Technologie PCB - Technologie laser pour carte PCB HDI

Avec le développement rapide de la technologie microélectronique, l'application généralisée de circuits intégrés à grande échelle et à très grande échelle, et les progrès de la technologie de micro - assemblage, la fabrication de cartes de circuits imprimés HDI évolue dans une direction hiérarchique et multifonctionnelle, les lignes graphiques de cartes de circuits imprimés sont microporeuses fines, à Espacement étroit. La technologie de perçage mécanique utilisée dans l'usinage ne répond plus aux exigences et une nouvelle méthode d'usinage des micropores, la technologie de perçage laser, a rapidement évolué.

Principe de poration laser PCB HDI

Un laser est un faisceau puissant qui est stimulé extérieurement pour augmenter l'énergie, où 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.

L'irradiation d'un point laser sur le substrat par un autre bloc d'optique permet de générer plusieurs modes de synthèse et trois réactions avec le point irradié.

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 ou ce qu'on appelle l'excision.

1. Ablation photothermique: principe des trous formés par le matériau en cours de traitement, qui absorbe le laser à haute énergie et est fondu et vaporisé par chauffage en très peu de temps. Sous l'effet de la haute énergie, les résidus carbonisés noirs sur les parois des trous formés par ce processus doivent être nettoyés avant la gazéification.

2. Ablation photochimique: se réfère à la zone ultraviolette avec une énergie photonique élevée supérieure à 2 EV électronvolts. Résultats de photons de haute énergie avec des longueurs d'onde laser supérieures à 400 nanomètres. Ce photon à haute énergie détruit la longue chaîne moléculaire du matériau organique en particules plus petites, mais son énergie est plus grande que celle de la molécule d'origine et est forcé de s'en échapper, éliminant ainsi rapidement le matériau de base et formant des micropores sous Extrusion externe.

Ce type de procédé ne contient donc pas d'ébullition et ne subit pas de carbonatation. Le nettoyage pré - perforé est donc très simple.

Ce sont les principes de base de la poration laser. Actuellement, il existe deux méthodes de poinçonnage laser les plus couramment utilisées: les lasers utilisés pour poinçonner des circuits imprimés sont principalement constitués de lasers à gaz CO2 excités par RF et de lasers Nd: YAG à l'état solide UV.

3. En ce qui concerne l'Absorbance du substrat: le taux de réussite du laser est directement lié à l'Absorbance du substrat. La carte de circuit imprimé est une combinaison de feuille de cuivre, de tissu de verre et de résine. L'Absorbance de ces trois matériaux varie en fonction de la longueur d'onde, mais la Feuille de cuivre et le tissu de verre ont une Absorbance de 0,3 mètre sous UV. Les zones suivantes ont des taux d'absorption élevés, mais diminuent fortement après l'entrée dans le visible et l'ir. Les matériaux de résine organique conservent des taux d'absorption assez élevés dans les trois segments spectraux. C'est une caractéristique du matériau de résine et la base de la popularité de la technologie de poinçonnage laser.

Différents processus de PCB HDI pour le perçage laser CO2

Il existe deux principales méthodes de perçage pour le perçage au laser CO2, le perçage direct et le perçage de masque de finition. La technique dite de poration directe consiste à moduler le diamètre du faisceau laser au même diamètre que les trous de la carte de circuit imprimé par le système de commande principal de l'appareil et à usiner directement les trous sur la surface du diélectrique sans utiliser de feuille de cuivre. Le procédé de masquage de revêtement consiste à revêtir la surface de la plaque d'impression d'un masque spécial et à retirer la Feuille de cuivre de la surface du trou par exposition / développement / gravure selon un procédé classique. Ces trous sont ensuite éclairés par un faisceau laser plus grand que l'ouverture pour éliminer la résine de couche diélectrique exposée. Les éléments suivants sont présentés séparément:

1. Méthode de Fenestration en bronze:

Une feuille de cuivre de résine revêtue d'un revêtement de béton laminé est d'abord pressée sur la plaque intérieure. La fenêtre est réalisée par photochimie, puis la résine est gravée pour la mettre à nu, puis le matériau de base à l'intérieur de la fenêtre est ablué au laser, formant des micro - trous borgnes:

Lorsque le faisceau est renforcé, il traverse l'ouverture pour atteindre deux groupes de scanners microréfléchissants de type galvanométrique alignés verticalement une fois avec une lentille f positive. Atteignez la zone de tuyauterie où vous pouvez faire des comptoirs passionnants, puis Brûlez les minuscules trous borgnes un par un.

