1 لیزر بیم کا اطلاق

اعلی کثافت پی سی بی کے بورڈ ایک کثیر پرت کا ڈھانچہ ہے، جسے شیشے کے فائبر مواد کے ساتھ ملا کر موصل رال کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے، اور ان کے درمیان تانبے کے ورق کی ایک ترسیلی تہہ ڈالی جاتی ہے۔ اس کے بعد یہ پرتدار اور بندھا ہوا ہے۔ شکل 1 4 پرتوں والے بورڈ کا ایک حصہ دکھاتا ہے۔ لیزر پروسیسنگ کا اصول پی سی بی کی سطح پر توجہ مرکوز کرنے کے لیے لیزر بیم کا استعمال کرنا ہے تاکہ مواد کو فوری طور پر پگھل کر بخارات بنا کر چھوٹے سوراخ بنائے جائیں۔ چونکہ تانبا اور رال دو مختلف مواد ہیں، تانبے کے ورق کا پگھلنے کا درجہ حرارت 1084 ° C ہے، جب کہ موصل رال کا پگھلنے کا درجہ حرارت صرف 200-300 ° C ہے۔ لہٰذا، جب لیزر ڈرلنگ کا اطلاق ہوتا ہے تو مناسب طریقے سے پیرامیٹرز کو منتخب کرنا اور درست طریقے سے کنٹرول کرنا ضروری ہے جیسے کہ بیم طول موج، موڈ، قطر، اور نبض۔

1.1 پروسیسنگ پر بیم طول موج اور موڈ کا اثر

اعلی کثافت پی سی بی مینوفیکچرنگ میں لیزر پروسیسنگ کی درخواستیں کیا ہیں؟

شکل 1 4-پرت پی سی بی کا کراس سیکشنل منظر

یہ شکل 1 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ لیزر سب سے پہلے تانبے کے ورق کو سوراخ کرنے پر عمل کرتا ہے، اور طول موج میں اضافے کے ساتھ لیزر میں تانبے کے جذب کی شرح بڑھ جاتی ہے۔ YAG/UV لیزر جذب کی شرح 351 سے 355 میٹر تک زیادہ سے زیادہ 70% ہے۔ YAG/UV لیزر یا کنفارمل ماسک کا طریقہ عام پرنٹ شدہ بورڈز کو سوراخ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اعلی کثافت والے پی سی بی کے انضمام کو بڑھانے کے لیے، تانبے کے ورق کی ہر تہہ صرف 18μm ہے، اور تانبے کے ورق کے نیچے موجود رال کے ذیلی حصے میں کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزر (تقریباً 82٪) کی اعلی جذب کی شرح ہوتی ہے، جو درخواست کے لیے شرائط فراہم کرتی ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزر پرفوریشن کیونکہ کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزر کی فوٹو الیکٹرک تبادلوں کی شرح اور پروسیسنگ کی کارکردگی YAG/UV لیزر کی نسبت بہت زیادہ ہے، جب تک کہ کافی بیم توانائی موجود ہو اور تانبے کے ورق کو لیزر کے جذب کی شرح کو بڑھانے کے لیے پروسیس کیا جائے، کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزر پی سی بی کو براہ راست کھولنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

لیزر بیم کا ٹرانسورس موڈ لیزر کے ڈائیورجن اینگل اور انرجی آؤٹ پٹ پر بہت زیادہ اثر انداز ہوتا ہے۔ کافی بیم توانائی حاصل کرنے کے لیے، یہ ضروری ہے کہ ایک اچھا بیم آؤٹ پٹ موڈ ہو۔ مثالی حالت یہ ہے کہ کم ترتیب والے گاوسی موڈ آؤٹ پٹ کو تشکیل دیا جائے جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ اس طرح، ایک اعلی توانائی کی کثافت حاصل کی جا سکتی ہے، جو عینک پر اچھی طرح سے توجہ مرکوز کرنے کے لیے بیم کے لیے ایک شرط فراہم کرتی ہے۔

