Lazer işleme teknolojisinin uygulanması esnek devre kartı

Yüksek yoğunluklu esnek devre kartı, genel olarak 200 μ M’den az hat aralığı veya 250 μ M’den az esnek devre kartı yoluyla mikro olarak tanımlanan tüm esnek devre kartının bir parçasıdır. Yüksek yoğunluklu esnek devre kartı, telekomünikasyon, bilgisayarlar, entegre devreler ve tıbbi ekipman gibi çok çeşitli uygulamalara sahiptir. Esnek devre kartı malzemelerinin özel özelliklerini hedefleyen bu makale, delme yoluyla yüksek yoğunluklu esnek devre kartı ve mikro lazer işlemede dikkate alınması gereken bazı temel sorunları tanıtmaktadır.

Esnek devre kartının benzersiz özellikleri, onu birçok durumda katı devre kartına ve geleneksel kablolama şemasına bir alternatif haline getirir. Aynı zamanda birçok yeni alanın gelişimini de teşvik etmektedir. FPC’nin en hızlı büyüyen kısmı, bilgisayar sabit disk sürücüsünün (HDD) dahili bağlantı hattıdır. Sabit diskin manyetik kafası, tarama için dönen disk üzerinde ileri geri hareket edecektir ve esnek devre, mobil manyetik kafa ile kontrol devre kartı arasındaki bağlantıyı gerçekleştirmek için kabloyu değiştirmek için kullanılabilir. Sabit disk üreticileri, “askıya alınmış esnek plaka” (FOS) adı verilen bir teknolojiyle üretimi artırır ve montaj maliyetlerini düşürür. Ayrıca, kablosuz süspansiyon teknolojisi daha iyi sismik dirence sahiptir ve ürün güvenilirliğini artırabilir. Sabit diskte kullanılan bir başka yüksek yoğunluklu esnek devre kartı, süspansiyon ve kontrolör arasında kullanılan aracı esnektir.

FPC’nin büyüyen ikinci alanı, yeni entegre devre paketlemesidir. Esnek devreler, çip seviyesi paketlemede (CSP), çoklu çip modülünde (MCM) ve esnek devre kartı üzerindeki çipte (COF) kullanılır. Bunlar arasında CSP dahili devresi büyük bir pazara sahiptir, çünkü yarı iletken cihazlarda ve flash bellekte kullanılabilir ve PCMCIA kartlarında, disk sürücülerinde, kişisel dijital yardımcılarda (PDA), cep telefonlarında, çağrı cihazlarında yaygın olarak kullanılır. Dijital kamera ve dijital kamera . Ek olarak, sıvı kristal ekran (LCD), polyester film anahtarı ve mürekkep püskürtmeli yazıcı kartuşu, yüksek yoğunluklu esnek devre kartının diğer üç yüksek büyüme uygulama alanıdır\

Taşınabilir cihazlarda (cep telefonları gibi) esnek hat teknolojisinin pazar potansiyeli çok büyüktür, bu çok doğaldır, çünkü bu cihazlar tüketicilerin ihtiyaçlarını karşılamak için küçük hacim ve hafiflik gerektirir; Ek olarak, esnek teknolojinin en son uygulamaları, tasarımcılar tarafından işitme cihazları ve insan implantları gibi ürünlerin hacmini ve ağırlığını azaltmak için kullanılabilecek düz panel ekranları ve tıbbi cihazları içerir.

Yukarıdaki alanlardaki büyük büyüme, esnek devre kartlarının küresel çıktısında bir artışa yol açmıştır. Örneğin, sabit disklerin yıllık satış hacminin 345’te 2004 milyon adede, yani 1999’un neredeyse iki katına ulaşması bekleniyor ve cep telefonu satış hacminin 2005’te muhafazakar bir şekilde 600 milyon adede ulaşacağı tahmin ediliyor. Bu artışlar, 35 yılına kadar 3.5 milyon metrekareye ulaşan yüksek yoğunluklu esnek devre kartlarının üretiminde yıllık %2002’lik bir artışa yol açmaktadır. Bu tür yüksek çıktı talebi, verimli ve düşük maliyetli işleme teknolojisi gerektirir ve lazer işleme teknolojisi de bunlardan biridir. .

