Застосування технології лазерної обробки в Росії гнучка плата

Гнучка друкована плата високої щільності є частиною цілої гнучкої плати, яка зазвичай визначається як відстань між лініями менше 200 мкм або мікро через гнучку плату менше 250 мкм. Гнучка плата високої щільності має широкий спектр застосувань, таких як телекомунікації, комп’ютери, інтегральні схеми та медичне обладнання. Враховуючи особливі властивості матеріалів гнучкої друкованої плати, у цій статті представлені деякі ключові проблеми, які слід розглядати при лазерній обробці гнучкої плати високої щільності та мікросвердління p>

Унікальні характеристики гнучкої плати багато разів роблять її альтернативою жорсткій платі та традиційній схемі підключення. Водночас це також сприяє розвитку багатьох нових галузей. Найшвидше зростаючою частиною FPC є внутрішня лінія з’єднання жорсткого диска комп’ютера (HDD). Магнітна головка жорсткого диска повинна рухатися вперед -назад на обертовому диску для сканування, а гнучка схема може бути використана для заміни дроту для реалізації зв’язку між мобільною магнітною головкою та платою управління. Виробники жорстких дисків збільшують виробництво та знижують витрати на збірку за допомогою технології під назвою «підвісна гнучка пластина» (FOS). Крім того, бездротова технологія підвіски має кращу сейсмічну стійкість і може покращити надійність виробу. Ще одна гнучка друкована плата високої щільності, яка використовується на жорсткому диску,-це інтерпозерний флекс, який використовується між підвіскою та контролером.

Друге галузь зростання FPC – це нова упаковка з інтегральної мікросхеми. Гнучкі схеми використовуються в упаковці на рівні мікросхем (CSP), багаточиповому модулі (MCM) та мікросхемі на гнучкій платі (COF). Серед них внутрішня схема CSP має величезний ринок збуту, оскільки її можна використовувати у напівпровідникових пристроях та флеш -пам’яті, а також широко використовувати в картах PCMCIA, дисководах, персональних цифрових помічниках (КПК), мобільних телефонах, пейджерах Цифрову камеру та цифрову камеру . Крім того, рідкокристалічний дисплей (РК-дисплей), перемикач з поліефірної плівки та картридж для струменевого принтера-це ще три сфери застосування гнучкої плати високої щільності \

Ринковий потенціал технології гнучкої лінії в портативних пристроях (наприклад, мобільних телефонах) дуже великий, що цілком природно, оскільки ці пристрої вимагають невеликого об’єму та невеликої ваги для задоволення потреб споживачів; Крім того, останні застосування гнучкої технології включають плоскі панельні дисплеї та медичні пристрої, які можуть бути використані дизайнерами для зменшення обсягу та ваги таких виробів, як слухові апарати та людські імплантати.

Величезне зростання у зазначених вище областях призвело до збільшення глобального виробництва гнучких плат. Наприклад, очікується, що щорічний обсяг продажів жорстких дисків досягне 345 мільйонів одиниць у 2004 році, що майже вдвічі більше, ніж у 1999 -му, а обсяг продажів мобільних телефонів у 2005 році консервативно оцінюється у 600 мільйонів одиниць. Це збільшення призводить до щорічного збільшення на 35% виробництва гнучких плат великої щільності, досягнувши до 3.5 року 2002 млн. Кв. .

Лазер має три основні функції у процесі виробництва гнучкої друкованої плати: обробка та формування (різання та різання), нарізка та свердління. Як безконтактний інструмент для обробки, лазер можна використовувати в дуже маленькому фокусі (100 ~ 500) мкм.) До матеріалу застосовується енергія світла високої інтенсивності (650 МВт / мм2). Така висока енергія може бути використана для різання, свердління, маркування, зварювання, маркування та іншої обробки. Швидкість та якість обробки пов’язані з властивостями обробленого матеріалу та використовуваними характеристиками лазера, такими як довжина хвилі, щільність енергії, пікова потужність, ширина та частота імпульсів. Для обробки гнучкої плати використовуються ультрафіолетові (УФ) та дальні інфрачервоні (ФІР) лазери. Перший зазвичай використовує твердотільні лазери з ексцимерною або УФ-діодною накачкою (uv-dpss), тоді як останній зазвичай використовує герметичні лазери CO2 COXNUMX>

Технологія векторного сканування використовує комп’ютер для управління дзеркалом, оснащеним витратоміром та програмним забезпеченням CAD / CAM, для створення графіки різання та свердління, а також використовує систему телецентричної лінзи для забезпечення вертикального сяйва лазера на поверхні заготовки < / div>

Лазерне свердління обробка має високу точність і широке застосування. Це ідеальний інструмент для формування гнучкої плати. Будь то CO2 -лазер або DPSS -лазер, після фокусування матеріал може бути перероблений у будь -яку форму. Він знімає сфокусований лазерний промінь в будь -якому місці на поверхні заготовки, встановивши дзеркало на гальванометр, потім здійснює числове керування комп’ютером (ЧПУ) на гальванометрі за допомогою технології векторного сканування та робить вирізання графіки за допомогою програмного забезпечення CAD / CAM. Цей “м’який інструмент” може легко керувати лазером в режимі реального часу, коли змінюється дизайн. Регулюючи усадку світла та різні ріжучі інструменти, лазерна обробка дозволяє точно відтворити графіку дизайну, що є ще однією важливою перевагою.

