Uporaba tehnologije laserske obdelave v prilagodljivo vezje

Prožno vezje visoke gostote je del celotnega fleksibilnega vezja, ki je na splošno opredeljeno kot razmik med vrsticami manjši od 200 μM ali mikro prek fleksibilnega vezja manj kot 250 μ M. Prilagodljivo vezje visoke gostote ima široko paleto aplikacij, kot so telekomunikacije, računalniki, integrirana vezja in medicinska oprema. Zaradi posebnosti materialov prožnih vezij ta članek predstavlja nekatere ključne težave, ki jih je treba upoštevati pri laserski obdelavi prožnih vezij z visoko gostoto in mikro z vrtanjem p>

Zaradi edinstvenih značilnosti fleksibilnega vezja je velikokrat alternativa togemu vezju in tradicionalni shemi ožičenja. Hkrati spodbuja tudi razvoj številnih novih področij. Najhitreje rastoči del FPC je notranja povezava trdega diska računalnika (HDD). Magnetna glava trdega diska se premika naprej in nazaj na vrtljivem disku za skeniranje, prilagodljivo vezje pa lahko uporabimo za zamenjavo žice za vzpostavitev povezave med mobilno magnetno glavo in krmilnim vezjem. Proizvajalci trdih diskov povečajo proizvodnjo in znižajo stroške montaže s tehnologijo, imenovano “viseča fleksibilna plošča” (FOS). Poleg tega ima tehnologija brezžičnega vzmetenja boljšo potresno odpornost in lahko izboljša zanesljivost izdelka. Še eno fleksibilno vezje visoke gostote, ki se uporablja na trdem disku, je interposer flex, ki se uporablja med vzmetenjem in krmilnikom.

Drugo rastoče področje FPC je nova embalaža z integriranim vezjem. Prilagodljiva vezja se uporabljajo v embalaži na ravni čipov (CSP), modulu z več čipi (MCM) in čipu na prilagodljivem vezju (COF). Med njimi ima notranje vezje CSP velik trg, saj se lahko uporablja v polprevodniških napravah in bliskovnem pomnilniku ter se pogosto uporablja pri karticah PCMCIA, diskovnih pogonih, osebnih digitalnih pomočnikih (dlančnikih), mobilnih telefonih, pozivnikih Digitalni fotoaparat in digitalni fotoaparat . Poleg tega so zaslon s tekočimi kristali (LCD), stikalo iz poliestrske folije in kartuša za brizgalne tiskalnike druga tri področja uporabe z visoko gostoto fleksibilnega vezja \

Tržni potencial fleksibilne linijske tehnologije pri prenosnih napravah (na primer mobilnih telefonih) je zelo velik, kar je zelo naravno, saj te naprave zahtevajo majhno prostornino in majhno težo za zadovoljevanje potreb potrošnikov; Poleg tega najnovejše aplikacije prilagodljive tehnologije vključujejo zaslone z ravnim zaslonom in medicinske pripomočke, ki jih oblikovalci lahko uporabljajo za zmanjšanje obsega in teže izdelkov, kot so slušni aparati in človeški vsadki.

Velika rast na zgornjih področjih je privedla do povečanja svetovne proizvodnje fleksibilnih vezij. Na primer, letni obseg prodaje trdih diskov naj bi leta 345 dosegel 2004 milijonov enot, kar je skoraj dvakrat več kot leta 1999, obseg prodaje mobilnih telefonov v letu 2005 pa je konzervativno ocenjen na 600 milijonov enot. Ta povečanja vodijo k letnemu povečanju proizvodnje fleksibilnih vezij z visoko gostoto za 35%, ki je do leta 3.5 doseglo 2002 milijona kvadratnih metrov. Tako veliko povpraševanje po proizvodnji zahteva učinkovito in poceni tehnologijo obdelave, tehnologija laserske obdelave pa je ena izmed njih .

