Technologie PCB - Technologie de traitement laser dans la fabrication de PCB

Les produits électroniques multifonctions portables ont des exigences élevées pour les cartes de circuits imprimés (PCB). Interconnecter étroitement de nombreux composants et stabiliser les circuits dans une zone limitée. Les cartes de circuits sont de plus en plus denses. Par exemple, les ouvertures et les largeurs de ligne sont encore réduites, la distance et la précision entre elles sont constamment améliorées et le rapport du diamètre à la profondeur est constamment amélioré. Le nombre de couches de circuit peut atteindre plus de 10 couches. Le nombre de micropores dans la même couche est supérieur à 50 000, mais l'espacement doit être aussi petit que 0,05 mm et le diamètre des pores inférieur à 150 µm. Lors du perçage mécanique d'une telle carte de circuit imprimé, il est difficile de surmonter les problèmes de matériau de perçage, de refroidissement, de retrait de la puce et de positionnement de l'usinage. Les applications de traitement laser peuvent mieux répondre aux exigences de qualité.

1. Application du faisceau laser

Les PCB haute densité fabriqués par IPCB sont des structures multicouches composées de résine isolante mélangée à un matériau en fibre de verre avec une couche conductrice de feuille de cuivre insérée au milieu. Ils sont ensuite laminés et combinés. Le principe du traitement au laser est d'utiliser un faisceau laser pour se concentrer sur la surface du PCB, ce qui permet au matériau de fondre et de s'évaporer instantanément pour former un petit trou. Comme le cuivre et la résine sont deux matériaux différents, la température de fusion de la Feuille de cuivre est de 1084 ° C, tandis que la résine isolante ne fond que de 200 à 300 ° c. Par conséquent, lors de l'utilisation du poinçonnage laser, les paramètres tels que la longueur d'onde du faisceau, le mode, le diamètre et l'impulsion doivent être raisonnablement choisis et contrôlés.

1.1 effet de la longueur d'onde et du mode du faisceau sur l'usinage

Lors du forage, le laser traite d'abord la Feuille de cuivre et l'absorption du laser par le cuivre augmente avec la longueur d'onde. Par exemple, les lasers au dioxyde de carbone avec des longueurs d'onde de 9,4 à 10,6 μm ont des taux d'absorption allant de 351 à 355 m, tandis que les lasers YAG / UV ont des taux d'absorption allant jusqu'à 70% contre seulement 0,15%. Pour améliorer l'intégration des PCB haute densité, avec seulement 18 µm par couche de feuille de cuivre, le substrat de résine sous la Feuille de cuivre a une absorption élevée du laser au dioxyde de carbone (environ 82%), ce qui est une condition pour l'application. Perçage laser au CO2 fourni. Le taux de conversion photoélectrique et l'efficacité d'usinage des lasers au dioxyde de carbone sont beaucoup plus élevés que ceux des lasers YAG / UV, donc tant qu'il y a suffisamment d'énergie de faisceau et que la Feuille de cuivre est usinée pour améliorer l'absorption laser, CO2 laser PCB peut être ouvert directement. Le mode transversal du faisceau laser a une grande influence sur l'angle de divergence et la production d'énergie du laser. Pour obtenir une énergie de faisceau suffisante, il est tout d'abord nécessaire d'établir un mode de sortie de faisceau approprié. L'état idéal est de former une sortie de mode gaussien inférieure. Cela permet une densité d'énergie très élevée. Ceci constitue une condition préalable à une bonne focalisation du faisceau sur la lentille. Le mode d'ordre inférieur peut être obtenu en faisant varier les paramètres du résonateur ou en installant un diaphragme. L'installation d'un diaphragme réduira la production d'énergie du faisceau, mais elle peut limiter et aider les lasers à haut mode à participer au forage. Améliore la rondeur des petits trous.