Векторне сканування може вирізати підкладки, такі як поліімідна плівка, вирізати всю схему або видалити область на друкованій платі, наприклад, слот або блок. У процесі обробки та формування лазерний промінь завжди включається, коли дзеркало сканує всю поверхню обробки, що протилежне процесу свердління. Під час свердління лазер включається лише після того, як дзеркало зафіксовано в кожному положенні свердління div>

розділ

«Нарізка» на жаргоні – це процес видалення одного шару матеріалу з іншого за допомогою лазера. Цей процес більше підходить для лазера. Та ж технологія векторного сканування може бути використана для видалення діелектрика та оголення провідної прокладки нижче. У цей час висока точність лазерної обробки знову відображає великі переваги. Оскільки лазерні промені FIR будуть відбиватися мідною фольгою, тут зазвичай використовується CO2 -лазер.

просвердлити отвір

Хоча деякі місця все ще використовують механічне свердління, штампування або плазмове травлення для утворення мікропрохідних отворів, лазерне свердління все ще є найбільш широко використовуваним методом формування гнучкої плати з мікропрохідними отворами, головним чином через його високу продуктивність, сильну гнучкість та тривалий нормальний час роботи .

Для механічного свердління та штампування застосовуються високоточні свердла та плашки, які можна виготовити на гнучкій платі діаметром майже 250 мкм, але ці високоточні пристрої дуже дорогі і мають відносно короткий термін служби. Завдяки гнучкій друкованій платі високої щільності необхідний коефіцієнт діафрагми становить 250 мкМ, це невеликий розмір, тому механічне свердління не є перевагою.

Плазмове травлення можна використовувати на поліімідній плівковій підкладці товщиною 50 мкм розміром менше 100 мкм, але інвестиції в обладнання та вартість процесу досить високі, а вартість обслуговування процесу плазмового травлення також дуже висока, особливо пов’язані з цим витрати до деякої хімічної обробки відходів та витратних матеріалів. Крім того, при травленні плазми для створення послідовних і надійних мікровійок при встановленні нового процесу потрібно досить багато часу. Перевагою цього процесу є висока надійність. Повідомляється, що кваліфікований коефіцієнт використання мікровіарів становить 98%. Тому плазмове травлення все ще має певний ринок у медичному та авіонічному обладнанні div>

На відміну від цього, виготовлення мікровіасів лазером-це простий і недорогий процес. Інвестиції в лазерне обладнання дуже низькі, а лазер є безконтактним інструментом. На відміну від механічного свердління, заміна інструменту буде дорогою. Крім того, сучасні герметизовані лазери на CO2 та uv-dpss не потребують технічного обслуговування, що може звести до мінімуму простої та значно підвищити продуктивність.

Метод створення мікровіасів на гнучкій платі такий же, як і на жорсткій друкованій платі, але деякі важливі параметри лазера необхідно змінити через різницю підкладки та товщини. Герметизовані лазери CO2 та uv-dpss можуть використовувати ту саму технологію векторного сканування, що й формування, для свердління безпосередньо на гнучкій платі. Єдина відмінність полягає в тому, що прикладне програмне забезпечення для свердління вимикає лазер під час сканування дзеркального сканування з одного мікро через інший. Лазерний промінь не включатиметься, поки він не досягне іншого положення свердління. Щоб зробити отвір перпендикулярним до поверхні підкладки гнучкої плати, лазерний промінь повинен світити вертикально на підкладці друкованої плати, що може бути досягнуто за допомогою системи телецентричної лінзи між дзеркалом для сканування та підкладкою (рис. 2). ) div>

Отвори, просвердлені на каптоні за допомогою УФ -лазера

CO2 -лазер також може використовувати технологію конформної маски для свердління мікровій. При використанні цієї технології поверхня міді використовується як маска, на ній травляться отвори звичайним методом травлення друку, а потім промінь СО2 -лазера опромінюється на отворах мідної фольги для видалення відкритих діелектричних матеріалів.

Мікровіази також можна зробити за допомогою ексимерного лазера методом проекційної маски. Ця технологія повинна відобразити зображення мікропровідника або всього мікроелементу на підкладку, а потім промінь ексимерного лазера опромінює маску, щоб відобразити зображення маски на поверхні підкладки, щоб просвердлити отвір. Якість ексимерного лазерного свердління дуже хороша. Його недоліки – низька швидкість і висока вартість.

Вибір лазера, хоча тип лазера для обробки гнучкої друкованої плати такий же, як і для обробки жорсткої друкованої плати, різниця в матеріалі та товщині значно вплине на параметри обробки та швидкість. Іноді можна використовувати ексимерний лазер та поперечно -збуджений газовий (чайний) CO2 -лазер, але ці два методи мають повільну швидкість і високі витрати на обслуговування, що обмежує підвищення продуктивності. Для порівняння, лазери на CO2 та uv-dpss широко використовуються, швидкі та низькі витрати, тому вони в основному використовуються у виробництві та обробці мікровійок гнучких плат.

