Anvendelse av laserbehandlingsteknologi i fleksibelt kretskort

Fleksibelt kretskort med høy tetthet er en del av hele det fleksible kretskortet, som generelt er definert som linjeavstanden mindre enn 200 μM eller mikro via mindre enn 250 μM fleksibelt kretskort. Fleksibelt kretskort med høy tetthet har et bredt spekter av applikasjoner, for eksempel telekommunikasjon, datamaskiner, integrerte kretser og medisinsk utstyr. Med sikte på de spesielle egenskapene til fleksible kretskortmaterialer, introduserer dette papiret noen viktige problemer som må vurderes ved laserbehandling av fleksibelt kretskort med høy tetthet og mikro via boring p>

De unike egenskapene til fleksibelt kretskort gjør det til et alternativ til stivt kretskort og tradisjonelle ledningsopplegg ved mange anledninger. Samtidig fremmer det også utviklingen av mange nye felt. Den raskest voksende delen av FPC er den interne tilkoblingslinjen til datamaskinens harddisk (HDD). Harddiskens magnetiske hode skal bevege seg frem og tilbake på den roterende disken for skanning, og den fleksible kretsen kan brukes til å erstatte ledningen for å oppnå forbindelsen mellom det mobile magnetiske hodet og styrekretsen. Harddiskprodusenter øker produksjonen og reduserer monteringskostnadene gjennom en teknologi som kalles “suspendert fleksibel plate” (FOS). I tillegg har trådløs fjæringsteknologi bedre seismisk motstand og kan forbedre produktets pålitelighet. Et annet fleksibelt kretskort med høy tetthet som brukes på harddisken er interposer flex, som brukes mellom fjæring og kontroller.

Det andre feltet i FPC er ny emballasje for integrerte kretser. Fleksible kretser brukes i chip -nivå emballasje (CSP), multi chip modul (MCM) og chip på fleksibelt kretskort (COF). Blant dem har CSP intern krets et stort marked, fordi den kan brukes i halvlederenheter og flashminne, og er mye brukt i PCMCIA -kort, diskstasjoner, personlige digitale assistenter (PDAer), mobiltelefoner, personsøkere Digitalkamera og digitalkamera . I tillegg er flytende krystallskjerm (LCD), polyesterfilmbryter og blekkskriverpatron andre tre applikasjonsfelt med høy tetthet, fleksibelt kretskort \

Markedspotensialet for fleksibel linjeteknologi i bærbare enheter (for eksempel mobiltelefoner) er veldig stort, noe som er veldig naturlig, fordi disse enhetene krever lite volum og lav vekt for å dekke forbrukernes behov; I tillegg inkluderer de nyeste applikasjonene av fleksibel teknologi flatskjermskjermer og medisinsk utstyr, som kan brukes av designere for å redusere volum og vekt på produkter som høreapparater og menneskelige implantater.

Den enorme veksten i feltene ovenfor har ført til en økning i den globale produksjonen av fleksible kretskort. For eksempel forventes det årlige salgsvolumet på harddisker å nå 345 millioner enheter i 2004, nesten det dobbelte av 1999, og salget av mobiltelefoner i 2005 er konservativt estimert til å være 600 millioner enheter. Disse økningene fører til en årlig økning på 35% i produksjonen av fleksible kretskort med høy tetthet og når 3.5 millioner kvadratmeter innen 2002. Et så høyt effektbehov krever effektiv og rimelig behandlingsteknologi, og laserbehandlingsteknologi er en av dem .

