PCB 기술 - 고밀도 FPC 레이저 가공에서의 문제점 분석

FPC는 공간 절약, 무게 감소, 높은 유연성 등의 장점이 있습니다.전 세계적으로 FPC에 대한 수요가 해마다 증가하고 있다.FPC 재료의 특수한 성능에 대해 이 글은 레이저로 고밀도 FPC를 가공하고 마이크로 구멍을 뚫을 때 고려해야 할 일부 문제를 소개했다.

고밀도 FPC는 일반적으로 선 간격이 200 μm 미만이거나 미세 구멍이 250 μm 미만인 FPC로 정의되는 전체 FPC의 일부입니다.고밀도 FPC는 통신, 컴퓨터, 집적 회로 및 의료 장비와 같은 광범위한 응용 프로그램을 제공합니다.

FPC의 독특한 특성은 많은 장소에서 강성 회로 기판과 전통적인 배선 시나리오의 대안으로 합성되며 많은 새로운 분야의 발전을 촉진합니다.FPC가 가장 빠르게 성장하는 부분은 컴퓨터 하드 드라이브 (HDD) 의 내부 케이블입니다.하드 드라이브의 헤드는 회전하는 디스크에서 이리저리 움직여야 스캔할 수 있으며, 도선 대신 유연한 회로를 사용하여 이동 헤드와 제어 회로 기판의 연결을 실현할 수 있다.하드 드라이브 제조업체는 생산량을 늘리고 조립 비용을 절감하기 위해 "부동 플렉시블 보드" (FOS) 라는 기술을 사용합니다.또한 무선 서스펜션 기술은 내진성이 뛰어나 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.하드 드라이브에 사용되는 또 다른 고밀도 FPC는 플러그와 컨트롤러 사이에 사용되는 플러그 flex입니다.

FPC의 성장률은 신형 집적회로 패키징 분야에서 2위를 차지했다.칩 레벨 패키징(CSP), 다중 칩 모듈(MCM) 및 슬라이스 FPC(COF)는 모두 유연한 회로를 사용합니다.이 중 CSP 커넥티드 회로는 반도체 부품과 플래시 메모리에 사용될 수 있기 때문에 특히 시장이 크다. 이상은 PCMCIA 카드, 디스크 드라이브, 개인 디지털 어시스턴트(PDA), 휴대폰, 호출기, 디지털 카메라, 디지털 카메라에 널리 사용된다.또한 액정표시장치(LCD), 폴리에스테르 필름 스위치, 잉크젯 프린터 카트리지는 고밀도 FPC의 다른 세 가지 고성장 응용 분야이다.

휴대용 장치 (예: 휴대폰) 에서 유연한 회로 기술의 시장 잠재력은 매우 큽니다.이것은 자연스러운 것이다. 왜냐하면 이러한 장비는 소비자의 요구를 충족시키기 위해 작은 크기와 가벼운 무게가 필요하기 때문이다;또한 플렉시블 기술의 최신 응용 프로그램에는 설계자가 보청기 및 인체 이식 장치와 같은 제품의 부피와 무게를 줄이기 위해 사용할 수있는 평면 패널 모니터와 의료 장비가 포함됩니다.

레이저는 FPC 제조 과정에서 성형 (절단 및 절단), 슬라이스 및 드릴링이라는 세 가지 주요 기능을 제공합니다.비접촉식 가공 도구로서 레이저는 작은 초점(100ï½500 Isla ¼m)에 고강도 광에너지(650mW/mm2)를 가할 수 있다.이 높은 에너지는 가공, 드릴링 및 재료 가공에 사용될 수 있습니다.마커, 용접, 밑줄 및 기타 가공의 경우, 가공 속도와 품질은 파장, 에너지 밀도, 피크 전력, 펄스 폭 및 주파수와 같은 가공 재료의 특성 및 사용되는 레이저의 특성과 관련이 있습니다.FPC 머시닝은 자외선(UV)과 원적외선(FIR) 레이저를 사용한다.전자는 일반적으로 밀봉된 CO2 레이저를 사용하는 준분자 또는 UV 다이오드 펌프의 솔리드 스테이트 (UV-DPSS) 레이저를 사용합니다.