Esnek devre kartının üretim sürecinde lazerin üç ana işlevi vardır: işleme ve biçimlendirme (kesme ve kesme), dilimleme ve delme. Temassız bir işleme aracı olarak lazer çok küçük bir odakta (100 ~ 500) μm kullanılabilir) Malzemeye yüksek yoğunluklu ışık enerjisi (650MW/mm2) uygulanır. Bu kadar yüksek enerji kesme, delme, markalama, kaynaklama, markalama ve diğer işlemler için kullanılabilir. İşleme hızı ve kalitesi, işlenen malzemenin özellikleri ve dalga boyu, enerji yoğunluğu, tepe gücü, darbe genişliği ve frekansı gibi kullanılan lazer özellikleri ile ilgilidir. Esnek devre kartının işlenmesi, ultraviyole (UV) ve uzak kızılötesi (FIR) lazerler kullanır. İlki genellikle excimer veya UV diyot pompalı katı hal (uv-dpss) lazerleri kullanırken, ikincisi genellikle kapalı CO2 lazerleri kullanır.

Vektör tarama teknolojisi, kesme ve delme grafikleri oluşturmak için akış ölçer ve CAD / CAM yazılımı ile donatılmış aynayı kontrol etmek için bilgisayarı kullanır ve lazerin iş parçası yüzeyinde dikey olarak parlamasını sağlamak için telesentrik lens sistemini kullanır < / div >

Lazer Delme işleme, yüksek hassasiyete ve geniş bir uygulamaya sahiptir. Esnek devre kartı oluşturmak için ideal bir araçtır. CO2 lazer veya DPSS lazer olsun, malzeme odaklandıktan sonra herhangi bir şekle işlenebilir. Galvanometre üzerine bir ayna takarak odaklanmış lazer ışınını iş parçası yüzeyinde herhangi bir yere çeker, ardından vektör tarama teknolojisini kullanarak galvanometre üzerinde bilgisayarlı sayısal kontrol (CNC) yapar ve CAD/CAM yazılımı yardımıyla kesim grafikleri yapar. Bu “yumuşak araç”, tasarım değiştirildiğinde lazeri gerçek zamanlı olarak kolayca kontrol edebilir. Lazer işleme, ışık çekmesini ve çeşitli kesme aletlerini ayarlayarak tasarım grafiklerini doğru bir şekilde yeniden üretebilir ve bu da bir başka önemli avantajdır.

Vektör taraması, poliimid film gibi alt tabakaları kesebilir, tüm devreyi kesebilir veya devre kartı üzerindeki yuva veya blok gibi bir alanı kaldırabilir. İşleme ve şekillendirme sürecinde, ayna delme işleminin tersi olan tüm işleme yüzeyini taradığında lazer ışını her zaman açılır. Delme sırasında lazer ancak ayna her delme konumuna sabitlendikten sonra açılır div>

Bölüm

Jargonda “dilimleme”, bir malzeme katmanını diğerinden lazerle çıkarma işlemidir. Bu işlem lazer için daha uygundur. Aynı vektör tarama teknolojisi, dielektrikleri çıkarmak ve aşağıdaki iletken pedi açığa çıkarmak için kullanılabilir. Şu anda, lazer işlemenin yüksek hassasiyeti bir kez daha büyük faydaları yansıtmaktadır. FIR lazer ışınları bakır folyo tarafından yansıtılacağı için burada genellikle CO2 lazer kullanılır.

Matkap deliği

Bazı yerlerde mikro açık delikler oluşturmak için hala mekanik delme, damgalama veya plazma aşındırma kullanmasına rağmen, lazer delme, esas olarak yüksek üretkenliği, güçlü esnekliği ve uzun normal çalışma süresi nedeniyle esnek devre kartının en yaygın olarak kullanılan mikro açık delik oluşturma yöntemidir. .

Mekanik delme ve damgalama, yaklaşık 250 μ M çapında esnek devre kartı üzerinde yapılabilen yüksek hassasiyetli matkap uçlarını ve kalıplarını kullanır, ancak bu yüksek hassasiyetli cihazlar çok pahalıdır ve nispeten kısa hizmet ömrüne sahiptir. Yüksek yoğunluklu esnek devre kartı nedeniyle, gerekli açıklık oranı 250 μ M’dir, küçüktür, bu nedenle mekanik delme tercih edilmez.

Plazma aşındırma, boyutu 50 μ M’den küçük olan 100 μ M kalınlığında poliimid film alt tabakasında kullanılabilir, ancak ekipman yatırımı ve işlem maliyeti oldukça yüksektir ve plazma aşındırma işleminin bakım maliyeti de çok yüksektir, özellikle ilgili maliyetler. bazı kimyasal atık arıtma ve sarf malzemelerine. Ayrıca yeni bir proses kurulurken plazma aşındırma işleminin tutarlı ve güvenilir mikro yollar oluşturması oldukça uzun zaman almaktadır. Bu işlemin avantajı yüksek güvenilirliktir. Nitelikli mikro yol oranının %98 olduğu bildirilmektedir. Bu nedenle, plazma aşındırma, tıbbi ve aviyonik ekipman dallarında hala belirli bir pazara sahiptir.

