Teknik PCB - Teknologi pemprosesan laser dalam penghasilan PCB

Produk elektronik berbilang fungsi boleh dibawa mempunyai keperluan yang sangat tinggi pada papan sirkuit cetak (PCB). Sambungkan banyak komponen dalam kawasan terbatas dan pastikan sirkuit. Papan lingkaran semakin padat dan padat. Contohnya, lebar pembukaan dan garis lebih rendah, jarak dan ketepatan antara satu sama lain terus-menerus diperbaiki, dan nisbah diameter-ke-kedalaman terus-menerus diperbaiki. Bilangan lapisan sirkuit boleh mencapai lebih dari 10 lapisan. Bilangan mikropore dalam lapisan yang sama adalah lebih dari 50,000, tetapi ruang sepatutnya sama kecil dengan 0,05 m m, dan diameter pore sepatutnya kurang dari 150 μm. Apabila secara mekanik menggali papan sirkuit cetak seperti itu, ia sukar untuk mengatasi masalah bahan menggali, pendinginan, pemindahan cip, dan pemprosesan kedudukan. Aplikasi proses laser boleh memenuhi keperluan kualiti yang lebih baik.

1. Aplikasi cahaya laser

PCB densiti tinggi yang dihasilkan oleh iPCB adalah struktur berbilang lapisan yang dipisahkan dengan mengisolasi resin bercampur dengan bahan serat kaca, dan lapisan konduktif dari foli tembaga disisipkan di tengah. Kemudian mereka dilapis-lapis dan dikumpulkan. Prinsip proses laser adalah menggunakan sinar laser untuk fokus pada permukaan PCB untuk secara segera mencair dan melelehkan bahan untuk membentuk lubang kecil. Kerana tembaga dan resin adalah dua bahan yang berbeza, suhu mencair foli tembaga adalah 1084°C, sementara suhu mencair resin mengisolasi hanya 200-300°C. Oleh itu, apabila pengeboran laser digunakan, parameter seperti panjang gelombang sinar, mod, diameter, dan denyut mesti dipilih dan dikawal secara rasional.

1.1 Kesan panjang gelombang sinar dan mod pada mesin

Apabila lubang pengeboran, laser pertama memproses foil tembaga, dan penyorban laser oleh tembaga meningkat dengan meningkat panjang gelombang. Contohnya, kadar penyorban laser dioksida karbon dengan panjang gelombang 9.4 hingga 10.6 μm adalah sebanyak 351 hingga 355 m, sementara kadar penyorban laser YAG/UV adalah sebanyak 70%, dibandingkan dengan 0.15%. Anda boleh guna laser YAG/UV atau kaedah topeng konformis untuk menggali lubang di papan cetak konvensional. Untuk meningkatkan integrasi PCB padat tinggi, setiap lapisan foil tembaga hanya 18 μm, dan substrat resin di bawah foil tembaga mempunyai kadar penyorban tinggi laser dioksida karbon (sekitar 82%), yang merupakan syarat untuk aplikasi. Sediakan pengeboran laser dioksida karbon. Kadar pertukaran fotoelektrik dan efisiensi pemprosesan laser dioksida karbon jauh lebih tinggi daripada laser YAG/UV, jadi selama ada tenaga cahaya yang cukup dan foil tembaga diproses untuk meningkatkan kadar penyorban laser, PCB laser dioksida karbon boleh digunakan untuk dibuka secara langsung. Mod transverse bagi sinar laser mempunyai pengaruh besar pada sudut divergensi dan output tenaga laser. Untuk mendapatkan tenaga cahaya yang cukup, pertama-tama perlu menetapkan mod output cahaya yang sesuai. Keadaan ideal adalah untuk membentuk output mod Gaussia yang rendah. Ini membenarkan ketepatan tenaga yang sangat tinggi. Ini menyediakan prerekwiżit bagi sinar untuk fokus dengan baik pada lens a. Mod tertib rendah boleh dicapai dengan mengubah parameter resonator atau memasang diafragma. Pemasangan diafragma akan mengurangkan output tenaga sinar, tetapi ia boleh hadapi dan membantu laser-mod tinggi untuk berpartisipasi dalam pengeboran. Perbaiki pusingan lubang kecil.

