Применение технологии лазерной обработки в гибкая плата

Гибкая печатная плата высокой плотности является частью всей гибкой печатной платы, которая обычно определяется как межстрочный интервал менее 200 мкм или микропроцессор через гибкую печатную плату менее 250 мкм. Гибкая печатная плата высокой плотности имеет широкий спектр приложений, таких как телекоммуникации, компьютеры, интегральные схемы и медицинское оборудование. Нацеленная на особые свойства материалов гибких печатных плат, в этой статье представлены некоторые ключевые проблемы, которые необходимо учитывать при лазерной обработке гибких печатных плат высокой плотности и микро сквозных отверстий.

Уникальные характеристики гибкой печатной платы во многих случаях делают ее альтернативой жесткой печатной плате и традиционной схеме подключения. В то же время это также способствует развитию многих новых месторождений. Самая быстрорастущая часть FPC – это внутренняя линия подключения жесткого диска компьютера (HDD). Магнитная головка жесткого диска должна перемещаться вперед и назад на вращающемся диске для сканирования, и гибкую схему можно использовать для замены провода, чтобы реализовать соединение между мобильной магнитной головкой и платой схемы управления. Производители жестких дисков увеличивают производство и снижают затраты на сборку с помощью технологии, называемой «подвесная гибкая пластина» (FOS). Кроме того, технология беспроводной подвески имеет лучшую сейсмостойкость и может повысить надежность продукта. Еще одна гибкая печатная плата высокой плотности, используемая в жестком диске, – это гибкая вставка, которая используется между подвеской и контроллером.

Вторая развивающаяся область FPC – это новые корпуса интегральных схем. Гибкие схемы используются в упаковке на уровне микросхемы (CSP), в многокристальном модуле (MCM) и микросхеме на гибкой печатной плате (COF). Среди них внутренняя схема CSP имеет огромный рынок, потому что она может использоваться в полупроводниковых устройствах и флэш-памяти, и широко используется в картах PCMCIA, дисковых накопителях, персональных цифровых помощниках (КПК), мобильных телефонах, пейджерах. Цифровые камеры и цифровые камеры. . Кроме того, жидкокристаллический дисплей (ЖКД), переключатель из полиэфирной пленки и картридж для струйного принтера – это еще три быстрорастущих области применения гибких печатных плат высокой плотности \

Рыночный потенциал технологии гибких линий в портативных устройствах (например, мобильных телефонах) очень велик, что очень естественно, поскольку для удовлетворения потребностей потребителей этим устройствам требуется небольшой объем и легкий вес; Кроме того, к последним приложениям гибких технологий относятся плоские дисплеи и медицинские устройства, которые могут использоваться дизайнерами для уменьшения объема и веса таких продуктов, как слуховые аппараты и человеческие имплантаты.

Огромный рост в вышеуказанных областях привел к увеличению мирового производства гибких печатных плат. Например, ожидается, что годовой объем продаж жестких дисков достигнет 345 миллионов единиц в 2004 году, что почти вдвое больше, чем в 1999 году, а объем продаж мобильных телефонов в 2005 году по консервативным оценкам составит 600 миллионов единиц. Это увеличение приводит к ежегодному увеличению производства гибких печатных плат высокой плотности на 35%, достигнув к 3.5 году 2002 миллиона квадратных метров. Такой высокий спрос на продукцию требует эффективных и недорогих технологий обработки, и технология лазерной обработки является одной из них. .

В процессе производства гибкой печатной платы лазер выполняет три основные функции: обработка и формовка (резка и резка), нарезка и сверление. В качестве инструмента для бесконтактной обработки лазер может использоваться в очень маленьком фокусе (100 ~ 500) мкм). На материал воздействует световая энергия высокой интенсивности (650 МВт / мм2). Такая высокая энергия может быть использована для резки, сверления, маркировки, сварки, маркировки и другой обработки. Скорость и качество обработки зависят от свойств обрабатываемого материала и используемых характеристик лазера, таких как длина волны, плотность энергии, пиковая мощность, ширина импульса и частота. При обработке гибких печатных плат используются ультрафиолетовые (УФ) и дальние инфракрасные (FIR) лазеры. В первом обычно используются твердотельные (УФ-ДПСС) лазеры с эксимерной или УФ-диодной накачкой, а во втором – герметичные CO2-лазеры div>

Технология векторного сканирования использует компьютер для управления зеркалом, оснащенным расходомером и программным обеспечением CAD / CAM для создания графики резки и сверления, и использует телецентрическую систему линз, чтобы гарантировать, что лазер светит вертикально на поверхность заготовки </ div>

Лазерное сверление обработка имеет высокую точность и широкое применение. Это идеальный инструмент для формирования гибких печатных плат. Будь то CO2-лазер или DPSS-лазер, материалу можно придать любую форму после фокусировки. Он направляет сфокусированный лазерный луч в любом месте поверхности заготовки, устанавливая зеркало на гальванометр, затем выполняет компьютерное числовое управление (ЧПУ) на гальванометре с использованием технологии векторного сканирования и создает графику для резки с помощью программного обеспечения CAD / CAM. Этот «мягкий инструмент» может легко управлять лазером в реальном времени при изменении конструкции. Регулируя легкую усадку и различные режущие инструменты, лазерная обработка может точно воспроизводить дизайнерскую графику, что является еще одним значительным преимуществом.

