PCB技術 - PCB製造におけるレーザ加工技術

携帯用多機能電子製品は非常に高い要求を有する プリント回路基板 (（pcb）). 密接に、限られた領域の多くのコンポーネントを相互接続して、回路を安定化させる. 回路基板はより緻密になり、消しゴムになっている. 例えば, 開口幅および線幅をさらに低減する, 距離との間の精度を継続的に改善されて, 直径と深さ比は連続的に改善されます. 回路層の数は、10層以上に達することができる. 同じ層の細孔数は50以上である,000, しかし、間隔は0.05 mm, また、細孔径は、150 mg／m. 機械加工など プリント回路基板, 掘削材料の問題を克服するのは難しい, 冷却, チップ除去, と位置決め. レーザ加工の適用は品質要件をより良く満たすことができる.

レーザビームの応用

ipcbで作製した高密度pcbは，ガラス繊維材料と混合した絶縁樹脂で分離された多層構造で，その中に銅箔の導電層を挿入した。次に積層して結合する。レーザ加工の原理は、PCBの表面に焦点を合わせるためにレーザビームを使用して、材料を溶融し、蒸発させて小さな穴を形成することである。銅と樹脂は2種類の材料であるため、銅箔の溶融温度は1084°Cであり、絶縁性樹脂の溶融温度は200〜300℃程度であるため、レーザ加工時には、ビーム波長、モード、径、パルスなどのパラメータを合理的に選択して制御する必要がある。

1.1加工に及ぼすビーム波長とモードの影響

穴を掘るとき, レーザは最初に銅箔を加工する, そして、銅によるレーザの吸収は、波長の増加と共に増加する. 例えば, 波長9の炭酸ガスレーザの吸収率.4から10.- 6 , 000 m - 1 mは351 mから355 mである, YAG吸収率/UVレーザーは70 %と高い, 0に比べて.15 %. YAGを使用できます/従来のプリント基板上の穴を穿孔するUVレーザまたは共形マスク法. 高密度PCB集積化のために, 銅箔の各層は18, and the resin substrate under the copper foil has a high absorption rate of carbon dioxide laser (about 82%), 申請条件. 炭酸ガスレーザ穴あけ. 二酸化炭素レーザの光電変換速度と処理効率は、YAG/紫外レーザー, 十分なビームエネルギーがある限り、銅箔はレーザ吸収率を上げるために処理される, 二酸化炭素レーザPCBは直接開くことができる.
レーザビームの横モードは，レーザの発散角とエネルギー出力に大きな影響を与える. 十分なビームエネルギーを得る, 最初に適切なビーム出力モードを確立する必要がある. 理想的な状態は、低いガウスモード出力を形成することである. これは非常に高いエネルギー密度を可能にする. これは、ビームがレンズ100に十分に集束されるための前提条件を提供する. 低次モードは、共振器パラメータを変えたり、ダイヤフラムを設置することによって得ることができる. ダイヤフラムの設置はビームエネルギー出力を低減する, しかし、それを制限することができますし、高モードレーザーを支援するドリルに参加する. 小さな穴の丸みを改善する.

1.2ビームパルスの影響

ドリル加工にはマルチパルスレーザを用い，パルスレーザの出力密度は少なくとも銅箔の蒸発温度に到達しなければならない。銅箔を焼付けた後、単一パルスレーザのエネルギーを弱め、下地の基板を効果的にアブレーションすることができず、スルーホールを形成することができない。しかし、エネルギーがあまりに高いならば、ドリルのとき、ビームのエネルギーがあまり高くないことを確実にする必要があります。銅箔が貫通した後、回路基板は過度にアブレーションされ、回路基板の後処理には使用できない。微細孔によって形成されるわずかにテーパー状の穴パターンは理想的であり、この穴パターンはその後の銅コーティングプロセスに有用である。

レーザ光線効果

銅箔と基板の材料特性の間の大きな違いのために、レーザビームと回路基板材料との間の相互作用は、異なる効果を生じ、これは、細孔の深さ、深さ及び孔の種類に大きな影響を及ぼす。

2.1レーザー反射と吸収

レーザとPCBとの間の相互作用は、入射レーザが最初に反射され、表面上の銅箔によって吸収されるときに始まる。銅箔は，赤外線波長二酸化炭素レーザの吸収率が低く，加工が困難で高効率である。非常に低い。吸収された光エネルギーは、銅箔材料の自由電子運動エネルギーを増大させ、そのほとんどは電子及び結晶格子又はイオンの相互作用を介して銅箔の熱エネルギーに変換される。これは、ビーム品質を改善しつつ、銅箔の表面を前処理する必要があることを示している。光吸収を強化する材料の層は、銅箔の表面にコーティングされて、レーザの吸収率を増加させることができる。

2.2効果のビーム効果

レーザ加工, 光は銅箔材料に照射する, 銅箔を加熱して気化させる. したがって, 蒸気温度が高い, 分解とイオン化が起こりやすい, 光誘起プラズマは光励起によって発生する. .. 光誘起プラズマは一般に物質蒸気プラズマである. プラズマによってワークに供給されるエネルギーがプラズマの吸収によりワークピースによって失われる光エネルギーよりも大きい場合. 反対に, プラズマは工作物によるレーザエネルギーの吸収を高める. Otherwise, プラズマはレーザを遮断し、被加工物によるレーザの吸収を減少させる. 二酸化炭素レーザの場合, 光誘起プラズマは銅箔の吸収を増加させる. しかし, あまりに多くのプラズマは、ビームが通過すると屈折する, これにより、ホール位置決めの精度に影響する. 一般的に言えば, レーザパワー密度は107 W以下の合理的な値で制御される/cm 2, プラズマがよりよく制御できるように.
ピンホール効果はレーザ穴あけ中の光エネルギー吸収の増加に非常に重要な役割を果たす. 銅箔を焼いても, レーザは、基板10を締め出す. 基板は多量の光エネルギーを吸収する, 激しく蒸発し膨張する., 生成された圧力は：小さな穴を形成するために溶融材料を投げる. 小さな正孔はまた、光誘導プラズマで満たされる, そして、小孔に入るレーザエネルギーは、ホール壁の多重反射およびプラズマの作用によって、ほとんど完全に吸収される. プラズマ吸収は、ピットを通過するレーザのパワー密度を減少させる. ピットの底部のレーザパワー密度は、特定の深さを維持するために特定の気化圧力を発生させるのに不可欠である. . 加工中の浸透の深さを決める小さな穴.

3 .結論

レーザ加工技術の応用, 高密度PCBマイクロ孔の穴あけ効率は大幅に改善できる. Experiments show (1) Combining numerical control technology, プリント回路基板 と30以上のプロセスを処理することができます,毎分000マイクロ穴. 75から100の間. (2) Through the application of ultraviolet laser, 開口部をさらに50, PCBボードの使用スペースの拡大のための条件の作成.