اعلی کثافت پی سی بی مینوفیکچرنگ میں لیزر پروسیسنگ کی درخواستیں کیا ہیں؟

شکل 2 کم لاگت گاوسی موڈ توانائی کی تقسیم

کم آرڈر موڈ ریزونیٹر کے پیرامیٹرز میں ترمیم کرکے یا ڈایافرام انسٹال کرکے حاصل کیا جاسکتا ہے۔ اگرچہ ڈایافرام کی تنصیب شہتیر کی توانائی کی پیداوار کو کم کرتی ہے، لیکن یہ ہائی آرڈر موڈ لیزر کو سوراخ میں حصہ لینے اور چھوٹے سوراخ کی گولائی کو بہتر بنانے میں مدد کرنے کے لیے محدود کر سکتا ہے۔ .

1.2 مائکرو پورس حاصل کرنا

بیم کی طول موج اور موڈ کو منتخب کرنے کے بعد، پی سی بی پر ایک مثالی سوراخ حاصل کرنے کے لیے، جگہ کے قطر کو کنٹرول کرنا ضروری ہے۔ صرف اس صورت میں جب جگہ کا قطر کافی چھوٹا ہو، توانائی پلیٹ کو ختم کرنے پر مرکوز کر سکتی ہے۔ اسپاٹ ڈائی میٹر کو ایڈجسٹ کرنے کے بہت سے طریقے ہیں، بنیادی طور پر کروی لینس فوکس کرنے کے ذریعے۔ جب Gaussian موڈ بیم لینس میں داخل ہوتا ہے، تو لینس کے پچھلے فوکل جہاز پر اسپاٹ ڈائی میٹر کا تخمینہ درج ذیل فارمولے سے لگایا جا سکتا ہے:

D≈λF/(πd)

فارمولے میں: F فوکل کی لمبائی ہے؛ d عینک کی سطح پر کسی شخص کے ذریعہ پیش کردہ گاوسی بیم کا اسپاٹ رداس ہے۔ λ لیزر طول موج ہے۔

اس فارمولے سے دیکھا جا سکتا ہے کہ واقعہ کا قطر جتنا بڑا ہوگا، فوکسڈ اسپاٹ اتنا ہی چھوٹا ہوگا۔ جب دیگر حالات کی تصدیق ہو جاتی ہے، تو فوکل کی لمبائی کو چھوٹا کرنا بیم کے قطر کو کم کرنے کے لیے موزوں ہے۔ تاہم، F کو چھوٹا کرنے کے بعد، لینس اور ورک پیس کے درمیان فاصلہ بھی کم ہو جاتا ہے۔ ڈرلنگ کے دوران سلیگ لینس کی سطح پر چھڑک سکتا ہے، جو ڈرلنگ کے اثر اور لینس کی زندگی کو متاثر کرے گا۔ اس صورت میں، ایک معاون آلہ لینس کی طرف نصب کیا جا سکتا ہے اور گیس کا استعمال کیا جاتا ہے. صاف کرنا۔

1.3 بیم پلس کا اثر و رسوخ

ایک ملٹی پلس لیزر ڈرلنگ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور پلس لیزر کی طاقت کی کثافت کو کم از کم تانبے کے ورق کے بخارات کے درجہ حرارت تک پہنچنا چاہیے۔ چونکہ تانبے کے ورق کے ذریعے جلانے کے بعد سنگل پلس لیزر کی توانائی کمزور ہو گئی ہے، اس لیے زیرِ ذیل سبسٹریٹ کو مؤثر طریقے سے ختم نہیں کیا جا سکتا، اور تصویر 3a میں دکھائی گئی صورت حال بن جائے گی، تاکہ سوراخ نہ ہو سکے۔ تاہم، مکے لگاتے وقت بیم کی توانائی بہت زیادہ نہیں ہونی چاہیے، اور توانائی بہت زیادہ ہے۔ تانبے کے ورق کے داخل ہونے کے بعد، سبسٹریٹ کا خاتمہ بہت زیادہ ہو جائے گا، جس کے نتیجے میں شکل 3b میں دکھائی گئی صورت حال ہو گی، جو سرکٹ بورڈ کی پوسٹ پروسیسنگ کے لیے موزوں نہیں ہے۔ تھوڑا سا ٹیپرڈ ہول پیٹرن کے ساتھ مائیکرو ہولز بنانا سب سے بہتر ہے جیسا کہ تصویر 3c میں دکھایا گیا ہے۔ یہ سوراخ کا نمونہ بعد میں کاپر چڑھانے کے عمل کے لیے سہولت فراہم کر سکتا ہے۔