Векторное сканирование позволяет вырезать подложки, такие как полиимидная пленка, вырезать всю схему или удалить область на печатной плате, например прорезь или блок. В процессе обработки и формовки лазерный луч всегда включен, когда зеркало сканирует всю обрабатываемую поверхность, что противоположно процессу сверления. Во время сверления лазер включается только после фиксации зеркала в каждой позиции сверления div>

раздел

«Нарезка» на жаргоне – это процесс удаления одного слоя материала с другого с помощью лазера. Этот процесс больше подходит для лазера. Та же технология векторного сканирования может использоваться для удаления диэлектрика и открытия проводящей площадки внизу. В настоящее время высокая точность лазерной обработки еще раз свидетельствует о больших преимуществах. Поскольку лучи FIR-лазера будут отражаться от медной фольги, здесь обычно используется CO2-лазер.

просверлить отверстие

Хотя в некоторых местах до сих пор используют механическое сверление, штамповку или плазменное травление для формирования сквозных микроотверстий, лазерное сверление по-прежнему является наиболее широко используемым методом формирования сквозных микроотверстий гибкой печатной платы, в основном из-за его высокой производительности, высокой гибкости и длительного времени нормальной работы. .

Для механического сверления и штамповки используются высокоточные сверла и штампы, которые можно изготавливать на гибкой печатной плате диаметром почти 250 мкм, но эти высокоточные устройства очень дороги и имеют относительно короткий срок службы. Из-за гибкой печатной платы высокой плотности требуемое относительное отверстие составляет 250 мкм, что мало, поэтому механическое сверление не приветствуется.

Плазменное травление можно использовать на подложке из полиимидной пленки толщиной 50 мкм и размером менее 100 мкм, но затраты на оборудование и технологические затраты довольно высоки, а стоимость обслуживания процесса плазменного травления также очень высока, особенно связанные с затратами. к некоторым химическим отходам и расходным материалам. Кроме того, плазменному травлению требуется довольно много времени, чтобы создать последовательные и надежные микропереходы при установлении нового процесса. Преимущество этого процесса – высокая надежность. Сообщается, что квалифицированный уровень микропереходов составляет 98%. Таким образом, плазменное травление все еще имеет определенный рынок медицинского и авионического оборудования.

Напротив, изготовление микропереходов с помощью лазера – простой и недорогой процесс. Вложение в лазерное оборудование очень низкое, а лазер – бесконтактный инструмент. В отличие от механического сверления, замена инструмента требует больших затрат. Кроме того, современные герметичные CO2-лазеры и УФ-ДПСС-лазеры не требуют обслуживания, что может минимизировать время простоя и значительно повысить производительность.

Метод создания микропереходов на гибкой печатной плате такой же, как и на жесткой печатной плате, но некоторые важные параметры лазера необходимо изменить из-за разницы в подложке и толщине. В герметичных лазерах на углекислом газе и уф-dpss-лазерах можно использовать ту же технологию векторного сканирования, что и формование, для сверления непосредственно на гибкой печатной плате. Единственное отличие состоит в том, что прикладное программное обеспечение для сверления будет выключать лазер во время сканирования зеркала от одного микропрохода к другому. Лазерный луч не будет включен, пока не достигнет другой позиции сверления. Чтобы сделать отверстие перпендикулярно поверхности гибкой подложки печатной платы, лазерный луч должен светить вертикально на подложку печатной платы, что может быть достигнуто с помощью системы телецентрических линз между сканирующим зеркалом и подложкой (рис. ) div>

Отверстия, просверленные в каптоне с помощью УФ-лазера

CO2-лазер также может использовать технологию конформной маски для сверления микропереходов. При использовании этой технологии медная поверхность используется в качестве маски, на ней вытравливаются отверстия обычным методом травления при печати, а затем луч CO2-лазера облучается на отверстия медной фольги для удаления обнаженных диэлектрических материалов.

Микропереходы также можно сделать с помощью эксимерного лазера методом проекционной маски. Эта технология должна отображать изображение микроперехода или всего массива микропереходов на подложку, а затем луч эксимерного лазера облучает маску для сопоставления изображения маски с поверхностью подложки, чтобы просверлить отверстие. Качество сверления эксимерным лазером очень хорошее. Его недостатки – невысокая скорость и дороговизна.

Выбор лазера Хотя тип лазера для обработки гибкой печатной платы такой же, как и для обработки жесткой печатной платы, разница в материале и толщине сильно повлияет на параметры обработки и скорость. Иногда можно использовать эксимерный лазер и углекислый газ с поперечным возбуждением (чайный), но эти два метода имеют низкую скорость и высокую стоимость обслуживания, что ограничивает повышение производительности. Для сравнения, CO2 и УФ-dpss-лазеры широко используются, быстрые и недорогие, поэтому они в основном используются для изготовления и обработки микропереходов гибких печатных плат.