Laser har tre hovedfunksjoner i produksjonsprosessen for fleksibelt kretskort: bearbeiding og forming (kutting og skjæring), skjæring og boring. Som et berøringsfritt bearbeidingsverktøy kan laser brukes i et svært lite fokus (100 ~ 500) μ m) Høy intensitet lysenergi (650MW / mm2) påføres materialet. Slik høy energi kan brukes til kutting, boring, merking, sveising, merking og annen behandling. Behandlingshastigheten og kvaliteten er relatert til egenskapene til det bearbeidede materialet og laseregenskapene som brukes, for eksempel bølgelengde, energitetthet, toppeffekt, pulsbredde og frekvens. Behandlingen av det fleksible kretskortet bruker ultrafiolette (UV) og langt infrarøde (FIR) lasere. Førstnevnte bruker vanligvis excimer- eller UV-diodepumpede solid-state (uv-dpss) lasere, mens sistnevnte vanligvis bruker forseglede CO2-lasere div>

Vektorscanningsteknologi bruker datamaskinen til å kontrollere speilet som er utstyrt med strømningsmåler og CAD / CAM -programvare for å generere skjære- og boregrafikk, og bruker telesentrisk linsesystem for å sikre at laseren skinner vertikalt på arbeidsstykkets overflate < / div>

Laserboring behandlingen har høy presisjon og bred applikasjon. Det er et ideelt verktøy for å danne fleksibelt kretskort. Enten CO2 -laser eller DPSS -laser, materialet kan bearbeides til hvilken som helst form etter fokusering. Den skyter den fokuserte laserstrålen hvor som helst på arbeidsstykkets overflate ved å installere et speil på galvanometeret, og utfører deretter datamaskinens numeriske kontroll (CNC) på galvanometeret ved hjelp av vektorscanningsteknologi, og lager skjermgrafikk ved hjelp av CAD / CAM -programvare. Dette “myke verktøyet” kan enkelt kontrollere laseren i sanntid når designet endres. Ved å justere lysinkrympingen og ulike skjæreverktøy kan laserbehandling nøyaktig gjengi designgrafikken, noe som er en annen betydelig fordel.

Vektorsøk kan kutte underlag som polyimidfilm, kutte ut hele kretsen eller fjerne et område på kretskortet, for eksempel en spalte eller en blokk. I prosessen med å behandle og forme blir laserstrålen alltid slått på når speilet skanner hele prosessoverflaten, som er motsatt boreprosessen. Under boring slås laseren på først etter at speilet er festet til hver boreposisjon div>

seksjon

“Slicing” i sjargong er prosessen med å fjerne et lag materiale fra et annet med en laser. Denne prosessen er mer egnet for laser. Den samme vektorskanningsteknologien kan brukes til å fjerne dielektrikumet og avsløre den ledende puten nedenfor. På dette tidspunktet gjenspeiler den høye presisjonen i laserbehandlingen nok en gang store fordeler. Siden FIR -laserstråler vil reflekteres av kobberfolie, brukes vanligvis CO2 -laser her.

borehull

Selv om noen steder fremdeles bruker mekanisk boring, stempling eller plasmaetsing for å danne mikrohull, er laserboring fortsatt den mest brukte mikrohullhullformingsmetoden for fleksibelt kretskort, hovedsakelig på grunn av høy produktivitet, sterk fleksibilitet og lang normal driftstid .

Mekanisk boring og stempling vedtar bore- og dørmaskiner med høy presisjon, som kan lages på det fleksible kretskortet med en diameter på nesten 250 μ M, men disse høypresisjonsenhetene er svært dyre og har en relativt kort levetid. På grunn av det fleksible kretskortet med høy tetthet er det nødvendige blenderforholdet 250 μ M lite, så mekanisk boring er ikke foretrukket.

