Tecnología de PCB - Perforación de PCB y tecnología ultravioleta

Actualmente hay cuatro tipos de láseres para fabricar microporos de pcb: láseres co2, láseres yag, láseres excéntricos y láseres de vapor de cobre. Los láseres de CO2 se utilizan habitualmente para producir agujeros de unos 75 micras, pero debido a que el haz se refleja desde la superficie del cobre, solo son adecuados para eliminar el dieléctrico. Los láseres de dióxido de carbono son muy limpios, baratos y no requieren mantenimiento. Los láseres excéntricos son la mejor opción para producir agujeros de alta calidad y pequeño diámetro, con un valor de apertura típico inferior a 10 micras. Estos tipos son los más adecuados para la perforación de matrices de alta densidad de sustratos de policarbonato en dispositivos bga en miniatura. El desarrollo de láseres de vapor de cobre todavía está en su etapa inicial, pero todavía tiene ventajas cuando se necesitan altos rendimientos. Los láseres de vapor de cobre pueden eliminar el dieléctrico y el cobre, pero pueden causar graves problemas durante el proceso de producción, por lo que el flujo de aire Solo puede producir productos en un entorno limitado.

El láser más común en la industria de placas de circuito impreso es el láser nd: YAG con interruptor q, con una longitud de onda de 355 nm en el rango ultravioleta. Cuando se perfora en una placa de circuito impreso, esta longitud de onda puede fundir la mayoría de los metales (gu, ni, au, ag), con una tasa de absorción superior al 50% (meier y schmidt, 2002) y materiales orgánicos también pueden fundirse. La energía fotónica del láser ultravioleta puede ser tan alta como 3,5 - 7,5ev, y los enlaces químicos se pueden destruir durante el proceso de fusión, en parte a través de la acción fotoquímica del láser ultravioleta y en parte a través de la acción fototérmica. Estas funciones hacen que los láseres ultravioleta sean la primera opción para aplicaciones en la industria de placas de circuito impreso.

El sistema láser YAG tiene una fuente láser que proporciona una densidad de energía (velocidad de flujo) superior a 4j / cm2, lo que es necesario para el ciclo de cobre en la superficie de los microporos. La densidad energética necesaria para el proceso de fusión de materiales orgánicos como la resina epoxi y el policarbonato es de solo unos 100 MJ / cm2. Para trabajar con precisión en un rango espectral tan amplio, es necesario controlar la energía láser con gran precisión y precisión. El proceso de perforación de los microporos requiere dos pasos. El primer paso es abrir la lámina de cobre con un láser de alta densidad de energía, y el segundo paso es eliminar el dieléctrico con un láser de baja densidad de energía.

Cuando la longitud de onda del láser es de 355 nm, su diámetro típico del punto es de aproximadamente 20 micras. Cuando el tiempo de pulso es inferior a 140 ns, la frecuencia del láser está entre 10 - 50 khz, cuando el material no genera calor.

El sistema de escáner / reflejo está controlado por un ordenador para localizar el haz láser y se enfoca con una lente telecéntrica, lo que permite perforar el haz en un ángulo preciso. El proceso de escaneo genera patrones vectoriales a través de software para compensar el material y las desviaciones de diseño. El área de escaneo es de 55 x 55 mm. El sistema es compatible con el software cam y admite todos los formatos de datos comunes.

El sistema láser fue propuesto por el alemán mis lpkf. Su base de diseño mecánico está hecha de granito duro, y la precisión de pulido de la superficie no es inferior a 3 islas. El soporte de la Mesa de trabajo se coloca en el rodamiento de gas y está controlado por un motor lineal. La precisión de posicionamiento está controlada por una regla de vidrio, y su repetibilidad está garantizada dentro de ± 1 ° m. La propia Mesa de Trabajo está equipada con sensores ópticos que permiten ajustar con precisión la posición del láser en diferentes puntos de reflexión para compensar la distorsión óptica y la deriva a largo plazo. Después del ajuste, una serie de datos de corrección generados por el software pueden cubrir todo el área de escaneo. La operación de compensación de escala de deriva tarda aproximadamente 1 minuto. Cualquier cambio en el sustrato, como la desviación de posición de la referencia, se puede detectar a través de una cámara LCD de alta resolución y compensar a través del control de software.

El sistema es muy adecuado para la producción de prototipos, ya que puede perforar y configurar, y desde la flexibilidad hasta la rigidez se pueden utilizar placas de circuito impreso, incluidos polímeros metálicos, como resistencias de flujo, capas protectoras, dieléctrico, etc. Raman y otros presentaron los sistemas láser ultravioleta de estado sólido más avanzados y sus aplicaciones en la producción de microporos de interconexión de alta densidad.

Lange y vollrath explican las diversas aplicaciones del sistema láser ultravioleta (sistema de perforación de microhilos 600) en la perforación, moldeo y Corte. El sistema puede perforar y microperforar, el tamaño del agujero de la capa de cobre se reduce a 30 micras, y se puede operar en un solo paso en un cierto rango de sustratos. El sistema también puede producir conductores externos de placas de circuito impreso con un ancho mínimo de 20 micras, y su capacidad de producción supera con creces la fotoquímica. El sistema puede producir hasta 250 bits y puede aceptar todas las entradas estándar, como Gerber y hpgl. Su área de operación es de 640 mm x 560 mm (25,2 in x 22 in) y la altura máxima del material es de 50 mm (2 in), que se puede utilizar en la mayoría de los sustratos comunes. La base de la Mesa de trabajo de la máquina herramienta y su Guía están hechas de granito natural con una precisión de ± 3 ° m. La Mesa de Trabajo está impulsada por un conductor lineal y apoyada por un rodamiento de aire; Su posición está controlada por una regla de vidrio con compensación térmica, con una precisión de ± I ° m. La instalación del sustrato en la consola se realiza a través de un dispositivo de vacío.