1.2 effets des impulsions du faisceau lumineux

Les lasers Multi - impulsions sont utilisés pour le forage et la densité de sortie des lasers pulsés doit atteindre au moins la température d'évaporation de la Feuille de cuivre. Après la combustion de la Feuille de cuivre, l'énergie du laser à impulsion unique s'affaiblit et ne peut pas ablater efficacement le substrat sous - jacent ni former de vias. Cependant, si l'énergie est trop élevée, il est nécessaire de s'assurer que l'énergie de la poutre n'est pas trop élevée lors du forage. Après la pénétration de la Feuille de cuivre, la carte est trop ablatée et ne peut pas être utilisée pour le post - traitement de la carte. Un motif de trou légèrement conique formé de micropores est idéal et un tel motif de trou est utile pour les procédés ultérieurs de revêtement du cuivre.

2. Effet de faisceau laser

Les propriétés des matériaux des feuilles de cuivre et des substrats étant très différentes, l'interaction entre le faisceau laser et le matériau de la carte produit des effets différents, ce qui a un impact significatif sur la taille, la profondeur et le type de pores des micropores.

2.1 réflexion et absorption laser

L'interaction entre le laser et le PCB commence lorsque le laser incident est d'abord réfléchi et absorbé par la Feuille de cuivre sur la surface. Le taux d'absorption de la Feuille de cuivre pour le laser à dioxyde de carbone à longueur d'onde infrarouge est faible, le traitement est difficile et l'efficacité est élevée. Très bas. L'énergie lumineuse absorbée augmente l'énergie cinétique des électrons libres du matériau de la Feuille de cuivre, dont une grande partie est convertie en énergie thermique de la Feuille de cuivre par interaction des électrons avec le réseau cristallin ou les ions. Ceci montre que tout en améliorant la qualité du faisceau lumineux, un prétraitement de la surface de la Feuille de cuivre est également nécessaire. Une couche de matériau améliorant l'absorption de la lumière peut être appliquée à la surface de la Feuille de cuivre pour améliorer l'absorption du laser.

2.2 effets de l'effet poutre

Dans le traitement au laser, la lumière irradie le matériau de la Feuille de cuivre et la Feuille de cuivre est chauffée et vaporisée. Par conséquent, la température de la vapeur est élevée, facilement décomposée et ionisée, et l'excitation lumineuse produit un plasma photo - induit. Un plasma photoinduit est généralement un plasma de vapeur de substance. Lorsque l'énergie transmise par le plasma à la pièce est supérieure à l'énergie lumineuse perdue par la pièce en raison de l'absorption du plasma. Au contraire, le plasma améliore l'absorption de l'énergie laser par la pièce. Sinon, le plasma bloquera le laser et réduira l'absorption du laser par la pièce. Dans le cas d'un laser à dioxyde de carbone, un plasma photo - induit peut augmenter l'absorption de la Feuille de cuivre. Cependant, lorsque le faisceau passe, trop de plasma est réfracté, ce qui affecte la précision du positionnement des trous. En général, la densité de puissance laser est contrôlée à une valeur raisonnable inférieure à 107 W / cm2, ce qui permet un meilleur contrôle du plasma. L'effet sténopé joue un rôle très important dans l'augmentation de l'absorption d'énergie lumineuse lors du poinçonnage laser. Même si la Feuille de cuivre brûle, le laser continue à ablater le substrat. Le substrat absorbe une grande quantité d'énergie lumineuse, s'évapore violemment et se dilate, La pression générée est: le matériau fondu est jeté, formant un petit trou. Les petits trous sont également remplis de plasma photosensible et l'énergie laser qui y pénètre est presque entièrement absorbée par les réflexions multiples des parois des trous et par l'action du plasma. L'absorption plasma réduit la densité de puissance du laser qui traverse la fosse pour atteindre le fond de la fosse. La densité de puissance laser au fond de la fosse est essentielle pour générer une pression d'évaporation spécifique afin de maintenir une profondeur spécifique. Petits trous qui décident de la profondeur de pénétration pendant l'usinage.

3. Conclusion

Grâce à l'application de la technologie de traitement au laser, l'efficacité de forage des micropores PCB haute densité peut être grandement améliorée. Des expériences ont montré que: (1) en combinaison avec la technologie CNC, les cartes de circuits imprimés et les ouvertures peuvent traiter plus de 30 000 micropores par minute. Entre 75 et 100. (2) grâce à l'application du laser UV, l'ouverture peut encore être réduite à moins de 50 μm, créant les conditions pour élargir davantage l'espace d'utilisation de la carte PCB.