Laser ima tri glavne funkcije v proizvodnem procesu fleksibilnega vezja: obdelava in oblikovanje (rezanje in rezanje), rezanje in vrtanje. Kot brezkontaktno obdelovalno orodje se laser lahko uporablja v zelo majhnem fokusu (100 ~ 500) μm.) Na material se nanese svetlobna energija visoke intenzivnosti (650MW / mm2). Tako visoko energijo lahko uporabimo za rezanje, vrtanje, označevanje, varjenje, označevanje in drugo obdelavo. Hitrost in kakovost obdelave sta povezani z lastnostmi predelanega materiala in uporabljenimi laserskimi lastnostmi, kot so valovna dolžina, gostota energije, največja moč, širina in frekvenca impulza. Pri obdelavi fleksibilnega vezja se uporabljajo ultravijolični (UV) in daljinsko infrardeči (FIR) laserji. Prvi običajno uporabljajo laserje na trdni osnovi (uv-dpss), črpane z ekscimerjem ali UV diodo, drugi pa na splošno uporabljajo zaprte CO2 laserje.

Tehnologija vektorskega skeniranja uporablja računalnik za nadzor ogledala, opremljenega z merilnikom pretoka in programsko opremo CAD / CAM za ustvarjanje rezalne in vrtalne grafike, ter uporablja sistem telecentričnih leč, da lasersko sveti navpično na površini obdelovanca < / div>

Lasersko vrtanje obdelava ima visoko natančnost in široko uporabo. Je idealno orodje za oblikovanje fleksibilnega vezja. Ne glede na to, ali gre za CO2 laser ali DPSS laser, se lahko material po ostrenju predela v poljubno obliko. Snema usmerjen laserski žarek kjer koli na površino obdelovanca z namestitvijo ogledala na galvanometer, nato z galvansko merilnikom izvede računalniško numerično krmiljenje (CNC) z uporabo tehnologije vektorskega skeniranja in s programsko opremo CAD / CAM naredi rezanje grafike. To “mehko orodje” lahko enostavno spremeni laser v realnem času, ko se spremeni zasnova. Z prilagajanjem krčenja svetlobe in različnimi rezalnimi orodji lahko laserska obdelava natančno reproducira oblikovalske grafike, kar je še ena pomembna prednost.

Vektorsko skeniranje lahko razreže podlage, kot je poliimidna folija, izreže celotno vezje ali odstrani območje na vezju, na primer režo ali blok. V procesu predelave in oblikovanja se laserski žarek vedno vklopi, ko ogledalo pregleda celotno površino obdelave, ki je nasprotna postopku vrtanja. Med vrtanjem se laser vklopi šele potem, ko je ogledalo pritrjeno na vsakem položaju vrtanja div>

oddelek

“Rezanje” v žargonu je postopek odstranjevanja ene plasti materiala iz druge z laserjem. Ta postopek je bolj primeren za laser. Ista vektorska tehnologija skeniranja se lahko uporabi za odstranjevanje dielektrika in odkrivanje prevodne ploščice spodaj. V tem času visoka natančnost laserske obdelave ponovno odraža velike prednosti. Ker se laserski žarki FIR odbijajo iz bakrene folije, se tukaj običajno uporablja CO2 laser.

izvrtaj luknjo

Čeprav nekatera mesta še vedno uporabljajo mehansko vrtanje, žigosanje ali jedkanje v plazmi za oblikovanje mikro skoznjih lukenj, je lasersko vrtanje še vedno najpogosteje uporabljena metoda oblikovanja mikro luknjic fleksibilnega vezja, predvsem zaradi visoke produktivnosti, močne prilagodljivosti in dolgega normalnega časa delovanja .

Mehansko vrtanje in vtiskovanje uporabljata visoko natančne svedre in matrice, ki jih je mogoče izdelati na prilagodljivem vezju s premerom skoraj 250 μM, vendar so te visoko natančne naprave zelo drage in imajo relativno kratko življenjsko dobo. Zaradi fleksibilnega vezja z visoko gostoto je zahtevano razmerje odprtine 250 μM majhno, zato mehansko vrtanje ni naklonjeno.