Plasmaetsning kan brukes på 50 μM tykt polyimidfilmsubstrat med en størrelse mindre enn 100 μM, men utstyrsinvesteringene og prosesskostnadene er ganske høye, og vedlikeholdskostnadene ved plasmaetsingsprosessen er også veldig høye, spesielt kostnadene knyttet til til noen kjemisk avfallshåndtering og forbruksvarer. I tillegg tar det ganske lang tid for plasmaetsing å lage konsistente og pålitelige mikrovias ved etablering av en ny prosess. Fordelen med denne prosessen er høy pålitelighet. Det rapporteres at den kvalifiserte mikrofrekvensen er 98%. Derfor har plasmaetsing fortsatt et visst marked for medisinsk og avionisk utstyr div>

I kontrast er fremstilling av mikrovias med laser en enkel og rimelig prosess. Investeringen i laserutstyr er svært lav, og laser er et berøringsfritt verktøy. I motsetning til mekanisk boring, vil det være en dyr verktøyskiftekostnad. I tillegg er moderne forseglede CO2- og uv-dpss-lasere vedlikeholdsfrie, noe som kan minimere nedetid og forbedre produktiviteten sterkt.

Metoden for å generere mikrovias på fleksibelt kretskort er den samme som på stivt kretskort, men noen viktige parametere for laser må endres på grunn av forskjellen i underlag og tykkelse. Forseglede CO2- og uv-dpss-lasere kan bruke samme vektorscanningsteknologi som støping for å bore direkte på det fleksible kretskortet. Den eneste forskjellen er at boreprogramvaren vil slå av laseren under skanning av speilskanning fra en mikro til en annen. Laserstrålen slås ikke på før den når en annen borestilling. For å gjøre hullet vinkelrett på overflaten på det fleksible kretskortsubstratet, må laserstrålen skinne vertikalt på kretskortsubstratet, noe som kan oppnås ved å bruke et telesentrisk linsesystem mellom skannespeilet og underlaget (fig. 2 ) div>

Hull boret på Kapton ved hjelp av UV -laser

CO2 -laser kan også bruke konform maske -teknologi for å bore mikro -vias. Når du bruker denne teknologien, brukes kobberoverflaten som en maske, hullene etses på den ved vanlig utskriftsmetode, og deretter bestråles CO2 -laserstrålen på hullene i kobberfolien for å fjerne de utsatte dielektriske materialene.

Mikrovias kan også lages ved å bruke excimerlaser gjennom metoden for projeksjonsmaske. Denne teknologien må kartlegge bildet av en mikro via eller hele mikro via matrisen til underlaget, og deretter bestråler excimer laserstrålen masken for å kartlegge maskebildet til underlagets overflate for å bore hullet. Kvaliteten på excimer laserboring er veldig god. Ulempene er lav hastighet og høye kostnader.

Laservalg, selv om lasertypen for behandling av fleksibelt kretskort er den samme som for behandling av stive PCB, vil forskjellen i materiale og tykkelse i stor grad påvirke behandlingsparametrene og hastigheten. Noen ganger kan excimerlaser og tverrgående eksiterende gass (te) CO2 -laser brukes, men disse to metodene har lav hastighet og høye vedlikeholdskostnader, noe som begrenser forbedringen av produktiviteten. Til sammenligning er CO2- og uv-dpss-lasere mye brukt, raske og lave kostnader, så de brukes hovedsakelig i produksjon og prosessering av mikrovias av fleksible kretskort.

Forskjellig fra gasstrøm CO2-laser, forseglet CO2-laser （http://www.auto-alt.cn） Blokkutgivelsesteknologien brukes for å begrense lasergassblandingen til laserhulen som er spesifisert av to rektangulære elektrodeplater. Laserkaviteten er forseglet i løpet av hele levetiden (vanligvis ca 2-3 år). Det forseglede laserhulrommet har en kompakt struktur og trenger ikke luftutveksling. Laserhodet kan arbeide kontinuerlig i mer enn 25000 timer uten vedlikehold. Den største fordelen med tetningsdesignet er at den kan generere raske pulser. Blokkeringslaseren kan for eksempel avgi høyfrekvente (100 kHz) pulser med en effekttopp på 1.5 kW. Med høy frekvens og høy toppeffekt kan hurtig bearbeiding utføres uten termisk nedbrytning div>