Une fois le faisceau rapide d'électrons positionné dans une zone tubulaire d'un pouce carré, un trou borgne de 0,15 MM peut être percé avec trois éjections. La largeur d'impulsion du premier canon est de l'ordre de 15°s, ce qui fournit de l'énergie pour la formation de trous. Après cela, ce pistolet peut être utilisé pour nettoyer les résidus au fond de la paroi du trou et corriger le trou.

La section transversale de Sem et la vue complète de 45 degrés du trou borgne micro de 0,15 mm avec le bon contrôle d'énergie de laser. Ce processus de Fenestration est utilisé comme plaque cible de support. Ils sont difficiles à aligner lorsque de grands trous borgnes typographiques ou de deuxième ordre ne sont pas souvent nécessaires.

2. Méthode de processus de Fenestration:

Le diamètre du trou formé par le procédé précédent est le même que celui de la fenêtre ouverte en cuivre. Une légère erreur de fonctionnement peut entraîner un décalage de la position de la fenêtre ouverte, ce qui entraîne un désalignement de la position du trou borgne avec le Centre de la garniture de base. La déviation de la fenêtre en cuivre peut être due à la dilatation et à la contraction du matériau de la matrice et à la distorsion des négatifs utilisés pour le transfert d'image. Ainsi, le processus d'ouverture d'une grande fenêtre en cuivre consiste à élargir le diamètre de la fenêtre en cuivre à 0,05 mm de plus que le diamètre du plot de base. Généralement, la taille du trou est déterminée par la taille du trou. Lorsque le trou est de 0,15 mm, le diamètre de la plaque d'entretoise doit être d'environ 0,25 mm et le diamètre de la grande fenêtre de 0,30 MM. Un perçage laser peut alors être effectué pour aligner la position de combustion avec précision sur le trou micro - borgne de la plaque d'entretoise. Sa principale caractéristique est la grande liberté de choix. Lorsque vous effectuez un perçage laser, vous pouvez choisir de forer en appuyant sur le programme du tapis de base interne. Ceci évite efficacement les désalignements dus au diamètre de la fenêtre en cuivre identique à celui de l'alésage, ce qui empêche le pointeau laser de pointer vers la fenêtre avant et conduit à l'apparition de nombreux demi - trous incomplets ou trous résiduels sur un grand nombre de brames.

3. Processus de poration directe de surface de résine de carte PCB HDI

Il existe plusieurs types de méthodes de perçage laser qui utilisent le forage laser HDI PCB:

A. la couche interne du substrat est enduite d'une feuille de cuivre enduite de résine, puis toute la Feuille de cuivre est gravée, des trous peuvent être formés directement sur la surface de la résine nue à l'aide d'un laser CO2, puis les trous sont traités ultérieurement selon le processus de placage.

B. le substrat utilise un processus similaire, utilisant une feuille semi - durcie fr - 4 et une feuille de cuivre au lieu d'une feuille de cuivre enduite de résine.

C. procédé de laminage ultérieur d'une feuille de cuivre avec une résine photosensible enduite.

D. utilisant le film sec comme couche diélectrique, le processus de pressage de feuille de cuivre est fait.

E. processus de revêtement d'autres types de films chauds avec une feuille de cuivre.

4. Ablation directe de la Feuille de cuivre ultra - mince

Après avoir pressé la Feuille de cuivre de résine de part et d'autre de la plaque de coeur interne, l'épaisseur de la Feuille de cuivre de 17 mètres a été réduite à 5 microns par la méthode de "semi - Gravure", puis les trous ont été formés par un laser CO2 par un traitement d'oxydation noire.

Le principe de base est que les surfaces noires oxydées absorbent fortement la lumière, ce qui permet de perforer directement les surfaces ultra - minces en feuille de cuivre et en résine, sous réserve d'une augmentation de l'énergie du faisceau laser CO2. Cependant, le plus difficile est de s'assurer que la "méthode de semi - Gravure" permet d'obtenir une couche de cuivre d'épaisseur uniforme et qu'une attention particulière doit donc être accordée à sa fabrication. Bien sûr, le dos en cuivre déchirable matériel UTC. Une feuille de cuivre équivaut à un livre d'environ 5 microns.

Selon ce type de traitement de tôle, les procédés actuels utilisent principalement les aspects suivants:

Ceci établit principalement des normes qualitatives et techniques strictes pour les fournisseurs de matériaux afin d'assurer une différence d'épaisseur de la couche diélectrique de 510 µm à M. comme seule l'uniformité de l'épaisseur diélectrique de la Feuille de cuivre revêtue de résine peut être garantie, la précision du type de pore et la propreté du fond de pore peuvent être garanties avec la même énergie laser. Dans le même temps, les meilleures conditions de processus doivent être utilisées dans les opérations ultérieures pour éliminer la saleté du trou de forage, en veillant à ce que le fond du trou borgne soit nettoyé sans résidus après le forage au laser. Il a une bonne influence sur la qualité du placage chimique et du placage des trous borgnes.