몰딩

레이저 가공 정밀도가 높고 응용 범위가 넓다.FPC 몰딩에 이상적인 도구입니다.CO2 레이저든 DPSS 레이저든 재료는 초점을 맞춘 후 어떤 형태로든 가공할 수 있다.그것은 전류계에 거울을 설치하여 초점을 맞춘 레이저 빔을 가공소재 표면의 어느 곳에나 쏜다 (그림 1). 그리고 벡터 스캐닝 기술을 사용하여 전류계를 컴퓨터 수치로 제어하고 CAD/CAM 소프트웨어를 사용하여 절단 도형을 만든다.이 소프트 도구는 설계를 변경할 때 레이저를 실시간으로 편리하게 제어할 수 있습니다.레이저 머시닝은 빛의 줌 크기와 다양한 절단 도구를 조정하여 설계 그래픽을 정확하게 재현할 수 있다는 또 다른 이점입니다.

시추

비록 일부 지방에서는 여전히 기계드릴링, 프레스 또는 플라즈마식각을 사용하여 미과공을 형성하지만 레이자드릴링은 여전히 가장 널리 사용되는 FPC 미과공형성방법으로서 주로 생산성이 높고 신축성이 강하며 운행시간이 길기때문이다.

기계식 드릴링 및 펀치는 고정밀 드릴과 몰드를 사용하여 FPC에서 지름이 약 250 에이트의 구멍을 형성 할 수 있지만 이러한 고정밀 장치는 매우 비싸고 수명이 상대적으로 짧습니다.고밀도 FPC는 250 μm 미만의 구멍을 필요로 하므로 기계적 드릴링에 적합하지 않습니다.

플라즈마 식각은 50 μm 두께의 폴리이미드 막 기판에 크기가 100 μm 미만의 미세 구멍을 형성 할 수 있지만 설비 투자와 공정 비용이 상당히 높으며 플라즈마 식각 공정의 유지 보수 비용도 높습니다. 특히 일부 화학 폐기물 처리와 소모품 등 관련 비용은플라즈마 식각은 일관되고 신뢰할 수 있는 미세 구멍을 만들기 위해 새로운 공정을 수립하는 데 상당한 시간이 걸립니다.이런 공예의 장점은 신뢰성이 높다는 것이다.소개에 따르면 그가 제작한 미과공합격률은 이미 98% 에 달했다.따라서 플라즈마 각식은 의료 및 항공 전자 장비에서 여전히 일정한 시장을 가지고 있습니다.

대조적으로, 레이저로 마이크로 오버홀을 만드는 것은 간단하고 저렴한 작업입니다.레이저 장비 투자는 매우 낮으며 레이저는 기계 드릴링과 달리 비싼 공구 교체 비용이 드는 비접촉 도구입니다.또한 현대식 씰 CO2 및 UV-DPSS 레이저는 유지 관리가 필요 없으므로 가동 중지 시간을 최소화하고 생산성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

FPC에서 미세 통과 구멍을 생성하는 방법은 강성 PCB에서 미세 통과 구멍을 생성하는 방법과 동일하지만 라이닝과 두께의 차이로 인해 레이저의 중요한 매개변수를 변경해야합니다.밀봉된 CO2 및 UV-DPSS 레이저는 모두 성형 공정과 동일한 벡터 스캔 기술을 사용하여 FPC에 직접 구멍을 뚫을 수 있습니다.유일한 차이점은 드릴 응용 프로그램이 하나의 마이크로 구멍에서 다른 마이크로 구멍으로 스캔 렌즈를 스캔하는 것입니다.레이저는 머시닝 중에 꺼지고 레이저 빔이 다른 드릴 위치에 도달한 경우에만 켜집니다.구멍을 FPC 기판의 표면에 수직으로 만들기 위해서는 레이저 빔이 회로 기판 위에 수직으로 비추어야 합니다.이것은 스캐너와 라이닝 사이에 원심 렌즈 시스템을 사용하여 구현할 수 있습니다.

