1 Примена ласерског зрака

Висока густина ПЦБ плоча је вишеслојна структура, која је одвојена изолационом смолом помешаном са материјалима од стаклених влакана, а између њих је уметнут проводни слој бакарне фолије. Затим се ламинира и лепи. Слика 1 приказује пресек 4-слојне плоче. Принцип ласерске обраде је коришћење ласерских зрака за фокусирање на површину ПЦБ-а да би се материјал тренутно растопио и испарио да би се формирале мале рупе. Пошто су бакар и смола два различита материјала, температура топљења бакарне фолије је 1084°Ц, док је температура топљења изолационе смоле само 200-300°Ц. Због тога је неопходно разумно одабрати и прецизно контролисати параметре као што су таласна дужина зрака, мод, пречник и пулс када се примењује ласерско бушење.

1.1 Утицај таласне дужине и мода снопа на обраду

Које су примене ласерске обраде у производњи ПЦБ-а високе густине

Слика 1. Приказ попречног пресека 4-слојне штампане плоче

Са слике 1 се може видети да ласер први обрађује бакарну фолију приликом перфорације, а брзина апсорпције бакра у ласер расте са повећањем таласне дужине. Стопа апсорпције ИАГ/УВ ласера ​​од 351 до 355 м је чак 70%. ИАГ/УВ ласер или метода конформне маске може се користити за перфорацију обичних штампаних плоча. Да би се повећала интеграција ПЦБ-а високе густине, сваки слој бакарне фолије је само 18 μм, а супстрат смоле испод бакарне фолије има високу стопу апсорпције ласера ​​угљен-диоксида (око 82%), што обезбеђује услове за примену ласерске перфорације угљен-диоксида. Пошто је стопа фотоелектричне конверзије и ефикасност обраде угљен-диоксидног ласера ​​много већа од оне код ИАГ/УВ ласера, све док има довољно енергије снопа и бакарна фолија се обрађује како би се повећала брзина апсорпције ласера, угљен-диоксид ласер може се користити за директно отварање ПЦБ-а.

Попречни мод ласерског зрака има велики утицај на угао дивергенције и излазну енергију ласера. Да би се добила довољна енергија снопа, неопходно је имати добар излазни режим снопа. Идеално стање је да се формира излаз Гаусовог мода нижег реда као што је приказано на слици 2. На овај начин се може добити висока густина енергије, што представља предуслов да сноп буде добро фокусиран на сочиво.

Које су примене ласерске обраде у производњи ПЦБ-а високе густине

Слика 2 Нискобуџетна дистрибуција енергије Гаусовог мода

Режим нижег реда се може добити модификацијом параметара резонатора или уградњом дијафрагме. Иако инсталација дијафрагме смањује излаз енергије зрака, она може ограничити ласер мода високог реда да учествује у перфорацији и помаже у побољшању заобљености мале рупе. .

1.2 Добијање микропора

Након одабира таласне дужине и начина снопа, да би се добила идеална рупа на штампаној плочи, мора се контролисати пречник тачке. Само ако је пречник тачке довољно мали, енергија се може концентрисати на уклањање плоче. Постоји много начина за подешавање пречника тачке, углавном кроз фокусирање сферног сочива. Када сноп Гаусовог режима уђе у сочиво, пречник тачке на задњој жижној равни сочива може се приближно израчунати следећом формулом:

Д≈λФ/(πд)

У формули: Ф је жижна даљина; д је полупречник тачке Гаусовог зрака који особа пројектује на површину сочива; λ је таласна дужина ласера.

Из формуле се може видети да што је већи пречник упада, то је мања фокусна тачка. Када се потврде други услови, скраћивање жижне даљине је погодно за смањење пречника зрака. Међутим, након што се Ф скрати, растојање између сочива и радног предмета се такође смањује. Шљака може прскати по површини сочива током бушења, што ће утицати на ефекат бушења и животни век сочива. У овом случају, помоћни уређај се може уградити са стране сочива и користи се гас. Извршите чишћење.

1.3 Утицај импулса снопа

За бушење се користи вишеимпулсни ласер, а густина снаге импулсног ласера ​​мора да достигне бар температуру испаравања бакарне фолије. Пошто је енергија једнопулсног ласера ​​ослабљена након сагоревања кроз бакарну фолију, основни супстрат не може бити ефикасно абласан, а ситуација приказана на слици 3а ће се формирати, тако да се не може формирати пролазна рупа. Међутим, енергија зрака не би требало да буде превисока при удару, а енергија је превисока. Након што се бакарна фолија пробије, аблација подлоге ће бити превелика, што ће резултирати ситуацијом приказаном на слици 3б, која није погодна за накнадну обраду плоче. Најидеалније је формирати микро-рупе са мало суженим узорком рупа као што је приказано на слици 3ц. Овај узорак рупа може пружити погодност за накнадни процес бакровања.