На відміну від CO2-лазера з потоком газу, герметичного CO2-лазера （http://www.auto-alt.cn） Технологія блочного вивільнення прийнята для обмеження суміші лазерного газу до лазерної порожнини, визначеної двома прямокутними електродними пластинами. Лазерна порожнина герметизується протягом усього терміну служби (зазвичай близько 2 ~ 3 років). Герметична лазерна порожнина має компактну структуру і не потребує повітрообміну. Лазерна головка може працювати безперервно більше 25000 годин без технічного обслуговування. Найбільша перевага конструкції герметизації полягає в тому, що вона може генерувати швидкі імпульси. Наприклад, блокуючий лазер може випромінювати високочастотні (100 кГц) імпульси з піком потужності 1.5 кВт. Завдяки високій частоті та високій піковій потужності швидку обробку можна здійснювати без будь -якої термічної деградації div>

Uv-dpss лазер-це твердотільний пристрій, який безперервно всмоктує кристалічний стрижень неодимового ванадату (Nd: YVO4) з лазерною діодною решіткою. Він генерує імпульсний вихід за допомогою акустооптичного Q-перемикача та використовує генератор кристалів третьої гармоніки для зміни виходу лазера Nd: YVO4 з 1064 нм & nbsp; Основна довжина хвилі ІЧ зменшується до довжини хвилі УФ -хвилі 355 нм. Загалом 355 нм < / div>

Середня вихідна потужність лазера uv-dpss при номінальній частоті повторення імпульсу 20 кГц становить більше 3 Вт

Uv-dpss лазер

І діелектрик, і мідь можуть легко поглинати UV-dpss-лазер з довжиною вихідної хвилі 355 нм. Лазер Uv-dpss має меншу світлову пляму і меншу вихідну потужність, ніж лазер CO2. У процесі діелектричної обробки лазер uv-dpss зазвичай використовується для невеликих розмірів (менше 50%) мкм) Тому діаметр менше 50 слід обробляти на підкладці з гнучкої плати високої щільності μ М мікро через , використання УФ -лазера є ідеальним. Тепер існує потужний лазер uv-dpss, який може збільшити швидкість обробки та свердління лазерного дивану uv-dpss>

Перевага лазера uv-dpss полягає в тому, що коли його високоенергетичні УФ-фотони світять на більшості неметалевих поверхневих шарів, вони можуть безпосередньо розірвати зв’язок молекул, згладити ріжучу кромку за допомогою “холодного” процесу літографії та мінімізувати ступінь термічні пошкодження та обпалення. Тому УФ мікрорізка підходить для випадків з високим попитом, коли подальша обробка неможлива або непотрібна

CO2 -лазер (альтернативи автоматизації)

Герметичний СО2 -лазер може випромінювати ФІР -лазер довжиною 10.6 мкм або 9.4 мкм, хоча обидві довжини хвиль легко поглинаються діелектриками, такими як поліімідна плівкова підкладка, дослідження показує, що ефект обробки довжиною хвилі М 9.4 мкм набагато краще. Діелектрик 9.4 мкм Коефіцієнт поглинання довжини хвилі М вищий, що краще, ніж 10.6 для свердління або різання матеріалів мкМ швидкість довжини хвилі. дев’ятиточковий лазер із чотирма µM не тільки має очевидні переваги при свердлінні та різанні, але також має видатний ефект нарізки. Тому використання короткохвильового лазера може покращити продуктивність та якість.

Взагалі кажучи, довжина хвилі ялиці легко поглинається діелектриками, але вона буде відбиватися назад міддю. Тому більшість СО2 -лазерів використовуються для діелектричної обробки, формування, нарізки та розшарування діелектричної підкладки та ламінату. Оскільки вихідна потужність CO2 -лазера вища, ніж у лазера DPSS, у більшості випадків для обробки діелектрика використовується CO2 -лазер. СО2-лазер та лазер ультрафіолетового випромінювання часто використовуються разом. Наприклад, при свердлінні мікровідводів спочатку видаліть мідний шар лазером DPSS, а потім швидко просвердліть отвори в діелектричному шарі за допомогою CO2 -лазера, поки не з’явиться наступний шар, покритий міддю, а потім повторіть процес.

Оскільки довжина хвилі самого УФ-лазера дуже коротка, світлова пляма, що випромінюється УФ-лазером, тонше, ніж у СО2-лазера, але в деяких випадках застосування світлового плями великого діаметру, створеного СО2-лазером, є більш корисним, ніж лазер ультрафіолетового випромінювання. Наприклад, вирізати матеріали великої площі, такі як канавки та блоки, або просвердлити великі отвори (діаметр більше 50) мкм). Обробка CO2 -лазером займає менше часу. Взагалі кажучи, коефіцієнт діафрагми становить 50 мкм. Якщо m великий, обробка CO2-лазером є більш доцільною, а діафрагма менше 50 мкм, ефект лазера uv-dpss кращий.