Toepassing van laserverwerkingstechnologie in flexibele printplaat

Flexibele printplaat met hoge dichtheid is een onderdeel van de hele flexibele printplaat, die over het algemeen wordt gedefinieerd als de lijnafstand van minder dan 200 M of micro via een flexibele printplaat van minder dan 250 μM. Flexibele printplaten met hoge dichtheid hebben een breed scala aan toepassingen, zoals telecommunicatie, computers, geïntegreerde schakelingen en medische apparatuur. Gericht op de speciale eigenschappen van materialen van flexibele printplaten, introduceert dit document enkele belangrijke problemen waarmee rekening moet worden gehouden bij laserverwerking van flexibele printplaten met hoge dichtheid en micro via boren p>

De unieke kenmerken van een flexibele printplaat maken het in veel gevallen een alternatief voor een stijve printplaat en een traditioneel bedradingsschema. Tegelijkertijd bevordert het ook de ontwikkeling van veel nieuwe velden. Het snelst groeiende onderdeel van FPC is de interne verbindingslijn van de harde schijf van de computer (HDD). De magnetische kop van de harde schijf zal heen en weer bewegen op de roterende schijf om te scannen, en het flexibele circuit kan worden gebruikt om de draad te vervangen om de verbinding tussen de mobiele magnetische kop en de besturingsprintplaat te realiseren. Fabrikanten van harde schijven verhogen de productie en verlagen de montagekosten door middel van een technologie die ‘suspended flexibele plaat’ (FOS) wordt genoemd. Bovendien heeft draadloze ophangingstechnologie een betere seismische weerstand en kan de productbetrouwbaarheid worden verbeterd. Een andere flexibele printplaat met hoge dichtheid die in de harde schijf wordt gebruikt, is interposer flex, die wordt gebruikt tussen ophanging en controller.

Het tweede groeiende gebied van FPC is de nieuwe verpakking van geïntegreerde schakelingen. Flexibele schakelingen worden gebruikt in chip level packaging (CSP), multi chip module (MCM) en chip op flexibele printplaat (COF). Onder hen heeft het interne circuit van CSP een enorme markt, omdat het kan worden gebruikt in halfgeleiderapparaten en flashgeheugen, en wordt veel gebruikt in PCMCIA-kaarten, schijfstations, persoonlijke digitale assistenten (PDA’s), mobiele telefoons, semafoons Digitale camera en digitale camera . Bovendien zijn liquid crystal display (LCD), polyesterfilmschakelaar en inkjetprintercartridge andere drie snelgroeiende toepassingsgebieden van flexibele printplaten met hoge dichtheid.

Het marktpotentieel van flexibele lijntechnologie in draagbare apparaten (zoals mobiele telefoons) is erg groot, wat heel natuurlijk is, omdat deze apparaten een klein volume en een laag gewicht nodig hebben om aan de behoeften van consumenten te voldoen; Daarnaast zijn de nieuwste toepassingen van flexibele technologie onder meer platte beeldschermen en medische apparaten, die door ontwerpers kunnen worden gebruikt om het volume en het gewicht van producten zoals hoortoestellen en menselijke implantaten te verminderen.

De enorme groei op bovenstaande gebieden heeft geleid tot een toename van de wereldwijde productie van flexibele printplaten. Zo wordt verwacht dat het jaarlijkse verkoopvolume van harde schijven in 345 2004 miljoen eenheden zal bereiken, bijna het dubbele van dat in 1999, en het verkoopvolume van mobiele telefoons in 2005 wordt voorzichtig geschat op 600 miljoen eenheden. Deze stijgingen leiden tot een jaarlijkse toename van 35% in de output van flexibele printplaten met hoge dichtheid, tot 3.5 miljoen vierkante meter in 2002. Een dergelijke hoge outputvraag vereist efficiënte en goedkope verwerkingstechnologie, en laserverwerkingstechnologie is daar een van. .