Nd: YAG forage laser HDI PCB processus

Nd: YAG est un grenat de néodyme et d'yttrium - aluminium. Le laser UV est émis par deux cristaux solides ensemble. Plus récemment, les faisceaux laser excités par impulsions de diodes les plus couramment utilisés peuvent être utilisés pour fabriquer des systèmes d'étanchéité laser efficaces sans refroidissement par eau. La longueur d'onde de troisième harmonique d'un tel laser est de 355 nanomètres. La longueur d'onde de la quatrième harmonique est de 266 nanomètres. La longueur d'onde est modulée par un cristal optique.

La plus grande caractéristique de ce type de perçage laser est la lumière ultraviolette ultraviolette. Les régions spectrales, où la Feuille de cuivre et les fibres de verre constituées d'un stratifié recouvert de cuivre absorbent fortement dans la région ultraviolette, combinées à la petite énergie de ces points laser, peuvent pénétrer fortement dans la Feuille de cuivre et le tissu de verre, formant directement des trous. Comme les lasers du type décrit ci - dessus sont moins chauds, il n'y a pas de scories de charbon générées après le perçage au laser CO2, ce qui donne une bonne surface pour les opérations ultérieures de paroi de trou.

La technologie laser Nd: YAG traite les trous borgnes et les perforations sur divers matériaux. Il perce des trous d'un diamètre minimum de 25 microns sur un stratifié de cuivre recouvert de Polyimide. D'après l'analyse des coûts, le diamètre le plus économique utilisé est de 25 125 microns. La vitesse de perçage est de 10 000 trous / minute. Le poinçonnage laser direct avec une ouverture maximale de 50 microns est possible. La surface intérieure des trous formés est propre et non carbonisée, facile à galvaniser. Il peut également être percé sur un stratifié de cuivre recouvert de PTFE avec un diamètre minimum de 25 microns et un diamètre le plus économique de 25 125 microns. La vitesse de perçage est de 4500 trous / minute. Aucune pré - gravure de fenêtre n'est requise. Les trous sont propres et ne nécessitent pas d'exigences de traitement particulières. Il existe d'autres matériaux tels que le traitement des trous de formage. Les processus suivants peuvent être utilisés pour des traitements spécifiques: 1. Deux procédés combinés selon la vitesse des deux perçages laser

La méthode de fonctionnement de base consiste à ablater d'abord la Feuille de cuivre de la surface de l'emplacement du trou avec YAG, puis à ablater directement la résine avec un laser CO2 plus rapide que le forage YAG.

Problèmes de qualité dans la fabrication réelle de PCB HDI

Lors du perçage laser, il existe de nombreux problèmes de qualité qui restent à décrire de manière adéquate. Seuls les problèmes de qualité les plus courants sont proposés pour référence par les pairs.

A. désalignement de la position de perçage laser co - 2 par rapport à la position cible inférieure dans la méthode de fenestration

Dans le poinçonnage laser HDI PCB, le système de positionnement du faisceau est essentiel à la précision du formage de l'ouverture. Bien que les systèmes de positionnement de faisceau soient utilisés pour un positionnement précis, une flamme en forme de trou est souvent produite en raison d'autres facteurs. L'analyse des problèmes de qualité qui se posent pendant la production est la suivante:

1. Faire des électrodes négatives pour les plots de plaque de noyau interne et les graphiques de fil, ainsi que du béton moulu avec une feuille de cuivre enduite de résine. La Fenestration après l'ajout de couches est négative, car les deux sont des facteurs potentiels d'augmentation et de diminution de la taille en raison de l'humidité et de la température.

2. La taille du substrat augmente ou diminue lorsque vous utilisez le panneau de noyau pour faire un motif de Plot transversal et pressez le RCC de la Feuille de cuivre enduite de résine à haute température. Après l'addition, il y a des facteurs de dilatation dimensionnelle et de contraction du matériau du substrat intérieur et extérieur.

3. La taille et la position de la fenêtre en cuivre gravé peuvent également entraîner des erreurs.

4. Erreurs causées par le déplacement du spot et de la surface du laser lui - même.

5. L'alignement des trous borgnes du deuxième ordre est plus difficile et peut facilement provoquer des erreurs de position.

