahan-bahan dielektrik yang terdedah.

Micro vias juga dapat dibuat dengan menggunakan excimer laser melalui kaedah topeng unjuran. Teknologi ini perlu memetakan gambar mikro melalui atau keseluruhan mikro melalui susunan ke substrat, dan kemudian sinar laser excimer menyinari topeng untuk memetakan gambar topeng ke permukaan substrat, untuk mengebor lubang. Kualiti penggerudian laser excimer sangat baik. Kelemahannya adalah kelajuan rendah dan kos tinggi.

Pemilihan laser walaupun jenis laser untuk memproses papan litar fleksibel adalah sama seperti untuk memproses pcb tegar, perbezaan bahan dan ketebalan akan sangat mempengaruhi parameter dan kelajuan pemprosesan. Kadang-kadang laser excimer dan laser CO2 yang dilancarkan melintang boleh digunakan, tetapi kedua kaedah ini mempunyai kelajuan perlahan dan kos penyelenggaraan yang tinggi, yang membatasi peningkatan produktiviti. Sebagai perbandingan, laser CO2 dan uv-dpss banyak digunakan, cepat dan kos rendah, jadi ia digunakan terutamanya dalam pembuatan dan pemprosesan mikro vias papan litar fleksibel.

Berlainan dengan aliran gas CO2, laser CO2 tertutup （http://www.auto-alt.cn） Teknologi pelepasan blok diguna pakai untuk menghadkan campuran gas laser ke rongga laser yang ditentukan oleh dua plat elektrod segi empat tepat. Rongga laser dilekatkan sepanjang hayat perkhidmatan (biasanya sekitar 2 ~ 3 tahun). Rongga laser yang ditutup mempunyai struktur padat dan tidak memerlukan pertukaran udara. Kepala laser dapat berfungsi secara berterusan selama lebih dari 25000 jam tanpa penyelenggaraan. Kelebihan terbesar reka bentuk pengedap ialah ia dapat menghasilkan denyutan cepat. Sebagai contoh, laser pelepasan blok boleh mengeluarkan denyutan frekuensi tinggi (100kHz) dengan puncak kuasa 1.5KW. Dengan frekuensi tinggi dan daya puncak tinggi, pemesinan cepat dapat dilakukan tanpa degradasi termal div>

Uv-dpss laser adalah peranti keadaan pepejal yang terus menghisap batang kristal neodymium vanadate (Nd: YVO4) dengan susunan diod laser. Ia menghasilkan output nadi dengan suis Q-akustik-optik, dan menggunakan penjana kristal harmonik ketiga untuk menukar output laser Nd: YVO4 dari 1064nm & nbsp; Panjang gelombang asas IR dikurangkan menjadi panjang gelombang UV 355 nm. Secara amnya 355nm </div>

Kuasa output purata laser uv-dpss pada kadar pengulangan nadi nominal 20kHz lebih daripada 3W div>

Laser Uv-dpss

Kedua-dua dielektrik dan tembaga dengan mudah menyerap laser uv-dpss dengan panjang gelombang output 355nm. Laser Uv-dpss mempunyai titik cahaya yang lebih kecil dan daya output yang lebih rendah daripada laser CO2. Dalam proses pemprosesan dielektrik, laser uv-dpss biasanya digunakan untuk ukuran kecil (kurang dari 50%) μ m) Oleh itu, diameter kurang dari 50 harus diproses pada substrat papan litar fleksibel berkepadatan tinggi μ M mikro melalui , menggunakan laser UV sangat sesuai. Kini terdapat laser uv-dpss berkuasa tinggi, yang dapat meningkatkan kelajuan pemprosesan dan penggerudian laser laser uv-dpss>

Kelebihan laser uv-dpss ialah apabila foton UV bertenaga tinggi bersinar pada kebanyakan lapisan permukaan bukan logam, mereka secara langsung dapat memecahkan pautan molekul, melicinkan canggih dengan proses litografi “sejuk”, dan meminimumkan tahap kerosakan termal dan hangus. Oleh itu, pemotongan mikro UV sesuai untuk permintaan yang tinggi ketika rawatan pasca rawatan mustahil atau tidak perlu

Laser CO2 (Alternatif automasi)

Laser CO2 yang dimeteraikan dapat memancarkan gelombang gelombang 10.6 μ M atau 9.4 μ M laser FIR, walaupun kedua panjang gelombang mudah diserap oleh dielektrik seperti substrat filem polimida, penyelidikan menunjukkan bahawa 9.4 μ Kesan panjang gelombang M memproses bahan semacam ini jauh lebih baik. Dielektrik 9.4 μ Koefisien penyerapan panjang gelombang M lebih tinggi, iaitu lebih baik daripada 10.6 untuk penggerudian atau pemotongan bahan µ M panjang gelombang dengan pantas. laser sembilan titik empat μ M bukan sahaja mempunyai kelebihan yang jelas dalam penggerudian dan pemotongan, tetapi juga mempunyai kesan pemotongan yang luar biasa. Oleh itu, penggunaan laser panjang gelombang yang lebih pendek dapat meningkatkan produktiviti dan kualiti.

Secara umum, panjang gelombang cemara mudah diserap oleh dielektrik, tetapi akan dipantulkan kembali oleh tembaga. Oleh itu, kebanyakan laser CO2 digunakan untuk pemprosesan dielektrik, pengacuan, pemotongan dan pemisahan substrat dielektrik dan lamina. Oleh kerana daya output laser CO2 lebih tinggi daripada laser DPSS, laser CO2 digunakan untuk memproses dielektrik dalam kebanyakan kes. Laser CO2 dan laser uv-dpss sering digunakan bersama. Sebagai contoh, semasa menggerudi mikro vias, mula-mula keluarkan lapisan tembaga dengan laser DPSS, dan kemudian dengan cepat menggerudi lubang di lapisan dielektrik dengan laser CO2 sehingga lapisan tembaga berikutnya muncul, dan kemudian ulangi prosesnya.

Kerana panjang gelombang laser UV itu sendiri sangat pendek, titik cahaya yang dipancarkan oleh laser UV lebih halus daripada laser CO2, tetapi dalam beberapa aplikasi, titik cahaya berdiameter besar yang dihasilkan oleh laser CO2 lebih berguna daripada laser uv-dpss. Contohnya, potong bahan kawasan besar seperti alur dan blok atau gerudi lubang besar (diameter lebih besar daripada 50) μ m) Memerlukan lebih sedikit masa untuk memproses dengan laser CO2. Secara amnya, nisbah apertur adalah 50 μ Apabila m besar, pemprosesan laser CO2 lebih sesuai, dan bukaan kurang dari 50 μ M, kesan laser uv-dpss lebih baik.