Laser heeft drie hoofdfuncties in het productieproces van flexibele printplaten: bewerken en vormen (snijden en snijden), snijden en boren. Als een contactloos bewerkingsgereedschap kan laser worden gebruikt in een zeer kleine focus (100 ~ 500) μm). Lichtenergie met hoge intensiteit (650 MW / mm2) wordt op het materiaal toegepast. Dergelijke hoge energie kan worden gebruikt voor snijden, boren, markeren, lassen, markeren en andere bewerkingen. De verwerkingssnelheid en kwaliteit zijn gerelateerd aan de eigenschappen van het verwerkte materiaal en de gebruikte laserkarakteristieken, zoals golflengte, energiedichtheid, piekvermogen, pulsbreedte en frequentie. De verwerking van flexibele printplaten maakt gebruik van ultraviolet (UV) en ver infrarood (FIR) lasers. De eerste gebruikt meestal excimer- of UV-diode-gepompte solid-state (uv-dpss) lasers, terwijl de laatste over het algemeen afgedichte CO2-lasers gebruikt.

Vectorscantechnologie maakt gebruik van een computer om de spiegel te besturen die is uitgerust met een flowmeter en CAD / CAM-software om snij- en boorafbeeldingen te genereren, en maakt gebruik van een telecentrisch lenssysteem om ervoor te zorgen dat de laser verticaal op het werkstukoppervlak schijnt < / div >

Laser boren verwerking heeft hoge precisie en brede toepassing. Het is een ideaal hulpmiddel voor het vormen van flexibele printplaten. Of het nu gaat om CO2-laser of DPSS-laser, het materiaal kan na scherpstelling in elke vorm worden verwerkt. Het schiet de gerichte laserstraal overal op het werkstukoppervlak door een spiegel op de galvanometer te installeren, voert vervolgens computernumerieke besturing (CNC) uit op de galvanometer met behulp van vectorscantechnologie en maakt grafische afbeeldingen met behulp van CAD / CAM-software. Deze “soft tool” kan de laser eenvoudig in realtime besturen wanneer het ontwerp wordt gewijzigd. Door de lichtkrimp en verschillende snijgereedschappen aan te passen, kan laserverwerking de ontwerpafbeeldingen nauwkeurig reproduceren, wat een ander belangrijk voordeel is.

Vectorscannen kan substraten zoals polyimidefilm snijden, het hele circuit uitsnijden of een gebied op de printplaat verwijderen, zoals een gleuf of een blok. Tijdens het verwerken en vormen wordt de laserstraal altijd ingeschakeld wanneer de spiegel het hele verwerkingsoppervlak scant, wat tegengesteld is aan het boorproces. Tijdens het boren wordt de laser pas ingeschakeld nadat de spiegel op elke boorpositie is bevestigd div>

sectie

“Snijden” in jargon is het proces waarbij met een laser de ene laag materiaal van de andere wordt verwijderd. Dit proces is meer geschikt voor laser. Dezelfde vectorscantechnologie kan worden gebruikt om het diëlektricum te verwijderen en het geleidende kussen eronder bloot te leggen. Op dit moment weerspiegelt de hoge precisie van laserverwerking opnieuw grote voordelen. Omdat FIR-laserstralen worden gereflecteerd door koperfolie, wordt hier meestal CO2-laser gebruikt.

boorgat

Hoewel sommige plaatsen nog steeds mechanisch boren, stempelen of plasma-etsen gebruiken om micro-doorgaande gaten te vormen, is laserboren nog steeds de meest gebruikte methode voor het vormen van micro-doorgaande gaten van flexibele printplaten, voornamelijk vanwege de hoge productiviteit, sterke flexibiliteit en lange normale bedrijfstijd .

Mechanisch boren en stempelen maken gebruik van zeer nauwkeurige boren en matrijzen, die kunnen worden gemaakt op de flexibele printplaat met een diameter van bijna 250 μM, maar deze zeer nauwkeurige apparaten zijn erg duur en hebben een relatief korte levensduur. Vanwege de flexibele printplaat met hoge dichtheid is de vereiste openingsverhouding van 250 M klein, dus mechanisch boren heeft niet de voorkeur.