CO2 레이저는 공형 마스크 기술을 사용하여 미세 오버홀을 드릴할 수도 있습니다.이 기술을 사용할 때 구리 표면을 마스크로 사용하려면 먼저 일반적인 인쇄 및 식각 방법을 통해 구멍을 식각한 다음 CO2 레이저 빔을 구리 포일의 구멍에 비추어 노출된 개전 재료를 제거합니다.

준분자 레이저를 사용하여 투영 마스크를 통과하는 방법도 미세 오버홀 제조에 사용할 수 있습니다.이 기술은 마이크로 오버홀 또는 전체 마이크로 오버홀 패턴의 이미지를 라이닝 바닥에 매핑한 다음 준분자 레이저 빔 조사 마스크를 사용하여 마스크를 만들어야 합니다.기판의 표면에 필름을 매핑하여 구멍을 뚫습니다.준분자 레이저 펀치의 품질은 좋지만 속도가 느리고 비용이 많이 드는 단점이 있습니다.

레이저 선택

FPC 머시닝에 사용되는 레이저 유형은 강성 PCB 머시닝에 사용되는 레이저 유형과 같지만 재료와 두께의 차이는 머시닝 매개변수와 속도에 큰 영향을 미칩니다.때로는 준분자 레이저와 수평 자극 가스 (TEA) CO2 레이저를 사용할 수 있지만 이 두 가지 방법은 속도가 느리고 유지 보수 비용이 많이 들어 생산성 향상을 제한합니다.대조적으로, CO2 및 UV-DPSS 레이저는 널리 사용되고 속도가 빠르며 비용이 저렴하기 때문에 두 가지 유형의 레이저는 주로 FPC 마이크로 오버홀 생산 및 가공에 사용됩니다.

CO2 레이저(자동화된 대안)

밀봉된 CO2 레이저는 파장이 10.6μm 또는 9.4μm인 FIR 레이저를 발사할 수 있다. 두 파장 모두 폴리이미드 필름 라이닝 등 전매질에 쉽게 흡수되지만, 9.4μm 같은 소재를 처리하는 것이 훨씬 낫다는 연구 결과가 나왔다.전매체의 9.4에이치 파장은 더 높은 흡수 계수를 가지고 있으며, 10.6에이치 파장보다 이 파장을 사용하여 구멍을 뚫거나 절단하는 재료가 더 빠르다.9.4 Isla m 레이저는 드릴링 및 절단에 대한 확실한 이점뿐만 아니라 매우 뛰어난 슬라이스 효과를 제공합니다.따라서 짧은 파장의 레이저를 사용하면 FPC의 생산성과 품질을 향상시킬 수 있습니다.

UV-DPSS 레이저

전매질과 구리는 출력 파장이 355nm인 UV-DPSS 레이저를 쉽게 흡수할 수 있다.UV-DPSS 레이저는 CO2 레이저보다 작은 반점과 낮은 출력을 가지고 있습니다.유전체 가공 과정에서 UV-DPSS 레이저는 보통 작은 크기(50μm 미만) 공정에 사용되기 때문에 고밀도 FPC 기판에서 지름이 50μm 미만으로 가공할 필요가 있다.미세 구멍을 통과하는 데는 자외선 레이저가 이상적이다.이제 UV-DPSS 레이저를 가공하고 구멍을 뚫는 속도를 향상시키는 고출력 UV-DPSS 레이저가 있습니다.

구리와 같은 UV 식각 임계값이 높은 재료는 고에너지 저중복률 레이저로 처리해야 합니다.폴리이미드 필름과 같은 낮은 임계값 재료는 낮은 에너지와 높은 반복 레이저로만 가공할 수 있다.에너지 및 높은 반복율은 구리 용접 디스크의 손상을 방지하고 생산성을 향상시키기 위한 것입니다.생산 능력을 향상시키기 위해 대부분의 큰 지름 마이크로 오버홀 가공은 두 단계로 나뉩니다. 먼저 UV-DPSS 레이저를 사용하여 동박을 드릴한 다음 CO2 레이저를 사용하여 노출된 전기 매체를 제거합니다.