UV-dpss laser er en solid state-enhet som kontinuerlig suger neodymium-vanadat (Nd: YVO4) krystallstang med laserdioder. Den genererer pulsutgang fra en akustisk-optisk Q-bryter, og bruker den tredje harmoniske krystallgeneratoren til å endre utgangen til Nd: YVO4-laser fra 1064nm & nbsp; Den grunnleggende IR -bølgelengden reduseres til 355 nm UV -bølgelengde. Vanligvis 355nm < / div>

Gjennomsnittlig utgangseffekt for uv-dpss laser ved 20kHz nominell pulsrepetisjonsfrekvens er mer enn 3W div>

UV-dpss laser

Både dielektrisk og kobber kan enkelt absorbere uv-dpss-laser med utgangsbølgelengde på 355nm. UV-dpss-laser har mindre lyspunkt og lavere utgangseffekt enn CO2-laser. I prosessen med dielektrisk behandling brukes uv-dpss laser vanligvis for liten størrelse (mindre enn 50%) μ m) Derfor bør diameteren mindre enn 50 behandles på substratet til fleksibelt kretskort med høy tetthet μ M micro via , bruk av UV -laser er veldig ideelt. Nå er det en UV-dpss-laser med høy effekt, som kan øke behandlings- og borehastigheten til uv-dpss laserdiv>

Fordelen med uv-dpss laser er at når dens høyenergi UV-fotoner skinner på de fleste ikke-metalliske overflatelag, kan de direkte bryte koblingen av molekyler, glatte skjæret med “kald” litografiprosess og minimere graden av termisk skade og svidd. Derfor er UV-mikroskjæring egnet for anledninger med høy etterspørsel der etterbehandling er umulig eller unødvendig div>

CO2 -laser (alternativer for automatisering)

Forseglet CO2 -laser kan avgi en bølgelengde på 10.6 μ M eller 9.4 μ M FIR -laser, selv om begge bølgelengdene er lette å absorbere av dielektrikum som polyimidfilmsubstrat, viser forskningen at 9.4 μ Effekten av M bølgelengde som behandler denne typen materiale er mye bedre. Dielektrisk 9.4 μ Absorpsjonskoeffisienten for M bølgelengde er høyere, noe som er bedre enn 10.6 for boring eller kutting av materialer μ M bølgelengde raskt. ni punkt fire μ M laser har ikke bare åpenbare fordeler ved boring og skjæring, men har også en enestående skiveeffekt. Derfor kan bruk av kortere bølgelengdelaser forbedre produktiviteten og kvaliteten.

Generelt blir granbølgelengden lett absorbert av dielektrikum, men den reflekteres tilbake av kobber. Derfor brukes de fleste CO2 -lasere til dielektrisk prosessering, støping, kutting og delaminering av dielektrisk substrat og laminat. Fordi utgangseffekten til CO2 -laser er høyere enn for DPSS -laser, brukes CO2 -laser til å behandle dielektrisk i de fleste tilfeller. CO2 laser og uv-dpss laser brukes ofte sammen. For eksempel, når du borer mikrovias, fjerner du først kobberlaget med DPSS -laser, og deretter borer du raskt hull i det dielektriske laget med CO2 -laser til neste kobberdekkede lag vises, og deretter gjentar du prosessen.

Fordi bølgelengden til selve UV-laser er veldig kort, er lyspunktet som sendes ut av UV-laser finere enn for CO2-laser, men i noen applikasjoner er lyspunktet med stor diameter produsert av CO2-laser mer nyttig enn uv-dpss-laser. For eksempel, kutt store arealmaterialer som spor og blokker eller bor store hull (diameter større enn 50) μ m) Det tar mindre tid å behandle med CO2 -laser. Generelt sett er blenderforholdet 50 μ Når m er stort, er CO2-laserbehandling mer passende, og blenderåpningen er mindre enn 50 μ M, effekten av uv-dpss laser er bedre.