Plasma-etsen kan worden gebruikt bij een 50 M dik polyimidefilmsubstraat met een grootte van minder dan 100 μM, maar de investering in apparatuur en proceskosten zijn vrij hoog, en de onderhoudskosten van het plasma-etsproces zijn ook erg hoog, vooral de kosten die verband houden met tot sommige verwerking van chemisch afval en verbruiksgoederen. Bovendien duurt het vrij lang voordat plasma-etsen consistente en betrouwbare microvia’s maken bij het opzetten van een nieuw proces. Het voordeel van dit proces is een hoge betrouwbaarheid. Het is gemeld dat het gekwalificeerde tarief van micro via 98% is. Daarom heeft plasma-etsen nog steeds een bepaalde markt in medische en elektronische apparatuur

Daarentegen is de fabricage van microvia’s door laser een eenvoudig en goedkoop proces. De investering van laserapparatuur is erg laag en laser is een contactloos hulpmiddel. In tegenstelling tot mechanisch boren, zijn er dure vervangingskosten voor gereedschap. Bovendien zijn moderne verzegelde CO2- en uv-dpss-lasers onderhoudsvrij, wat de uitvaltijd kan minimaliseren en de productiviteit aanzienlijk kan verbeteren.

De methode voor het genereren van micro-via’s op een flexibele printplaat is dezelfde als die op een stijve pcb, maar sommige belangrijke laserparameters moeten worden gewijzigd vanwege het verschil in substraat en dikte. Verzegelde CO2- en uv-dpss-lasers kunnen dezelfde vectorscantechnologie gebruiken als gieten om rechtstreeks op de flexibele printplaat te boren. Het enige verschil is dat de boorapplicatiesoftware de laser uitschakelt tijdens het scannen van de scanspiegel van de ene micro via naar de andere. De laserstraal wordt pas ingeschakeld als deze een andere boorpositie heeft bereikt. Om het gat loodrecht op het oppervlak van het flexibele printplaatsubstraat te maken, moet de laserstraal verticaal op het printplaatsubstraat schijnen, wat kan worden bereikt door een telecentrisch lenssysteem tussen de scanspiegel en het substraat te gebruiken (Fig. 2 ) div>

Gaten geboord op Kapton met UV-laser

CO2-laser kan ook conforme maskertechnologie gebruiken om microvia’s te boren. Bij gebruik van deze technologie wordt het koperen oppervlak gebruikt als een masker, worden de gaten erop geëtst door middel van de gewone afdruk-etsmethode en vervolgens wordt de CO2-laserstraal op de gaten van de koperfolie bestraald om de blootgestelde diëlektrische materialen te verwijderen.

Micro via’s kunnen ook worden gemaakt met behulp van excimeerlaser via de methode van projectiemasker. Deze technologie moet het beeld van een micro via of de hele micro via-array op het substraat in kaart brengen, en dan bestraalt de excimeerlaserstraal het masker om het maskerbeeld op het substraatoppervlak af te beelden, om zo het gat te boren. De kwaliteit van excimer laserboren is erg goed. De nadelen zijn lage snelheid en hoge kosten.

Laserselectie Hoewel het lasertype voor het verwerken van flexibele printplaten hetzelfde is als dat voor het verwerken van stijve pcb, zal het verschil in materiaal en dikte grote invloed hebben op de verwerkingsparameters en snelheid. Soms kunnen excimeerlaser en transversaal geëxciteerd gas (thee) CO2-laser worden gebruikt, maar deze twee methoden hebben een lage snelheid en hoge onderhoudskosten, wat de verbetering van de productiviteit beperkt. Ter vergelijking: CO2- en uv-dpss-lasers worden veel gebruikt, snel en goedkoop, dus ze worden voornamelijk gebruikt bij de fabricage en verwerking van microvia’s van flexibele printplaten.

Verschillend van gasstroom CO2-laser, verzegelde CO2-laser（ http://www.auto-alt.cn De block release-technologie wordt toegepast om het lasergasmengsel te beperken tot de laserholte gespecificeerd door twee rechthoekige elektrodeplaten. De laserholte is gedurende de hele levensduur afgedicht (meestal ongeveer 2 ~ 3 jaar). De verzegelde laserholte heeft een compacte structuur en heeft geen luchtuitwisseling nodig. De laserkop kan meer dan 25000 uur continu werken zonder onderhoud. Het grootste voordeel van het afdichtingsontwerp is dat het snelle pulsen kan genereren. De laser voor blokkering kan bijvoorbeeld hoogfrequente (100 kHz) pulsen uitzenden met een vermogenspiek van 1.5 kW. Met hoge frequentie en hoog piekvermogen kan snelle bewerking worden uitgevoerd zonder enige thermische degradatie div>

