Technologie PCB - Plusieurs types de perçage laser dans l'usine de carte PCB

Un laser est un faisceau puissant qui est excité lorsqu'un « rayon» est stimulé par une source externe et augmente l'énergie. La lumière infrarouge et visible a de l'énergie thermique et la lumière ultraviolette a de l'énergie lumineuse. Lorsque ce type de lumière frappe la surface de la pièce, trois phénomènes se produisent: réflexion, absorption et pénétration. La fonction principale du perçage laser est l'élimination rapide du matériau de base à traiter. Il repose principalement sur l'ablation photothermique et photochimique, appelée excision.

Dans la production commerciale de PCB, il existe deux technologies laser disponibles pour le perçage laser. Les lasers CO2 ont des longueurs d'onde dans l'infrarouge lointain, tandis que les lasers UV ont des longueurs d'onde dans l'ultraviolet. Les lasers CO2 sont largement utilisés pour la réalisation de micro - Vias industriels dans des cartes de circuits imprimés, et les exigences de diamètre des micro - Vias sont supérieures à 100 µm (Raman, 2001). Pour la réalisation de ces pores de grande ouverture, les lasers CO2 ont une productivité élevée, car le temps de poinçonnage nécessaire à la fabrication des grands pores par les lasers CO2 est très court. La technologie laser UV est largement utilisée pour produire des micropores de diamètre inférieur à 100 µm. En utilisant un microschéma, l'ouverture peut même être inférieure à 50 µm. La technologie laser UV produit des rendements très élevés lors de la fabrication de trous de diamètre inférieur à 80 angströms. Ainsi, pour répondre à la demande croissante de productivité des micropores, de nombreux fabricants de PCB ont commencé à introduire des systèmes de perçage laser à double tête.

Voici les trois principaux types de systèmes de perçage laser à double tête actuellement utilisés sur le marché:

1) Système de perçage UV à double tête;

2) Système de perçage laser CO2 à double tête;

3) Système de perçage laser à tige (CO2 et UV).

Tous ces types de systèmes de forage ont leurs propres avantages et inconvénients. Les systèmes de perçage laser peuvent être simplement divisés en deux types, un système mono - longueur d'onde à deux bits et un système bi - longueur d'onde à deux bits.

Quel que soit le type, il y a deux parties principales qui affectent la capacité de forage:

1) énergie laser / énergie pulsée;

2) Système de positionnement du faisceau.

L'énergie des impulsions laser et l'efficacité de transmission du faisceau déterminent le temps de forage. Le temps de forage fait référence au temps pendant lequel une perceuse laser perce un minuscule trou traversant et le système de positionnement du faisceau détermine la vitesse de déplacement entre les deux trous. Ensemble, ces facteurs déterminent la vitesse de la perceuse laser pour réaliser les micro - Vias nécessaires à une exigence donnée. Les systèmes laser UV à double tête sont les mieux adaptés pour percer des trous inférieurs à 90 angströms dans des circuits intégrés et leur rapport d'aspect est également très élevé.

Le système laser CO2 à double tête utilise le commutateur Q RF pour exciter le laser CO2. Les principaux avantages de ce système sont une grande répétabilité (jusqu'à 100 kHz), des temps de forage courts et une large surface de fonctionnement. Il ne faut que quelques fois pour percer un trou borgne, mais la qualité de son forage est relativement faible.

Le système de perçage laser à double tête le plus couramment utilisé est un système de perçage laser hybride composé d'une tête laser UV et d'une tête laser CO2. Cette méthode de perçage laser hybride à usage combiné peut faciliter le perçage simultané du cuivre et du diélectrique. C'est - à - dire que le cuivre est percé avec des rayons ultraviolets pour produire la taille et la forme de trou souhaitées, puis le diélectrique non recouvert est percé à l'aide d'un laser CO2. Le processus de forage se fait en forant un bloc de 2 pouces x 2 pouces, appelé domaine.

