1 Aplikimi i rrezes lazer

Dendësia e lartë Bordi PCB është një strukturë shumështresore, e cila ndahet me rrëshirë izoluese të përzier me materiale fibra qelqi dhe mes tyre është futur një shtresë përçuese prej bakri. Pastaj laminohet dhe lidhet. Figura 1 tregon një seksion të një bordi me 4 shtresa. Parimi i përpunimit me lazer është përdorimi i rrezeve lazer për t’u fokusuar në sipërfaqen e PCB-së për të shkrirë dhe avulluar menjëherë materialin për të formuar vrima të vogla. Meqenëse bakri dhe rrëshira janë dy materiale të ndryshme, temperatura e shkrirjes së fletës së bakrit është 1084°C, ndërsa temperatura e shkrirjes së rrëshirës izoluese është vetëm 200-300°C. Prandaj, është e nevojshme të zgjidhen në mënyrë të arsyeshme dhe të kontrollohen me saktësi parametrat si gjatësia e valës së rrezes, mënyra, diametri dhe pulsi kur zbatohet shpimi me lazer.

1.1 Ndikimi i gjatësisë valore të rrezes dhe mënyrës në përpunim

Cilat janë aplikimet e përpunimit me lazer në prodhimin e PCB-ve me densitet të lartë

Figura 1 Pamje në prerje tërthore e PCB me 4 shtresa

Nga Figura 1 mund të shihet se lazeri është i pari që përpunon fletën e bakrit kur shpohet, dhe shkalla e përthithjes së bakrit në lazer rritet me rritjen e gjatësisë së valës. Shkalla e përthithjes së lazerit YAG/UV prej 351 deri në 355 m është deri në 70%. Lazeri YAG/UV ose metoda e maskës konformale mund të përdoret për të shpuar pllaka të zakonshme të printuara. Për të rritur integrimin e PCB-ve me densitet të lartë, secila shtresë e fletës së bakrit është vetëm 18μm, dhe nënshtresa e rrëshirës nën fletën e bakrit ka një shkallë të lartë përthithjeje të lazerit të dioksidit të karbonit (rreth 82%), e cila siguron kushte për aplikim. e perforimit me lazer të dioksidit të karbonit. Për shkak se shkalla e konvertimit fotoelektrik dhe efikasiteti i përpunimit të lazerit të dioksidit të karbonit është shumë më i lartë se ai i lazerit YAG/UV, për sa kohë që ka energji të mjaftueshme të rrezes dhe fleta e bakrit përpunohet për të rritur shkallën e përthithjes së lazerit, lazerit të dioksidit të karbonit. mund të përdoret për të hapur direkt PCB-në.

Mënyra e tërthortë e rrezes lazer ka një ndikim të madh në këndin e divergjencës dhe prodhimin e energjisë së lazerit. Për të marrë energji të mjaftueshme të rrezes, është e nevojshme të keni një modalitet të mirë të daljes së rrezes. Gjendja ideale është të formohet një dalje në modalitetin Gaussian të rendit të ulët, siç tregohet në figurën 2. Në këtë mënyrë, mund të merret një densitet i lartë energjie, i cili siguron një parakusht që rrezja të jetë e fokusuar mirë në thjerrëza.

Cilat janë aplikimet e përpunimit me lazer në prodhimin e PCB-ve me densitet të lartë

Figura 2 Shpërndarja e energjisë në modalitetin Gaussian me kosto të ulët

Mënyra e rendit të ulët mund të merret duke modifikuar parametrat e rezonatorit ose duke instaluar një diafragmë. Megjithëse instalimi i diafragmës zvogëlon prodhimin e energjisë së rrezes, ai mund të kufizojë lazerin e modalitetit të rendit të lartë që të marrë pjesë në shpim dhe të ndihmojë në përmirësimin e rrumbullakësisë së vrimës së vogël. .