Uv-dpss-laser is een apparaat in vaste toestand dat continu neodymiumvanadaat (Nd: YVO4) kristalstaaf met laserdiode-array opzuigt. Het genereert pulsuitgang door een akoestisch-optische Q-schakelaar en gebruikt de derde harmonische kristalgenerator om de output van Nd: YVO4-laser te veranderen van 1064nm & nbsp; De IR-basisgolflengte wordt teruggebracht tot 355 nm UV-golflengte. Over het algemeen 355nm < / div >

Het gemiddelde uitgangsvermogen van een uv-dpss-laser bij een nominale pulsherhalingsfrequentie van 20 kHz is meer dan 3 W div>

UV-dpss-laser

Zowel diëlektrisch als koper kunnen gemakkelijk uv-dpss-laser absorberen met een uitgangsgolflengte van 355 nm. Uv-dpss-laser heeft een kleinere lichtvlek en een lager uitgangsvermogen dan CO2-laser. In het proces van diëlektrische verwerking wordt uv-dpss-laser meestal gebruikt voor kleine afmetingen (minder dan 50%) μ m). Daarom moet de diameter van minder dan 50 worden verwerkt op het substraat van flexibele printplaat met hoge dichtheid μ M micro via , is het gebruik van UV-laser zeer ideaal. Nu is er een krachtige uv-dpss-laser, die de verwerkings- en boorsnelheid van uv-dpss-laserdiv>

Het voordeel van uv-dpss-laser is dat wanneer de hoogenergetische UV-fotonen op de meeste niet-metalen oppervlaktelagen schijnen, ze de verbinding van moleculen direct kunnen verbreken, de snijkant glad kunnen maken met een “koud” lithografieproces en de mate van thermische schade en verschroeiing. Daarom is UV-microsnijden geschikt voor veeleisende gelegenheden waar nabehandeling onmogelijk of onnodig is

CO2-laser (Automatiseringsalternatieven)

Verzegelde CO2-laser kan een golflengte van 10.6 M of 9.4 μM FIR-laser uitzenden, hoewel beide golflengten gemakkelijk kunnen worden geabsorbeerd door diëlektrica zoals polyimidefilmsubstraat, toont het onderzoek aan dat 9.4 μ Het effect van M-golflengte bij het verwerken van dit soort materiaal is veel beter. Diëlektrisch 9.4 μ De absorptiecoëfficiënt van M-golflengte is hoger, wat beter is dan 10.6 voor snel boren of snijden van materialen μ M-golflengte. negen punt vier μ M-laser heeft niet alleen duidelijke voordelen bij het boren en snijden, maar heeft ook een uitstekend snijeffect. Daarom kan het gebruik van een laser met kortere golflengte de productiviteit en kwaliteit verbeteren.

Over het algemeen wordt de dennengolflengte gemakkelijk geabsorbeerd door diëlektrica, maar deze wordt teruggereflecteerd door koper. Daarom worden de meeste CO2-lasers gebruikt voor diëlektrische verwerking, gieten, snijden en delamineren van diëlektrisch substraat en laminaat. Omdat het uitgangsvermogen van CO2-laser hoger is dan dat van DPSS-laser, wordt CO2-laser in de meeste gevallen gebruikt om diëlektricum te verwerken. CO2-laser en uv-dpss-laser worden vaak samen gebruikt. Als u bijvoorbeeld microvia’s boort, verwijdert u eerst de koperlaag met DPSS-laser en boort u vervolgens snel gaten in de diëlektrische laag met CO2-laser totdat de volgende koperen bekledingslaag verschijnt en herhaalt u het proces.

Omdat de golflengte van de UV-laser zelf erg kort is, is de door de UV-laser uitgezonden lichtvlek fijner dan die van de CO2-laser, maar in sommige toepassingen is de door de CO2-laser geproduceerde lichtvlek met grote diameter nuttiger dan de uv-dpss-laser. Snijd bijvoorbeeld grote oppervlaktematerialen zoals groeven en blokken of boor grote gaten (diameter groter dan 50) μ m) Het kost minder tijd om te verwerken met CO2-laser. Over het algemeen is de diafragmaverhouding 50 . Wanneer m groot is, is CO2-laserverwerking geschikter en is de opening minder dan 50 M, is het effect van uv-dpss-laser beter.