Buna karşılık, lazerle mikro yolların üretimi basit ve düşük maliyetli bir işlemdir. Lazer ekipmanı yatırımı çok düşüktür ve lazer temassız bir araçtır. Mekanik delmeden farklı olarak, pahalı bir takım değiştirme maliyeti olacaktır. Ayrıca, modern sızdırmaz CO2 ve uv-dpss lazerler bakım gerektirmez, bu da arıza süresini en aza indirebilir ve üretkenliği büyük ölçüde artırabilir.

Esnek devre kartı üzerinde mikro yollar oluşturma yöntemi, sert pcb’deki ile aynıdır, ancak alt tabaka ve kalınlık farkı nedeniyle lazerin bazı önemli parametrelerinin değiştirilmesi gerekir. Mühürlü CO2 ve uv-dpss lazerler, doğrudan esnek devre kartı üzerinde delmek için kalıplama ile aynı vektör tarama teknolojisini kullanabilir. Tek fark, bir mikrodan diğerine tarama aynası taraması sırasında delme uygulama yazılımının lazeri kapatmasıdır. Lazer ışını, başka bir delme konumuna ulaşana kadar açılmayacaktır. Deliği esnek devre kartı alt tabakasının yüzeyine dik hale getirmek için lazer ışını, tarama aynası ile alt tabaka arasında bir telesentrik lens sistemi kullanılarak elde edilebilen devre kartı alt tabakası üzerinde dikey olarak parlamalıdır (Şekil 2). ) böl>

UV lazer kullanılarak Kapton üzerinde açılan delikler

CO2 lazer, mikro yollar delmek için konformal maske teknolojisini de kullanabilir. Bu teknolojiyi kullanırken, bakır yüzey bir maske olarak kullanılır, delikler normal baskı aşındırma yöntemiyle üzerine kazınır ve daha sonra açıkta kalan dielektrik malzemeleri çıkarmak için bakır folyonun deliklerine CO2 lazer ışını ışınlanır.

Projeksiyon maskesi yöntemi ile excimer lazer kullanılarak mikro viaslar da yapılabilir. Bu teknolojinin, bir mikro yol veya tüm mikro yol dizisinin görüntüsünü alt tabakaya eşleştirmesi gerekir ve daha sonra, excimer lazer ışını, maske görüntüsünü alt tabaka yüzeyine eşlemek için maskeyi ışınlar ve böylece deliği delinir. Excimer lazer delme kalitesi çok iyidir. Dezavantajları düşük hız ve yüksek maliyettir.

Lazer seçimi, esnek devre kartını işlemek için lazer tipi sert pcb’yi işlemek için olanla aynı olmasına rağmen, malzeme ve kalınlıktaki fark, işleme parametrelerini ve hızını büyük ölçüde etkileyecektir. Bazen excimer lazer ve enine uyarılmış gaz (çay) CO2 lazer kullanılabilir, ancak bu iki yöntemin hızı düşük ve bakım maliyeti yüksektir, bu da verimliliğin artmasını sınırlar. Karşılaştırıldığında, CO2 ve uv-dpss lazerler yaygın olarak kullanılır, hızlı ve düşük maliyetlidir, bu nedenle esas olarak esnek devre kartlarının mikro yollarının imalatında ve işlenmesinde kullanılırlar.

Gaz akışı CO2 lazerinden farklı olarak, sızdırmaz CO2 lazeri（ http://www.auto-alt.cn ）Lazer gaz karışımını iki dikdörtgen elektrot plakası tarafından belirtilen lazer boşluğuyla sınırlamak için blok serbest bırakma teknolojisi benimsenmiştir. Lazer boşluğu, tüm hizmet ömrü boyunca (genellikle yaklaşık 2 ~ 3 yıl) kapatılır. Mühürlü lazer boşluğu kompakt bir yapıya sahiptir ve hava değişimine ihtiyaç duymaz. Lazer kafası, bakım gerektirmeden 25000 saatten fazla sürekli çalışabilir. Sızdırmazlık tasarımının en büyük avantajı hızlı darbeler üretebilmesidir. Örneğin, blok serbest bırakma lazeri, 100KW’lık bir güç tepe noktasına sahip yüksek frekanslı (1.5kHz) darbeler yayabilir. Yüksek frekans ve yüksek tepe gücü ile, herhangi bir termal bozulma olmadan hızlı işleme gerçekleştirilebilir.

