PCB 기술 - PCB 제조에서의 레이저 가공 기술

휴대용 다기능 전자제품은 인쇄회로기판(PCB)에 대한 요구가 높다.제한된 영역에서 많은 구성 요소를 긴밀하게 연결하고 회로를 안정화합니다.회로 기판의 밀도가 갈수록 커진다.예를 들어, 개구와 선가중치가 더 줄어들고 서로 간의 거리와 정밀도가 높아지며 지름과 깊이의 비율이 높아집니다.회로층의 수량은 10층 이상에 달할 수 있다.같은 층의 미세한 구멍 수는 50000개를 초과하지만 간격은 0.05mm로 작아야 하고 공경은 150μm보다 작아야 한다.이런 인쇄회로기판에 기계적으로 구멍을 뚫을 때 구멍을 뚫는 재료, 냉각, 칩 제거와 가공 위치의 문제를 극복하기 어렵다.레이저 가공의 응용은 품질 요구를 더욱 잘 만족시킬 수 있다.

1.레이저빔의 응용

iPCB에서 만든 고밀도 PCB는 절연수지와 유리섬유 소재를 혼합한 다층 구조로 중간에 동박 전도층을 삽입한다.그런 다음 레이어를 눌러 조합합니다.레이저 가공은 레이저 빔을 이용해 PCB 표면에 초점을 맞춰 재료를 즉시 녹이고 증발시켜 작은 구멍을 만드는 원리다.구리와 수지는 두 가지 다른 재료이기 때문에 동박의 용해 온도는 1084 ° C이지만 절연 수지의 용해 온도는 200-300 ° C에 불과하다.따라서 레이저를 사용하여 구멍을 뚫을 때는 빔의 파장, 패턴, 지름 및 펄스와 같은 매개변수를 합리적으로 선택하고 제어해야합니다.

1.1 광속 파장과 패턴이 가공에 미치는 영향

구멍을 뚫을 때 레이저는 먼저 동박을 처리하고 구리의 레이저 흡수는 파장이 증가함에 따라 증가한다.예를 들어, 파장이 9.4~10.6μm인 이산화탄소 레이저는 351~355m까지 흡수되지만, YAG/UV 레이저는 0.15%인 70%까지 흡수됩니다. YAG/UV 레이저 또는 보형 마스크 방법을 사용하여 기존 인쇄판에 구멍을 뚫을 수 있습니다.고밀도 PCB의 집적도를 높이기 위해 동박은 층당 18μm에 불과하며 동박 아래 수지 기판은 이산화탄소 레이저에 대한 흡수율(약 82%)이 높다는 것이 응용 조건이다.이산화탄소 레이저 드릴링 제공.이산화탄소 레이저는 광전 변환율과 가공 효율이 YAG/UV 레이저보다 훨씬 높기 때문에 빔 에너지가 충분하고 레이저 흡수율을 높이기 위해 동박을 가공하면 이산화탄소 레이저 PCB를 사용하여 직접 열 수 있다.레이저빔의 가로 모형은 레이저의 발산각과 에너지 출력에 큰 영향을 미친다.충분한 빔 에너지를 얻기 위해서는 먼저 적합한 빔 출력 모드를 만들어야 한다.이상적인 상태는 비교적 낮은 고스 모드 출력을 형성하는 것이다.이것은 매우 높은 에너지 밀도를 허용합니다.이것은 빔이 렌즈에 잘 초점을 맞출 수 있도록 선결 조건을 제공한다.로우 레벨 모드는 공명기 매개변수를 변경하거나 필름을 설치하여 얻을 수 있습니다.광맹을 설치하면 빔 에너지 출력이 줄어들지만 고형 레이저가 드릴링에 참여하는 것을 제한하고 도울 수 있습니다.구멍의 원을 높입니다.

1.2 광속 펄스의 영향

다중 펄스 레이저는 구멍을 뚫는 데 사용되며 펄스 레이저의 출력 밀도는 적어도 동박의 증발 온도에 도달해야합니다.동박이 연소되면 단일 펄스 레이저의 에너지가 약해져 하층 기판을 효과적으로 소식시킬 수 없고 통공도 형성할 수 없다.그러나 에너지가 너무 높으면 구멍을 드릴할 때 빔의 에너지가 너무 높지 않도록 할 필요가 있습니다.동박이 관통되면 회로기판이 지나치게 부식되어 회로기판의 후처리에 사용할 수 없다.작은 구멍으로 형성된 약간 원추형의 구멍 패턴은 이상적이며 이러한 구멍 패턴은 이후의 구리 코팅 작업에 유용합니다.