Plazemsko jedkanje se lahko uporablja na 50 μM debeli poliimidni filmski podlagi velikosti manj kot 100 μM, vendar so naložbe v opremo in stroški postopka precej visoki, stroški vzdrževanja plazemskega jedkanja pa so zelo visoki, zlasti stroški, povezani na nekatere kemične obdelave odpadkov in potrošni material. Poleg tega traja precej dolgo, da jedkanje v plazmi naredi dosledne in zanesljive mikrovias pri vzpostavljanju novega procesa. Prednost tega postopka je visoka zanesljivost. Poroča se, da je kvalificirana stopnja mikro via 98%. Zato ima jedkanje v plazmi še vedno določen trg v medicinski in letalski opremi div>

Nasprotno pa je izdelava mikro vias z laserjem preprost in poceni postopek. Naložbe laserske opreme so zelo majhne, ​​laser pa je brezkontaktno orodje. Za razliko od mehanskega vrtanja bodo stroški zamenjave orodja dragi. Poleg tega sodobni zapečateni CO2 in uv-dpss laserji ne potrebujejo vzdrževanja, kar lahko zmanjša izpad in močno izboljša produktivnost.

Način generiranja mikro vias na fleksibilnem vezju je enak kot na trdem tiskanem vezju, vendar je treba zaradi razlike podlage in debeline spremeniti nekatere pomembne parametre laserja. Zaprti laserji CO2 in uv-dpss lahko uporabljajo isto vektorsko tehnologijo skeniranja kot oblikovanje za vrtanje neposredno na prilagodljivo vezje. Edina razlika je v tem, da bo programska oprema za vrtanje izklopila laser med skeniranjem ogledala za skeniranje iz enega mikro v drugega. Laserski žarek se ne vklopi, dokler ne doseže drugega položaja vrtanja. Da bi bila luknja pravokotna na površino fleksibilnega tiskanega vezja, mora laserski žarek navpično sijati na podlago tiskanega vezja, kar je mogoče doseči z uporabo sistema telecentrične leče med ogledalom za skeniranje in podlago (slika 2). ) div>

Luknje na Kaptonu z uporabo UV laserja

CO2 laser lahko uporablja tudi tehnologijo konformnih mask za vrtanje mikro vias. Pri uporabi te tehnologije se bakrena površina uporablja kot maska, luknje se nanjo vtisnejo z običajno metodo tiskanja, nato pa se laserski žarek CO2 obseva na luknjah bakrene folije, da se odstranijo izpostavljeni dielektrični materiali.

Mikro vias lahko naredimo tudi z uporabo excimer laserja po metodi projekcijske maske. Ta tehnologija mora preslikati sliko mikro via ali celotnega mikro niza na podlago, nato pa laserski žarek ekscimerja obseva masko, da preslika sliko maske na površino podlage, da izvrta luknjo. Kakovost laserskega vrtanja z ekscimerjem je zelo dobra. Njegove pomanjkljivosti so nizka hitrost in visoki stroški.

Izbira laserja Čeprav je tip laserja za obdelavo fleksibilnega vezja enak kot pri obdelavi togega tiskanega vezja, bo razlika v materialu in debelini močno vplivala na parametre obdelave in hitrost. Včasih je mogoče uporabiti ekscimerni laser in prečno vzbujen plinski (čajni) CO2 laser, vendar imata ti dve metodi počasno hitrost in visoke stroške vzdrževanja, kar omejuje izboljšanje produktivnosti. Za primerjavo, laserji CO2 in uv-dpss se pogosto uporabljajo, hitri in poceni, zato se večinoma uporabljajo pri izdelavi in ​​obdelavi mikro vijakov fleksibilnih vezij.

Za razliko od CO2 laserja s pretokom plina, zapečatenega CO2 laserja （http://www.auto-alt.cn） Tehnologija blokirnega sproščanja je sprejeta za omejitev mešanice laserskega plina na lasersko votlino, ki jo določata dve pravokotni plošči elektrod. Laserska votlina je zaprta med celotno življenjsko dobo (običajno približno 2 do 3 leta). Zaprta laserska votlina ima kompaktno strukturo in ne potrebuje izmenjave zraka. Laserska glava lahko brez vzdrževanja neprekinjeno deluje več kot 25000 ur. Največja prednost zasnove tesnjenja je, da lahko proizvaja hitre impulze. Na primer, laser za sproščanje blokov lahko oddaja visokofrekvenčne (100 kHz) impulze z največjo močjo 1.5 kW. Z visoko frekvenco in visoko končno močjo je mogoče hitro obdelavo opraviti brez toplotne degradacije div>