В отличие от газового CO2-лазера, герметичного CO2-лазера （http://www.auto-alt.cn） Технология блочного высвобождения применяется для ограничения газовой смеси лазера в полости лазера, определяемой двумя прямоугольными электродными пластинами. Резонатор лазера герметичен в течение всего срока службы (обычно около 2–3 лет). Герметичный лазерный резонатор имеет компактную конструкцию и не требует воздухообмена. Лазерная головка может работать непрерывно более 25000 часов без обслуживания. Самым большим преимуществом конструкции уплотнения является то, что она может генерировать быстрые импульсы. Например, лазер блочного излучения может излучать высокочастотные (100 кГц) импульсы с пиковой мощностью 1.5 кВт. Высокая частота и высокая пиковая мощность позволяют проводить быструю обработку без термической деградации div>

Uv-dpss-лазер – это твердотельное устройство, которое непрерывно всасывает стержень кристалла ванадата неодима (Nd: YVO4) с матрицей лазерных диодов. Он генерирует импульсный выходной сигнал с помощью акустооптического переключателя добротности и использует кварцевый генератор третьей гармоники для изменения выходной мощности лазера Nd: YVO4 с 1064 нм & nbsp; Основная длина волны ИК-излучения уменьшена до длины волны УФ-излучения 355 нм. Обычно 355 нм </ div>

Средняя выходная мощность УФ-ДПСС-лазера при номинальной частоте следования импульсов 20 кГц составляет более 3 Вт дел.>

УФ-дпсс лазер

И диэлектрик, и медь могут легко поглощать УФ-лазер с выходной длиной волны 355 нм. Uv-dpss-лазер имеет меньшее световое пятно и меньшую выходную мощность, чем CO2-лазер. В процессе диэлектрической обработки обычно используется УФ-ДПСС-лазер для небольших размеров (менее 50%) мкм) Следовательно, диаметр менее 50 должен обрабатываться на подложке гибкой печатной платы высокой плотности μ M микропереход. , использование УФ-лазера очень идеально. Теперь есть мощный ультрафиолетовый лазер, который может увеличить скорость обработки и сверления ультрафиолетового лазера.

Преимущество УФ-ДПСС-лазера заключается в том, что когда его высокоэнергетические УФ-фотоны освещают большинство неметаллических поверхностных слоев, они могут напрямую разорвать связь молекул, сгладить режущую кромку с помощью процесса «холодной» литографии и минимизировать степень воздействия термическое повреждение и ожог. Таким образом, УФ-микрорезка подходит для случаев повышенного спроса, когда последующая обработка невозможна или ненужна. Div>

CO2-лазер (альтернативы автоматизации)

Герметичный CO2-лазер может излучать FIR-лазер с длиной волны 10.6 мкм или 9.4 мкм, хотя обе длины волны легко поглощаются диэлектриками, такими как подложка из полиимидной пленки, исследования показывают, что 9.4 мкм Влияние длины волны M на обработку этого типа материала гораздо лучше. Диэлектрик 9.4 мкм. Коэффициент поглощения для длины волны M выше, что лучше, чем 10.6 для сверления или резки материалов, для быстрой длины волны мкм. Лазер с девятью целыми точками четыре мкм не только имеет очевидные преимущества при сверлении и резке, но также обладает выдающимся режущим эффектом. Следовательно, использование более коротковолнового лазера может повысить производительность и качество.

Вообще говоря, волны такой длины легко поглощаются диэлектриками, но отражаются медью. Поэтому большинство CO2-лазеров используется для диэлектрической обработки, формования, резки и расслоения диэлектрической подложки и ламината. Поскольку выходная мощность CO2-лазера выше, чем выходная мощность DPSS-лазера, CO2-лазер в большинстве случаев используется для обработки диэлектрика. CO2-лазер и УФ-лазер часто используются вместе. Например, при сверлении микропереходов сначала удалите медный слой с помощью DPSS-лазера, а затем быстро просверлите отверстия в диэлектрическом слое с помощью CO2-лазера, пока не появится следующий слой медного покрытия, а затем повторите процесс.

Поскольку длина волны самого УФ-лазера очень мала, световое пятно, излучаемое УФ-лазером, мельче, чем у CO2-лазера, но в некоторых приложениях световое пятно большого диаметра, создаваемое CO2-лазером, более полезно, чем УФ-лазер. Например, вырежьте материалы с большой площадью, такие как канавки и блоки, или просверлите большие отверстия (диаметром более 50 мкм). Обработка с помощью CO2-лазера занимает меньше времени. Вообще говоря, относительное отверстие составляет 50 мкм. Когда m большое, обработка с помощью CO2-лазера является более подходящей, а апертура меньше 50 мкм, эффект УФ-ДПСС-лазера лучше.