Le laser CO2 peut éliminer efficacement les diélectriques, même les diélectriques inhomogènes renforcés de verre. Cependant, un seul laser CO2 ne peut pas faire de petits trous (moins de 75 angströms) et éliminer le cuivre. Il y a quelques exceptions, à savoir qu'il peut éliminer les feuilles de cuivre prétraitées jusqu'à 5 μm (lustino, 2002). Le laser UV peut faire de très petits trous et peut enlever toutes les rues de cuivre communes (3 - 36 angströms, 1 OZ, même la Feuille de cuivre plaquée). Les lasers UV peuvent également éliminer le matériau diélectrique individuellement, mais à un rythme plus lent. En outre, avec des matériaux non homogènes tels que le verre renforcé fr - 4, l'effet est généralement mauvais. C'est parce que le verre ne peut être retiré que lorsque la densité d'énergie augmente à un certain niveau, ce qui peut également endommager le coussin intérieur. Les meilleurs résultats peuvent être obtenus dans les deux domaines, car le système laser à barreaux comprend un laser UV et un laser CO2. Le laser UV peut compléter toutes les feuilles de cuivre et les petits trous, et le laser au dioxyde de carbone peut rapidement percer le diélectrique. Le trou Cette figure montre la structure d'un système de perçage laser à double tête avec une distance de perçage programmable. La distance entre les deux forets peut être ajustée en fonction de la disposition des composants, assurant ainsi une capacité de perçage laser maximale.

Maintenant, la plupart des systèmes de perçage laser à double tête ont une distance fixe entre les deux forets, et ils ont également des techniques de positionnement de faisceau pas à pas et répétitif. L'avantage de la télécommande laser étape par étape et répétitive elle - même est la grande plage de réglage du domaine (jusqu'à (50 x 50) îlot ¼ m). L'inconvénient est que le télérégulateur laser doit se déplacer pas à pas dans un domaine fixe et que la distance entre les deux forets est fixe. La distance entre les deux forets d'une télécommande laser à double tête typique est fixe (environ 150 angströms). Pour différentes tailles de panneaux, une foreuse à distance fixe ne peut pas fonctionner dans une configuration optimale comme une foreuse à pas variable programmable.

Aujourd'hui, les systèmes de perçage laser à double tête offrent des performances de plusieurs spécifications différentes, qui peuvent être appliquées à la fois aux petits fabricants de circuits imprimés et aux fabricants de circuits imprimés de grande capacité.

Parce que l'alumine céramique a une constante diélectrique élevée, elle est utilisée pour fabriquer des cartes de circuits imprimés. Cependant, en raison de sa fragilité, le processus de perçage nécessaire au câblage et à l'assemblage est difficile à réaliser avec des outils standard, car la pression mécanique doit être réduite au minimum à ce stade, ce qui est une bonne chose pour le perçage laser. Rangel et al. (1997) ont montré que pour les substrats d'alumine et les substrats d'alumine revêtus d'or et d'ancres, un laser qnd: YAG peut être utilisé pour le forage. L'utilisation de lasers à impulsions courtes, à faible énergie et à haute puissance de crête permet d'éviter les dommages causés à l'échantillon par la pression mécanique et peut produire des Vias de haute qualité de diamètre inférieur à 100 µm. Cette technologie a été appliquée avec succès aux amplificateurs micro - ondes à faible bruit dans la gamme de fréquences 8 - 18 GHz.

La technologie laser Nd: YAG est utilisée pour traiter des trous borgnes et traversants sur une grande variété de matériaux de PCB. Parmi eux, les trous traversants sont percés sur un stratifié de cuivre recouvert de Polyimide avec un diamètre de pores minimum de 25 microns. D'après l'analyse des coûts de production, le diamètre le plus économique est de 25 à 125 microns. La vitesse de perçage est de 10 000 trous / minute. Il est possible d'utiliser un procédé de poinçonnage laser direct avec une ouverture maximale de 50 microns. La surface interne des trous formés est propre, non carbonisée et facilement plaquée. De même, des trous traversants peuvent être percés dans un stratifié de cuivre revêtu de PTFE, avec un diamètre minimum de 25 microns et le diamètre le plus économique de 25 à 125 microns. La vitesse de perçage est de 4500 trous / minute. Il n'est pas nécessaire de graver la fenêtre au préalable. Les trous formés sont très propres et ne nécessitent pas d'exigences particulières de processus d'usinage de PCB.