اعلی کثافت پی سی بی مینوفیکچرنگ میں لیزر پروسیسنگ کی درخواستیں کیا ہیں؟

شکل 3 مختلف انرجی لیزرز کے ذریعے پروسیس شدہ سوراخ کی اقسام

شکل 3c میں دکھائے گئے سوراخ کے نمونے کو حاصل کرنے کے لیے، سامنے کی چوٹی کے ساتھ ایک پلسڈ لیزر ویوفارم استعمال کیا جا سکتا ہے (شکل 4)۔ سامنے والے سرے پر زیادہ نبض کی توانائی تانبے کے ورق کو ختم کر سکتی ہے، اور پچھلے سرے پر کم توانائی والی متعدد دالیں موصلی سبسٹریٹ کو ختم کر سکتی ہیں اور تانبے کے ورق کے نچلے حصے تک سوراخ کو گہرا بنا سکتی ہیں۔

اعلی کثافت پی سی بی مینوفیکچرنگ میں لیزر پروسیسنگ کی درخواستیں کیا ہیں؟

شکل 4 پلس لیزر ویوفارم

2 لیزر بیم اثر

چونکہ تانبے کے ورق اور سبسٹریٹ کی مادی خصوصیات بہت مختلف ہیں، اس لیے لیزر بیم اور سرکٹ بورڈ کا مواد مختلف قسم کے اثرات پیدا کرنے کے لیے بات چیت کرتے ہیں، جو مائیکرو پورس کے یپرچر، گہرائی اور سوراخ کی قسم پر اہم اثر ڈالتے ہیں۔

2.1 لیزر کی عکاسی اور جذب

لیزر اور پی سی بی کے درمیان تعامل سب سے پہلے اس واقعے سے شروع ہوتا ہے جب لیزر سطح پر تانبے کے ورق سے منعکس اور جذب ہوتا ہے۔ چونکہ تانبے کے ورق میں اورکت طول موج کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزر کی جذب کی شرح بہت کم ہے، اس لیے اس پر کارروائی کرنا مشکل ہے اور کارکردگی انتہائی کم ہے۔ روشنی کی توانائی کا جذب شدہ حصہ تانبے کے ورق کے مواد کی آزاد الیکٹران حرکی توانائی میں اضافہ کرے گا، اور اس کا بیشتر حصہ الیکٹرانوں اور کرسٹل جالیوں یا آئنوں کے تعامل کے ذریعے تانبے کے ورق کی حرارتی توانائی میں تبدیل ہو جائے گا۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ شہتیر کے معیار کو بہتر بناتے ہوئے، تانبے کے ورق کی سطح پر پہلے سے علاج کرنا ضروری ہے۔ تانبے کے ورق کی سطح کو ایسے مواد سے لیپت کیا جا سکتا ہے جو لیزر لائٹ کے جذب کی شرح کو بڑھانے کے لیے روشنی کے جذب کو بڑھاتے ہیں۔