Pour les raisons exposées ci - dessus, et sur la base des données techniques pertinentes et de l'expérience pratique acquise en production, les principales stratégies techniques adoptées sont les suivantes:

1. Pour réduire la taille de la composition, la plupart des fabricants de PCB HDI utilisent 450 pour la composition multicouche * 600 ou 525 * 600mm. Cependant, pour un panneau de téléphone avec une largeur de ligne de 0,10 mm et un diamètre de trou borgne de 0,15 mm, la taille de disposition optimale est de 350. * 450 millimètres. La limite supérieure.

2. Augmenter le diamètre du laser: l'objectif est d'augmenter la zone couverte par la fenêtre en cuivre. La méthode spécifique est "diamètre du faisceau = ouverture + 90 ~ 100" × M. lorsque la densité d'énergie est faible, émettez une ou deux fois de plus pour résoudre le problème.

3. Prenez l'exemple de l'ouverture d'une grande fenêtre en cuivre: à ce stade, seule la taille de la fenêtre en cuivre devient grande et l'ouverture est inchangée, de sorte que le diamètre du trou laser n'est plus entièrement déterminé par la position de la fenêtre, de sorte que la position du trou peut être déterminée directement en fonction de la position de la cible de base sur la plaque de noyau.

4.changez la méthode de Fenestration de l'imagerie photochimique et de la gravure au laser Yag: Ouvrez d'abord la fenêtre avec le point laser Yag en fonction du trou de base de la plaque de base, puis Brûlez le trou dans sa position de fenêtre avec un laser CO2, résolvez l'erreur causée par l'imagerie.

5. Faire la méthode de trou micro - borgne de deuxième ordre en deux couches: lorsque le panneau de noyau est appliqué sur les deux côtés avec une feuille de cuivre en résine pour écraser le béton. Après cela, si vous accumulez à nouveau le béton de roulement et faites des trous borgnes de deuxième ordre, les yeux aveugles de deuxième ordre seront accumulés. Dans le cas d'un alignement de "deux" trous borgnes, les trous doivent être formés en ciblant "l'un après l'autre". La cible originale du panneau de noyau ne peut pas être réutilisée. C'est - à - dire que lorsque "l'on en accumule un" dans les trous et les coussins, ses bords de plaque deviennent également des cibles. Ainsi, après avoir pressé le béton de broyage "ji2", il est possible de forer 4 trous de référence mécaniques supplémentaires de "ji2" au moyen d'une machine à rayons X, d'aligner "ji1" et ensuite d'aligner ces trous. Cette approche permet d'aligner la "saison 2" avec la "Saison 1" autant que possible.

B. mauvaise passe

Selon de nombreuses expériences de production, principalement en raison de problèmes de qualité dans la mise en forme du substrat, le principal problème de qualité est que l'épaisseur de la couche diélectrique après pressage de la Feuille de cuivre enduite de résine sera inévitablement différente. Avec la même énergie de perçage, le matelas de la partie la plus mince de la couche diélectrique supportera non seulement plus d'énergie, mais réfléchira également plus d'énergie. Ainsi, la paroi du trou est percé comme une bouilloire qui se dilate vers l'extérieur. Cela aura un impact important sur la qualité des interconnexions électriques entre les couches du multicouche.

La fiabilité de la structure d'interconnexion haute densité d'un circuit imprimé multicouche stratifié (mlpcb) posera une série de problèmes techniques en raison d'ouvertures incorrectes.

Par conséquent, des mesures de processus doivent être prises pour contrôler et résoudre le problème. Les processus suivants sont principalement utilisés:

1. La différence d'épaisseur de couche diélectrique entre la Feuille de cuivre enduite de résine et la Feuille de cuivre laminée est strictement contrôlée de 510 μm à M.

2. Changez la densité d'énergie du laser et le nombre de pistolets pulsés. Les conditions de processus pour la production de masse peuvent être trouvées par des méthodes d'essai.

3, l'enlèvement des scories de fond de trou et des scories de paroi de trou n'est pas en place.

Ce type de problème de qualité HDI PCB est le plus susceptible de se produire en raison d'un léger contrôle inapproprié. En particulier pour les stratifiés de type poreux sur grandes plaques, il est impossible de garantir une qualité à 100% sans problèmes de qualité. C'est parce que le nombre de micro - trous borgnes sur le grand gabarit après usinage est trop grand, environ 60 - 90 000 trous en moyenne. Lorsqu'un perçage laser de même énergie est utilisé, l'épaisseur de la couche de milieu varie, de même que l'épaisseur du résidu restant sur le substrat. Un nettoyage complet de tous les résidus ne peut être assuré après avoir traité la saleté de forage. De plus, de mauvaises méthodes d'inspection entraînent souvent un cuivrage ultérieur des PCB HDI et, en cas de défauts, une liaison entre les plots de fond et les parois des trous.