Uv-dpss laser je polprevodniška naprava, ki neprekinjeno sesa kristalno palico neodim-vanadata (Nd: YVO4) z nizom laserskih diod. Ustvarja impulzni izhod z akustično-optičnim Q-stikalom in uporablja kristalni generator tretje harmonike za spreminjanje izhoda laserja Nd: YVO4 z 1064 nm & nbsp; Osnovna valovna dolžina IR se zmanjša na 355 nm UV valovno dolžino. Na splošno 355 nm < / div>

Povprečna izhodna moč laserja uv-dpss pri nazivni hitrosti ponavljanja impulzov 20 kHz je več kot 3 W div>

Uv-dpss laser

Tako dielektrik kot baker lahko zlahka absorbirata UV-dpss laser z izhodno valovno dolžino 355 nm. Uv-dpss laser ima manjšo svetlobno točko in manjšo izhodno moč kot CO2 laser. V postopku dielektrične obdelave se običajno uporablja laser uv-dpss za majhne velikosti (manj kot 50%) μm) Zato je treba premer manjši od 50 obdelati na substratu fleksibilnega vezja visoke gostote μ M mikro preko , uporaba UV laserja je zelo idealna. Zdaj obstaja zmogljiv laser uv-dpss, ki lahko poveča hitrost obdelave in vrtanja laserskega diva uv-dpss>

Prednost laserja uv-dpss je v tem, da njegovi visokoenergetski UV fotoni sijejo na večino nekovinskih površinskih plasti, lahko neposredno prekinejo povezavo molekul, gladijo rezalni rob s “hladnim” procesom litografije in zmanjšajo stopnjo toplotne poškodbe in žganje. Zato je UV mikro rezanje primerno za priložnosti z velikim povpraševanjem, kjer je naknadna obdelava nemogoča ali nepotrebna div>

CO2 laser (alternative avtomatizacije)

Zaprti CO2 laser lahko oddaja valovno dolžino 10.6 μ M ali 9.4 μ M FIR laser, čeprav dielektrike, kot je substrat iz poliimidne folije, zlahka absorbirajo obe valovni dolžini, raziskave kažejo, da je učinek obdelave tovrstnega materiala z valovno dolžino 9.4 μ je veliko bolje. Dielektrik 9.4 μ Koeficient absorpcije valovne dolžine M je višji, kar je za vrtanje ali rezanje materialov μ M hitro valovno dolžino boljše od 10.6. Devettočkovni štiri µM laser nima le očitnih prednosti pri vrtanju in rezanju, ampak ima tudi izjemen učinek rezanja. Zato lahko uporaba laserja s krajšo valovno dolžino izboljša produktivnost in kakovost.

Na splošno dielektriki zlahka absorbirajo valovno dolžino jelke, vendar jo bo baker odseval nazaj. Zato se večina CO2 laserjev uporablja za dielektrično obdelavo, oblikovanje, rezanje in delaminacijo dielektrične podlage in laminata. Ker je izhodna moč CO2 laserja večja od moči laserja DPSS, se v večini primerov za obdelavo dielektrika uporablja CO2 laser. CO2 laser in uv-dpss laser se pogosto uporabljata skupaj. Na primer, pri vrtanju mikro vijakov najprej odstranite bakreno plast z DPSS laserjem, nato pa hitro z laserjem CO2 izvrtajte luknje v dielektrični plasti, dokler se ne pojavi naslednja plast, prevlečena z bakrom, in nato ponovite postopek.

Ker je sama valovna dolžina UV laserja zelo kratka, je svetlobna točka, ki jo oddaja UV laser, drobnejša od svetlobe CO2 laserja, vendar je v nekaterih aplikacijah svetlobna točka velikega premera, ki jo proizvaja CO2 laser, bolj uporabna kot laser UV-dpss. Na primer, razrežite materiale velikih površin, kot so utori in bloki, ali izvrtajte velike luknje (premer večji od 50) μm) Za obdelavo s CO2 laserjem traja manj časa. Na splošno velja, da je razmerje odprtine 50 μ. Ko je m velik, je laserska obdelava CO2 primernejša, zaslonka pa je manjša od 50 μM, zato je učinek UV-dpss laserja boljši.