1.2 Marrja e mikroporeve

Pasi të zgjidhet gjatësia e valës dhe mënyra e rrezes, për të marrë një vrimë ideale në PCB, duhet të kontrollohet diametri i pikës. Vetëm nëse diametri i njollës është mjaft i vogël, energjia mund të përqendrohet në heqjen e pllakës. Ka shumë mënyra për të rregulluar diametrin e pikës, kryesisht përmes fokusimit sferik të lenteve. Kur rrezja e modalitetit Gaussian hyn në lente, diametri i pikës në rrafshin fokal të pasëm të thjerrëzës mund të llogaritet afërsisht me formulën e mëposhtme:

D≈λF/(πd)

Në formulën: F është gjatësia fokale; d është rrezja e pikës së rrezes Gaussian të projektuar nga një person në sipërfaqen e thjerrëzës; λ është gjatësia e valës së lazerit.

Nga formula mund të shihet se sa më i madh të jetë diametri i incidentit, aq më i vogël është pika e fokusuar. Kur konfirmohen kushte të tjera, shkurtimi i gjatësisë fokale është i favorshëm për reduktimin e diametrit të rrezes. Megjithatë, pasi F është shkurtuar, distanca midis thjerrëzës dhe pjesës së punës gjithashtu zvogëlohet. Skorja mund të spërkat në sipërfaqen e thjerrëzës gjatë shpimit, gjë që do të ndikojë në efektin e shpimit dhe jetëgjatësinë e thjerrëzës. Në këtë rast, një pajisje ndihmëse mund të instalohet në anën e lenteve dhe përdoret gaz. Kryeni spastrim.

1.3 Ndikimi i pulsit të rrezes

Një lazer me shumë impuls përdoret për shpime, dhe densiteti i fuqisë së lazerit pulsues duhet të paktën të arrijë temperaturën e avullimit të fletës së bakrit. Për shkak se energjia e lazerit me një impuls të vetëm është dobësuar pas djegies përmes fletës së bakrit, nënshtresa e poshtme nuk mund të hiqet në mënyrë efektive dhe situata e treguar në Fig. 3a do të formohet në mënyrë që vrima e kalimit të mos mund të formohet. Sidoqoftë, energjia e rrezes nuk duhet të jetë shumë e lartë kur goditet, dhe energjia është shumë e lartë. Pasi të jetë depërtuar peta e bakrit, heqja e nënshtresës do të jetë shumë e madhe, duke rezultuar në situatën e paraqitur në figurën 3b, e cila nuk është e favorshme për pas-përpunimin e tabelës së qarkut. Është më ideale të formohen mikrovrimat me një model vrimash pak të ngushtuar siç tregohet në Fig. 3c. Ky model vrimash mund të ofrojë lehtësi për procesin e mëpasshëm të veshjes së bakrit.

Cilat janë aplikimet e përpunimit me lazer në prodhimin e PCB-ve me densitet të lartë

Figura 3 Llojet e vrimave të përpunuara nga lazera të ndryshëm të energjisë

Për të arritur modelin e vrimës së treguar në Figurën 3c, mund të përdoret një formë vale lazer pulsuese me një majë të përparme (Figura 4). Energjia më e lartë e pulsit në pjesën e përparme mund të heqë fletën e bakrit, dhe pulset e shumta me energji më të ulët në fundin e pasmë mund të heqin nënshtresën izoluese dhe të bëjnë vrimën të thellohet deri në fletën e poshtme të bakrit.

Cilat janë aplikimet e përpunimit me lazer në prodhimin e PCB-ve me densitet të lartë

Figura 4 Forma e valës së lazerit me puls

2 Efekti i rrezes lazer

Për shkak se vetitë materiale të fletës së bakrit dhe nënshtresës janë shumë të ndryshme, rrezja e lazerit dhe materiali i tabelës së qarkut ndërveprojnë për të prodhuar një sërë efektesh, të cilat kanë një ndikim të rëndësishëm në hapjen, thellësinë dhe llojin e vrimës së mikroporeve.

