PCB Tecnico - Applicazioni di elaborazione laser ultravioletti nell'industria PCB

Per il taglio laser o la perforazione nell'industria dei circuiti stampati, sono necessari solo pochi watt o più di dieci watt di laser UV e non è richiesta alcuna potenza laser a livello di chilowatt. Nell'elettronica di consumo, nell'industria automobilistica o nella tecnologia di produzione di robot, i circuiti stampati flessibili sono sempre più importanti. Poiché il sistema di elaborazione laser UV ha metodi di elaborazione flessibili, effetti di elaborazione di alta precisione e elaborazione flessibile e controllabile, è diventato la prima scelta per la perforazione laser e il taglio di circuiti stampati flessibili e PCB sottili.

Al giorno d'oggi, la sorgente laser a lunga durata configurata nel sistema laser è praticamente vicina ad essere esente da manutenzione. Nel processo di produzione, il livello laser è di livello 1 e non sono necessari altri dispositivi di protezione per la sicurezza. Il sistema laser LPKF è dotato di un dispositivo di raccolta delle polveri, che non causerà l'emissione di sostanze nocive. Insieme al suo controllo software intuitivo e facile da usare, la tecnologia laser sta sostituendo i processi meccanici tradizionali, risparmiando il costo di utensili speciali.

Laser CO2 o UV?

Ad esempio, quando si divide o si taglia PCB, è possibile scegliere un sistema laser CO2 con una lunghezza d'onda di circa 10,6μ m. Il costo di elaborazione è relativamente basso e la potenza laser fornita può raggiungere diversi kilowatt. Ma genererà molta energia termica durante il processo di taglio, che causerà una grave carbonizzazione dei bordi.

La lunghezza d'onda del laser UV è 355 nm. Raggi laser di questa lunghezza d'onda sono molto facili da mettere a fuoco otticamente. Il diametro spot di un laser UV con una potenza laser inferiore a 20 watt è solo 20μm dopo la messa a fuoco e la densità di energia che genera è persino paragonabile a quella della superficie solare.

Vantaggi della lavorazione laser UV

Il laser UV è particolarmente adatto per il taglio e la marcatura di pannelli duri, pannelli rigidi-flessibili, pannelli flessibili e loro accessori. Quindi quali sono i vantaggi di questo processo laser?

Nei campi del sub-boarding dei circuiti stampati nell'industria SMT e della micro-perforazione nell'industria PCB, il sistema di taglio laser UV mostra grandi vantaggi tecnici. A seconda dello spessore del materiale del circuito stampato, il laser taglia una o più volte lungo il profilo richiesto. Più sottile è il materiale, più veloce è la velocità di taglio. Se l'impulso laser accumulato è inferiore all'impulso laser necessario per penetrare il materiale, solo graffi appariranno sulla superficie del materiale; Pertanto, il materiale può essere contrassegnato con un codice QR o un codice a barre per il tracciamento delle informazioni nei processi successivi

L'energia di impulso del laser UV agisce sul materiale solo per un livello di microsecondi e non c'è alcun effetto termico evidente a pochi micrometri accanto al taglio, quindi non è necessario considerare i danni ai componenti causati dal calore generato. Le linee e i giunti di saldatura vicino al bordo sono intatti e privi di sbavature.

Inoltre, il software CAM integrato con sistema laser UV LPKF può importare direttamente i dati esportati da CAD, modificare il percorso di taglio laser, formare il contorno di taglio laser, selezionare la libreria di parametri di elaborazione adatta a diversi materiali e quindi direttamente l'elaborazione laser. Il sistema laser non è adatto solo per l'elaborazione di produzione di massa, ma anche per la produzione di campioni.

Applicazione di perforazione

I fori passanti nel circuito stampato sono utilizzati per collegare le linee tra la parte anteriore e posteriore della scheda bifacciale, o per collegare eventuali linee di intercalare nella scheda multistrato. Per condurre l'elettricità, la parete del foro deve essere placcata con uno strato metallico dopo la perforazione. Oggi, i metodi meccanici tradizionali non possono più soddisfare i requisiti di diametri di foratura sempre più piccoli: sebbene la velocità del mandrino sia aumentata, la velocità radiale degli utensili di foratura di precisione sarà ridotta a causa del diametro ridotto e nemmeno i risultati di lavorazione richiesti non possono essere raggiunti. Inoltre, dal punto di vista economico, anche i materiali di consumo per utensili che sono inclini all'usura sono un fattore limitante.