2. 레이저빔 효과

동박과 기판의 재료 성능 차이가 비교적 크기 때문에 레이저빔과 회로기판 재료 간의 상호작용은 서로 다른 효과를 발생시켜 미공의 공경, 깊이와 구멍 유형에 현저한 영향을 미친다.

2.1 레이저 반사 및 흡수

입사 레이저가 표면의 동박에 먼저 반사되고 흡수되면 레이저와 PCB 사이의 상호 작용이 시작됩니다.동박은 적외선 파장 이산화탄소 레이저에 대한 흡수율이 낮고 가공이 어려워 효율이 높다.매우 낮습니다.흡수된 광에너지는 동박재료의 자유전자동력에너지를 증가시켰는데 그중 대부분은 전자와 격자나 이온의 상호작용을 통해 동박의 열에너지로 전환되였다.이는 빔의 품질을 높이는 동시에 동박 표면을 미리 처리해야 한다는 것을 보여준다.동박 표면에 빛의 흡수를 강화하는 재료를 덧발라 레이저의 흡수율을 높일 수 있다.

2.2 양효과의 영향

레이저 가공에서는 동박 재료를 비추고 동박이 가열되고 증발한다.그러므로 증기온도가 높으면 쉽게 분해되고 이온화되며 빛자극은 빛유도플라즈마를 산생한다.광 유도 플라즈마는 일반적으로 물질적 증기 플라즈마입니다.플라즈마가 공작물에 전달하는 에너지가 공작물이 플라즈마의 흡수로 인해 손실되는 광에너지보다 클 때.반면 플라즈마는 레이저 에너지에 대한 가공소재의 흡수를 강화했다.그렇지 않으면 플라즈마는 레이저를 차단하고 가공소재의 레이저 흡수를 줄입니다.이산화탄소 레이저의 경우 빛이 플라즈마를 유도하면 동박의 흡수를 증가시킬 수 있다.그러나 빔이 통과하면 너무 많은 플라즈마 물질이 굴절되어 구멍 위치의 정확성에 영향을 미칩니다.일반적으로 레이저 전력 밀도는 107W/cm2 이하의 합리적인 값으로 제어되어 플라즈마를 더 잘 제어할 수 있습니다.레이저로 구멍을 뚫는 과정에서 바늘구멍 효과는 빛의 흡수를 증가시키는 데 매우 중요한 역할을 한다.동박이 소실되더라도 레이저는 기저를 계속 태울 것이다.기저는 대량의 광에너지를 흡수하여 격렬하게 증발하고 팽창한다.발생하는 압력은 녹아내린 재료를 던져 작은 구멍을 만드는 것이다.작은 구멍에도 광택 플라즈마가 가득 차 있으며, 작은 구멍으로 들어가는 레이저 에너지는 거의 구멍 벽의 여러 차례 반사와 플라즈마의 작용에 의해 완전히 흡수된다.플라즈마 흡수는 움푹 패인 구덩이를 지나 움푹 패인 구덩이 바닥에 도달하는 레이저의 출력 밀도를 낮춘다.노치 하단의 레이저 전력 밀도는 특정 깊이를 유지하기 위해 특정 증발 압력을 생성하는 데 중요합니다.가공 중에 통과 깊이를 결정하는 구멍입니다.

3. 결론

레이저 가공 기술의 응용을 통해 고밀도 PCB 마이크로 구멍의 드릴 효율을 크게 높일 수 있다.실험 결과: (1) 디지털 제어 기술을 결합하여 인쇄 회로 기판과 개구는 분당 30000 개 이상의 마이크로 구멍을 가공 할 수 있습니다.75에서 100 사이입니다.(2) 자외선 레이저 적용으로 개구부를 50μm 이하로 더욱 줄일 수 있어 PCB 보드 사용 공간을 더욱 넓힐 수 있는 여건을 마련했다.