Које су примене ласерске обраде у производњи ПЦБ-а високе густине

Слика 3 Типови рупа обрађени различитим енергетским ласерима

Да би се постигао узорак рупе приказан на слици 3ц, може се користити импулсни ласерски талас са предњим врхом (слика 4). Већа енергија импулса на предњем крају може уклонити бакарну фолију, а вишеструки импулси са нижом енергијом на задњем крају могу аблације изолационе подлоге и учинити да се рупа продуби до доње бакарне фолије.

Које су примене ласерске обраде у производњи ПЦБ-а високе густине

Слика 4 Таласни облик пулсног ласера

2 Ефекат ласерског зрака

Пошто су својства материјала бакарне фолије и подлоге веома различита, ласерски сноп и материјал штампане плоче у интеракцији стварају различите ефекте, који имају важан утицај на отвор, дубину и тип отвора микропора.

2.1 Рефлексија и апсорпција ласера

Интеракција између ласера ​​и ПЦБ-а прво почиње тако што се упадни ласер одбија и апсорбује бакарном фолијом на површини. Пошто бакарна фолија има веома ниску стопу апсорпције инфрацрвеног ласера ​​са угљен-диоксидом таласне дужине, тешко се обрађује, а ефикасност је изузетно ниска. Апсорбовани део светлосне енергије ће повећати кинетичку енергију слободних електрона материјала бакарне фолије, а највећи део ће бити претворен у топлотну енергију бакарне фолије кроз интеракцију електрона и кристалних решетки или јона. Ово показује да је за побољшање квалитета снопа потребно извршити претходну обраду површине бакарне фолије. Површина бакарне фолије може бити обложена материјалима који повећавају апсорпцију светлости како би се повећала њена брзина апсорпције ласерске светлости.

2.2 Улога ефекта зрака

Током ласерске обраде, светлосни сноп зрачи материјал бакарне фолије, а бакарна фолија се загрева до испаравања, а температура паре је висока, која се лако разбија и јонизује, односно, фото-индукована плазма се генерише светлосном ексцитацијом. . Фото-индукована плазма је генерално плазма материјалне паре. Ако је енергија коју плазма преноси на радни предмет већа од губитка светлосне енергије коју добије радни предмет услед апсорпције плазме. Уместо тога, плазма побољшава апсорпцију ласерске енергије од стране радног предмета. У супротном, плазма блокира ласер и слаби апсорпцију ласера ​​од стране радног предмета. За ласере са угљен-диоксидом, фото-индукована плазма може повећати брзину апсорпције бакарне фолије. Међутим, превише плазме ће узроковати преламање зрака приликом проласка, што ће утицати на тачност позиционирања рупе. Генерално, густина снаге ласера ​​се контролише на одговарајућу вредност испод 107 В/цм2, што може боље да контролише плазму.

Ефекат рупице игра изузетно важну улогу у побољшању апсорпције светлосне енергије у процесу ласерског бушења. Ласер наставља да аблатира подлогу након сагоревања бакарне фолије. Подлога може апсорбовати велику количину светлосне енергије, насилно испарити и проширити се, а створени притисак може бити. Истопљени материјал се избацује и формира мале рупе. Мала рупа је такође испуњена фото-индукованом плазмом, а ласерска енергија која улази у малу рупу може се скоро потпуно апсорбовати вишеструким рефлексијама зида рупе и деловањем плазме (слика 5). Због апсорпције плазме, густина снаге ласера ​​која пролази кроз малу рупу до дна мале рупе ће се смањити, а густина снаге ласера ​​​​на дну мале рупе је неопходна за стварање одређеног притиска испаравања како би се одржала одређена дубина мала рупа, која одређује дубину продирања процеса обраде.

Које су примене ласерске обраде у производњи ПЦБ-а високе густине

Слика 5 Рефракција ласера ​​у рупи

КСНУМКС Закључак

Примена технологије ласерске обраде може у великој мери побољшати ефикасност бушења микро рупа за ПЦБ високе густине. Експерименти показују да: ①У комбинацији са технологијом нумеричке контроле, више од 30,000 микро-рупа може да се обради у минути на штампаној плочи, а отвор бленде је између 75 и 100; ② Примена УВ ласера ​​може додатно да учини отвор мањим од 50μм или мањим, што ствара услове за даље проширење употребног простора ПЦБ плоча.