Per la perforazione di circuiti stampati flessibili è stato sviluppato un nuovo tipo di sistema di perforazione laser. L'apparecchiatura laser LPKFmicroLine 5000 è dotata di una superficie di lavoro 533mm x 610 mm, che può essere utilizzata per operazioni automatiche roll-to-roll. Durante la perforazione, il laser può prima tagliare il profilo del micro-foro dal centro del foro, che è più preciso dei metodi ordinari. Il sistema può perforare micro-fori con un diametro minimo di 20μm su substrati organici o non organici in condizioni di alto rapporto diametro-profondità. I circuiti stampati flessibili, i substrati IC o i circuiti HDI richiedono tutti tale precisione.

Taglio preliminare

Nel processo di produzione di componenti elettronici, quali situazioni richiedono il taglio del materiale prepreg? Nei primi giorni, i materiali prepreg sono stati utilizzati nei circuiti stampati multistrato. I vari strati del circuito nel circuito multistrato sono premuti insieme dall'azione del prepreg; Secondo la progettazione del circuito, il prepreg in alcune aree deve essere tagliato e aperto in anticipo e quindi premuto.

Un processo simile è applicabile anche alla pellicola di copertura FPC. La pellicola di copertura è solitamente composta da poliimide e uno strato di colla con uno spessore di 25 μm o 12,5 μm, ed è facilmente deformabile. Una singola area (come un pad) non deve essere coperta da una pellicola di copertura per lavori successivi di montaggio e collegamento.

Questo materiale sottile è molto sensibile alle sollecitazioni meccaniche-può essere facilmente fatto con lavorazione laser senza contatto. Allo stesso tempo, la tavola aspirante sottovuoto può ben fissare la sua posizione e mantenere la sua planarità.

Lavorazione di pannelli rigidi flessibili

Nella scheda rigida flex, il PCB rigido e il PCB flessibile vengono premuti insieme per formare una scheda multistrato. Durante il processo di pressatura, la parte superiore del PCB flessibile non viene pressata e legata al PCB rigido. La copertura rigida che copre il PCB flessibile viene tagliata e separata dal taglio di profondità laser, lasciando la parte flessibile a formare una scheda rigida-flessibile.

Tale lavorazione a profondità fissa è adatta anche per la lavorazione della scanalatura cieca di componenti integrati incorporati sulla superficie della scheda multistrato. Il laser UV taglierà accuratamente le scanalature cieche dello strato target separato dal circuito multistrato. In quest'area, lo strato di destinazione non può formare una connessione con il materiale coperto su di esso.

Separazione efficiente di PCB e FPC

Il post-boarding SMT consiste nel tagliare i circuiti stampati su cui sono stati assemblati vari componenti elettronici. Questo processo è già al termine della catena produttiva. Per la scissione dei pannelli è possibile selezionare diverse tecnologie: per i PCB di uso comune, viene data priorità all'uso dei processi tradizionali di taglio, stampaggio e fresatura di contorno. Per circuiti elettronici più complessi e substrati sottili, specialmente quelli molto sensibili alle sollecitazioni meccaniche, alla polvere e alla deviazione dimensionale, è più vantaggioso utilizzare il taglio laser UV per separare la scheda. I tre grafici seguenti valutano questi tre metodi da fattori diversi.

Altri settori di applicazione

A causa della breve lunghezza d'onda del laser UV, è adatto per la maggior parte della lavorazione dei materiali. Ad esempio, può essere utilizzato nell'industria elettronica:

Lavorazione del vetro TCO/ITO senza danni al substrato

. Forare fori in materiali flessibili o sottili

Finestra della maschera di saldatura o della pellicola di copertura

Sottobordo rigido-flessibile/flessibile del circuito stampato

. Sloting

Rilavorazione di circuiti stampati assemblati o non assemblati

Taglio di ceramica sinterizzata

Taglio di precisione LTCC

Non limitato alla lavorazione dei circuiti stampati, il sistema laser UV può anche completare il taglio, la scrittura diretta e la foratura dei componenti LTCC in un'unica operazione di lavorazione.