Technologie PCB - Perçage PCB et technologie UV

Il existe actuellement quatre types de lasers utilisés pour fabriquer des microporopores PCB: les lasers CO2, les lasers YAG, les lasers excimères et les lasers à vapeur de cuivre. Les lasers CO2 sont généralement utilisés pour générer des trous d'environ 75 µm, mais ne conviennent que pour l'élimination du diélectrique, car le faisceau est réfléchi par la surface du cuivre. Les lasers CO2 sont très propres, peu coûteux et ne nécessitent aucun entretien. Les lasers excimères sont le meilleur choix pour la production de pores de haute qualité et de petit diamètre, avec des valeurs de pores typiques inférieures à 10 μm. Ces types sont les mieux adaptés au perçage matriciel haute densité de substrats en polycarbonate dans des dispositifs BGA miniatures. Le développement du laser à vapeur de cuivre en est encore à ses balbutiements, mais il présente encore des avantages lorsque des rendements élevés sont nécessaires. Les lasers à vapeur de cuivre peuvent éliminer le diélectrique et le cuivre, mais posent de sérieux problèmes lors de la production, ce qui ne permettra au flux d'air de produire des produits que dans un environnement limité.

Les lasers les plus couramment utilisés dans l'industrie des circuits imprimés sont les lasers Nd: YAG à commutation Q, qui ont une longueur d'onde de 355 nm dans la gamme ultraviolette. Cette longueur d'onde peut faire fondre la plupart des métaux (Gu, ni, au, AG) avec des taux d'absorption supérieurs à 50% (Meier et Schmidt, 2002) et des matériaux organiques lorsqu'ils sont percés dans une carte de circuit imprimé. L'énergie des photons d'un laser UV peut atteindre 3,5 - 7,5 ev et peut briser les liaisons chimiques pendant la fusion, en partie par l'action photochimique du laser UV et en partie par l'action photothermique. Ces caractéristiques font du laser UV le premier choix pour les applications industrielles de circuits imprimés.

Le système laser Yag dispose d'une source laser fournissant une densité d'énergie (débit) supérieure à 4 j / CM 2, ce qui est nécessaire pour la circulation du cuivre sur les surfaces microporeuses. La densité énergétique nécessaire au processus de fusion de matériaux organiques tels que les résines époxy et les polycarbonates n'est que de l'ordre de 100 mJ / CM 2. Pour travailler avec précision sur une si large gamme spectrale, il est nécessaire de contrôler l'énergie laser avec une grande précision. Le processus de perçage des micropores nécessite deux étapes. La première étape consiste à ouvrir la Feuille de cuivre avec un laser à haute densité d'énergie et la deuxième étape consiste à éliminer le diélectrique avec un laser à faible densité d'énergie.

Lorsque la longueur d'onde d'un laser est de 355 nm, son diamètre de tache typique est d'environ 20 µm. Lorsque le temps d'impulsion est inférieur à 140 NS, la fréquence du laser est comprise entre 10 et 50 kHz, moment auquel le matériau ne produit pas de chaleur.

Le scanner / système de réflexion est contrôlé par ordinateur pour localiser le faisceau laser et utilise une lentille télécentrique pour la mise au point, ce qui permet de percer le faisceau à un angle précis. Le processus de numérisation génère des motifs vectoriels via un logiciel pour compenser les écarts de matériau et de conception. La zone de numérisation est de 55 x 55 MM. Le système est compatible avec le logiciel Cam et prend en charge tous les formats de données couramment utilisés.

Ce système laser a été proposé par la société allemande mis lpkf. Sa base mécaniquement conçue est faite de granit dur avec une précision de polissage de surface d'au moins 3 ° ¼ m. Le support de table est placé sur un palier à gaz, commandé par un moteur linéaire. La précision de positionnement est contrôlée par une règle en verre dont la répétabilité est garantie à ± 1 île. La table elle - même est équipée de capteurs optiques qui permettent de régler avec précision la position du laser aux différents points de réflexion pour compenser les distorsions optiques et les dérives à long terme. Après ajustement, une série de données de correction générées par le logiciel peut couvrir toute la zone de balayage. L'opération de compensation de l'échelle de dérive prend environ 1 minute. Tout changement de substrat, tel qu'un écart de position par rapport à une référence, peut être détecté par une caméra CCD haute résolution et compensé par un contrôle logiciel.

Le système est idéal pour la production de prototypes, car il peut être percé et configuré pour utiliser des cartes de circuits imprimés allant de flexibles à rigides, y compris des polymères métalliques tels que des flux de soudure, des couches de protection, des diélectriques, etc. Raman et al. ont présenté un système laser UV à l'état solide de pointe et son application à la production de micropores interconnectées à haute densité.

Lange et vollrath expliquent les différentes applications du système laser UV (microwire Drilling 600 System) dans le perçage, le formage et la découpe. Le système peut être percé et micro - percé, la taille des pores de la couche de cuivre est réduite à 30 µm et peut fonctionner en une seule étape sur une certaine gamme de substrats. Le système peut également produire des conducteurs externes de circuit imprimé d'une largeur minimale de 20 µm, dont la capacité de production dépasse largement celle de la photochimie. Le système peut être produit à des vitesses allant jusqu'à 250 forets et accepte toutes les entrées standard telles que gerber et hpgl. Avec une zone de fonctionnement de 640 mm x 560 mm (25,2 Po x 22 Po) et une hauteur de matériau maximale de 50 mm (2 Po), il peut être utilisé sur la plupart des substrats courants. La base de la table de la machine et ses guides sont en granit naturel avec une précision de ± 3 Isla ¼ m. La table est entraînée par un entraînement linéaire et supportée par des paliers à air; Sa position est contrôlée par une règle de verre avec compensation thermique avec une précision de ± i°¼ m. L'installation du substrat sur la console se fait par un dispositif de vide.