Uv-dpss lazer, lazer diyot dizisi ile neodimyum vanadat (Nd: YVO4) kristal çubuğu sürekli olarak emen katı hal cihazıdır. Akusto-optik Q-anahtarıyla darbe çıkışı üretir ve Nd: YVO4 lazerin çıkışını 1064nm & nbsp; IR temel dalga boyu 355 nm UV dalga boyuna düşürülür. Genellikle 355nm < / div >

20kHz nominal darbe tekrarlama hızında uv-dpss lazerin ortalama çıkış gücü 3W div’den fazladır.

Uv-dpss lazer

Hem dielektrik hem de bakır, 355nm çıkış dalga boyu ile uv-dpss lazeri kolayca emebilir. Uv-dpss lazer, CO2 lazere göre daha küçük ışık noktasına ve daha düşük çıkış gücüne sahiptir. Dielektrik işleme sürecinde, uv-dpss lazer genellikle küçük boyutlu (% 50’den az) μ m için kullanılır) Bu nedenle, 50’den küçük çap, yüksek yoğunluklu esnek devre kartının substratı üzerinde işlenmelidir μ M mikro yoluyla , UV lazer kullanmak çok idealdir. Artık uv-dpss lazer div’in işleme ve delme hızını artırabilen yüksek güçlü bir uv-dpss lazer var>

Uv-dpss lazerin avantajı, yüksek enerjili UV fotonları metalik olmayan yüzey katmanlarının çoğunda parladığında, moleküllerin bağlantısını doğrudan kırabilmeleri, “soğuk” litografi işlemi ile kesici kenarı pürüzsüz hale getirebilmeleri ve derecesini en aza indirebilmeleridir. termal hasar ve kavurma. Bu nedenle, UV mikro kesim, son işlemin imkansız olduğu veya gereksiz olduğu yüksek talep durumları için uygundur.

CO2 lazer (Otomasyon alternatifleri)

Mühürlü CO2 lazer, 10.6 μ M veya 9.4 μ M FIR lazer dalga boyu yayabilir, ancak her iki dalga boyunun da poliimid film substratı gibi dielektrikler tarafından absorbe edilmesi kolay olsa da, araştırma, bu tür malzemeyi işleyen M dalga boyunun etkisinin 9.4 μ olduğunu göstermektedir. daha iyi. Dielektrik 9.4 μ M dalga boyunun absorpsiyon katsayısı daha yüksektir, bu da μ M dalga boyunu hızlı delme veya kesme malzemeleri için 10.6’dan daha iyidir. dokuz noktalı dört μ M lazer sadece delme ve kesmede belirgin avantajlara sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda olağanüstü dilimleme etkisine de sahiptir. Bu nedenle, daha kısa dalga boylu lazer kullanımı üretkenliği ve kaliteyi artırabilir.

Genel olarak konuşursak, köknar dalga boyu dielektrikler tarafından kolayca emilir, ancak bakır tarafından geri yansıtılacaktır. Bu nedenle, çoğu CO2 lazeri, dielektrik alt tabaka ve laminatın dielektrik işleme, kalıplama, dilimleme ve delaminasyonu için kullanılır. CO2 lazerin çıkış gücü DPSS lazerinkinden daha yüksek olduğundan, çoğu durumda dielektrik işlemek için CO2 lazer kullanılır. CO2 lazer ve uv-dpss lazer sıklıkla birlikte kullanılır. Örneğin mikro viaları delerken önce bakır tabakayı DPSS lazer ile çıkarın ve ardından CO2 lazer ile dielektrik tabakada bir sonraki bakır kaplı tabaka görünene kadar hızlıca delikler açın ve ardından işlemi tekrarlayın.

UV lazerin dalga boyu çok kısa olduğu için UV lazer tarafından yayılan ışık noktası CO2 lazerinkinden daha incedir, ancak bazı uygulamalarda CO2 lazer tarafından üretilen geniş çaplı ışık noktası uv-dpss lazerden daha kullanışlıdır. Örneğin, oluklar ve bloklar gibi geniş alanlı malzemeleri kesin veya büyük delikler açın (çap 50’den büyük) μ m) CO2 lazer ile işlemek daha az zaman alır. Genel olarak konuşursak, açıklık oranı 50 μ m büyük olduğunda, CO2 lazer işleme daha uygundur ve açıklık 50 μ M’den az olduğunda, uv-dpss lazerin etkisi daha iyidir.