2.1 Reflektimi dhe thithja e lazerit

Ndërveprimi ndërmjet lazerit dhe PCB-së fillimisht fillon nga reflektimi dhe thithja e lazerit të rënë nga fleta e bakrit në sipërfaqe. Për shkak se fleta e bakrit ka një shkallë shumë të ulët përthithjeje të lazerit të dioksidit të karbonit me gjatësi vale infra të kuqe, është e vështirë për t’u përpunuar dhe efikasiteti është jashtëzakonisht i ulët. Pjesa e zhytur e energjisë së dritës do të rrisë energjinë kinetike të elektroneve të lira të materialit të fletës së bakrit dhe pjesa më e madhe e saj do të shndërrohet në energjinë e nxehtësisë së fletës së bakrit përmes bashkëveprimit të elektroneve dhe rrjetave kristalore ose joneve. Kjo tregon se duke përmirësuar cilësinë e rrezes, është e nevojshme të kryhet para-trajtimi në sipërfaqen e fletës së bakrit. Sipërfaqja e fletës së bakrit mund të mbulohet me materiale që rrisin thithjen e dritës për të rritur shkallën e thithjes së dritës lazer.

2.2 Roli i efektit të rrezes

Gjatë përpunimit me lazer, rrezja e dritës rrezaton materialin e fletës së bakrit, dhe fleta e bakrit nxehet deri në avullim, dhe temperatura e avullit është e lartë, e cila është e lehtë për t’u prishur dhe jonizuar, domethënë, plazma e induktuar nga foto gjenerohet nga ngacmimi i dritës. . Plazma e shkaktuar nga foto është përgjithësisht një plazmë e avullit të materialit. Nëse energjia që i transmetohet pjesës së punës nga plazma është më e madhe se humbja e energjisë së dritës të marrë nga pjesa e punës e shkaktuar nga përthithja e plazmës. Në vend të kësaj, plazma rrit përthithjen e energjisë lazer nga pjesa e punës. Përndryshe, plazma bllokon lazerin dhe dobëson thithjen e lazerit nga pjesa e punës. Për lazerët e dioksidit të karbonit, plazma e induktuar nga foto mund të rrisë shkallën e përthithjes së fletës së bakrit. Megjithatë, shumë plazma do të bëjë që rrezja të thyhet kur kalon, gjë që do të ndikojë në saktësinë e pozicionimit të vrimës. Në përgjithësi, densiteti i fuqisë së lazerit kontrollohet në një vlerë të përshtatshme nën 107 W/cm2, e cila mund të kontrollojë më mirë plazmën.

Efekti i vrimës së gjirit luan një rol jashtëzakonisht të rëndësishëm në rritjen e përthithjes së energjisë së dritës në procesin e shpimit me lazer. Lazeri vazhdon të heqë nënshtresën pas djegies përmes fletës së bakrit. Nënshtresa mund të thithë një sasi të madhe energjie drite, të avullojë dhe zgjerohet dhunshëm, dhe presioni i krijuar mund të jetë Materiali i shkrirë hidhet jashtë për të formuar vrima të vogla. Vrima e vogël është gjithashtu e mbushur me plazmë të induktuar nga foto, dhe energjia e lazerit që hyn në vrimën e vogël mund të absorbohet pothuajse plotësisht nga reflektimet e shumta të murit të vrimës dhe veprimi i plazmës (Figura 5). Për shkak të përthithjes së plazmës, densiteti i fuqisë lazer që kalon përmes vrimës së vogël deri në fund të vrimës së vogël do të ulet dhe densiteti i fuqisë lazer në fund të vrimës së vogël është thelbësor për të gjeneruar një presion të caktuar avullimi për të ruajtur një thellësi të caktuar. vrima e vogël, e cila përcakton thellësinë e depërtimit të procesit të përpunimit.

Cilat janë aplikimet e përpunimit me lazer në prodhimin e PCB-ve me densitet të lartë

Figura 5 Përthyerja me lazer në vrimë

Përfundimi i 3

Aplikimi i teknologjisë së përpunimit me lazer mund të përmirësojë shumë efikasitetin e shpimit të mikrovrimave me PCB me densitet të lartë. Eksperimentet tregojnë se: ① Kombinuar me teknologjinë e kontrollit numerik, më shumë se 30,000 mikrovrima mund të përpunohen në minutë në tabelën e printuar dhe hapja është midis 75 dhe 100; ② Aplikimi i lazerit UV mund ta bëjë më tej hapjen më pak se 50μm ose më të vogël, gjë që krijon kushte për zgjerimin e mëtejshëm të hapësirës së përdorimit të pllakave PCB.