2.2 بیم اثر کا کردار

لیزر پروسیسنگ کے دوران، روشنی کی شعاع تانبے کے ورق کے مواد کو خارج کرتی ہے، اور تانبے کے ورق کو بخارات بنانے کے لیے گرم کیا جاتا ہے، اور بھاپ کا درجہ حرارت زیادہ ہوتا ہے، جس کو توڑنا اور آئنائز کرنا آسان ہوتا ہے، یعنی فوٹو انڈسڈ پلازما روشنی کے جوش سے پیدا ہوتا ہے۔ . فوٹو انڈسڈ پلازما عام طور پر مادی بخارات کا پلازما ہوتا ہے۔ اگر پلازما کے ذریعہ ورک پیس میں منتقل ہونے والی توانائی پلازما کے جذب کی وجہ سے ورک پیس سے حاصل ہونے والی ہلکی توانائی کے نقصان سے زیادہ ہے۔ پلازما اس کے بجائے ورک پیس کے ذریعہ لیزر توانائی کے جذب کو بڑھاتا ہے۔ دوسری صورت میں، پلازما لیزر کو روکتا ہے اور ورک پیس کے ذریعے لیزر کے جذب کو کمزور کر دیتا ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزرز کے لیے، فوٹو انڈسڈ پلازما تانبے کے ورق کے جذب کی شرح کو بڑھا سکتا ہے۔ تاہم، بہت زیادہ پلازما کی وجہ سے گزرتے وقت شہتیر ریفریکٹ ہو جائے گا، جو سوراخ کی پوزیشننگ کی درستگی کو متاثر کرے گا۔ عام طور پر، لیزر پاور کثافت کو 107 W/cm2 سے نیچے کی مناسب قدر پر کنٹرول کیا جاتا ہے، جو پلازما کو بہتر طریقے سے کنٹرول کر سکتا ہے۔

پنہول اثر لیزر ڈرلنگ کے عمل میں روشنی کی توانائی کے جذب کو بڑھانے میں انتہائی اہم کردار ادا کرتا ہے۔ لیزر تانبے کے ورق کے ذریعے جلانے کے بعد سبسٹریٹ کو ختم کرنا جاری رکھتا ہے۔ سبسٹریٹ بڑی مقدار میں ہلکی توانائی جذب کر سکتا ہے، پرتشدد بخارات بن سکتا ہے اور پھیل سکتا ہے، اور پیدا ہونے والا دباؤ یہ ہو سکتا ہے کہ پگھلا ہوا مواد چھوٹے سوراخوں کی صورت میں باہر پھینک دیا جاتا ہے۔ چھوٹا سا سوراخ فوٹو انڈسڈ پلازما سے بھی بھرا ہوا ہے، اور چھوٹے سوراخ میں داخل ہونے والی لیزر انرجی سوراخ کی دیوار کے متعدد عکاسی اور پلازما کے عمل سے تقریباً مکمل طور پر جذب ہو سکتی ہے (شکل 5)۔ پلازما جذب ہونے کی وجہ سے، چھوٹے سوراخ کے نیچے سے گزرنے والی لیزر پاور کثافت کم ہو جائے گی، اور چھوٹے سوراخ کے نچلے حصے میں لیزر پاور کثافت ایک مخصوص گہرائی کو برقرار رکھنے کے لیے بخارات کا ایک خاص دباؤ پیدا کرنے کے لیے ضروری ہے۔ چھوٹا سوراخ، جو مشینی عمل کی دخول کی گہرائی کا تعین کرتا ہے۔

اعلی کثافت پی سی بی مینوفیکچرنگ میں لیزر پروسیسنگ کی درخواستیں کیا ہیں؟

تصویر 5 سوراخ میں لیزر ریفریکشن

3 نتیجہ۔

لیزر پروسیسنگ ٹیکنالوجی کا اطلاق اعلی کثافت پی سی بی مائیکرو ہولز کی ڈرلنگ کی کارکردگی کو بہت بہتر بنا سکتا ہے۔ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ: ① عددی کنٹرول ٹیکنالوجی کے ساتھ مل کر، پرنٹ شدہ بورڈ پر فی منٹ 30,000 سے زیادہ مائیکرو ہولز پر کارروائی کی جا سکتی ہے، اور یپرچر 75 اور 100 کے درمیان ہے۔ ② یووی لیزر کا اطلاق یپرچر کو مزید 50μm یا اس سے چھوٹا بنا سکتا ہے، جو PCB بورڈز کے استعمال کی جگہ کو مزید پھیلانے کے لیے حالات پیدا کرتا ہے۔