1.2 Kesan denyutan sinar

Laser berbilang-denyut digunakan untuk pengeboran, dan densiti output laser denyut mestilah sekurang-kurangnya mencapai suhu penapisan foil tembaga. Selepas foil tembaga dibakar, tenaga laser denyut tunggal lemah, dan substrat yang didalamnya tidak dapat dihapuskan secara efektif, dan lubang melalui tidak dapat membentuk. Namun, jika tenaga terlalu tinggi, perlu memastikan tenaga sinar tidak terlalu tinggi bila menggali. Selepas foil tembaga menembus, papan sirkuit berlebihan dan tidak dapat digunakan untuk memproses-selepas papan sirkuit. Corak lubang yang sedikit dipakai oleh lubang mikro adalah ideal, dan corak lubang ini berguna untuk proses penutup tembaga berikutnya.

2. Kesan sinar laser

Kerana perbezaan besar antara ciri-ciri bahan foil tembaga dan substrat, interaksi antara sinar laser dan bahan papan sirkuit menghasilkan kesan yang berbeza, yang mempunyai kesan yang signifikan pada jenis terbuka, kedalaman dan lubang mikropore.

2.1 Refleksi laser dan penyorban

Interaksi antara laser dan PCB bermula apabila laser kejadian terlebih dahulu dicampur dan diserap oleh foil tembaga di permukaan. Fol tembaga mempunyai kadar penyorban rendah laser karbon dioksida panjang gelombang inframerah, yang sukar diproses dan mempunyai efisiensi tinggi. sangat rendah. Energi cahaya yang diserap meningkatkan tenaga kinetik elektron bebas bahan foil tembaga, yang sebahagian besar diubah ke tenaga panas foil tembaga melalui interaksi elektron dan lattik kristal atau ion. Ini menunjukkan bahawa walaupun meningkatkan kualiti cahaya, ia juga diperlukan untuk merawat permukaan foli tembaga. Lapisan bahan yang meningkatkan penyorban cahaya boleh ditutup pada permukaan foli tembaga untuk meningkatkan kadar penyorban laser.

2.2 Kesan kesan cahaya

Dalam pemprosesan laser, cahaya menyalakan bahan foil tembaga, dan foil tembaga dihangatkan dan dihapuskan. Oleh itu, suhu paru adalah tinggi, yang cenderung untuk dekomposisi dan ionisasi, dan plasma yang disebabkan foto dihasilkan oleh kegembiraan cahaya. .. Plasma yang dihidupkan oleh foto adalah secara umum bahan plasma vapor. Apabila tenaga yang dihantar oleh plasma kepada bahagian kerja lebih besar daripada tenaga cahaya yang hilang oleh bahagian kerja disebabkan penyorban plasma. Sebaliknya, plasma meningkatkan penyorban tenaga laser oleh bahagian kerja. Jika tidak, plasma akan blok laser dan mengurangkan penyorban laser oleh bahagian kerja. Dalam kes laser dioksida karbon, plasma yang disebabkan oleh foto boleh meningkatkan penyorban foli tembaga. Namun, terlalu banyak plasma akan segar apabila sinar lewat, dengan itu mempengaruhi ketepatan posisi lubang. Secara umum, densiti kuasa laser dikawal pada nilai yang masuk akal di bawah 107W/cm2, sehingga plasma boleh dikawal lebih baik. Kesan lubang pinhole bermain peran yang sangat penting dalam meningkatkan penyorban tenaga cahaya semasa pengeboran laser. Walaupun foil tembaga dibakar, laser akan terus mematikan substrat. Substrat menyerap sejumlah besar tenaga cahaya, menghisap dan mengembangkan secara ganas. Tekanan yang dijana ialah: Lemparkan bahan cair keluar untuk membentuk lubang kecil. Lubang kecil juga dipenuhi dengan plasma yang disebabkan oleh foto, dan tenaga laser yang memasuki lubang kecil hampir sepenuhnya diserap oleh refleksi berbilang dinding lubang dan tindakan plasma. Penyerapan plasma mengurangkan ketepatan kuasa laser yang melewati lubang ke bawah lubang. Kepadatan kuasa laser di bawah lubang adalah penting untuk menghasilkan tekanan pemarah khusus untuk menjaga kedalaman khusus. . Lubang kecil yang menentukan kedalaman penetrasi semasa pemprosesan.

3. Kesimpulan

Melalui aplikasi teknologi pemprosesan laser, efisiensi pengeboran lubang-mikro PCB yang padat tinggi boleh diperbaiki. Eksperimen menunjukkan (1) Menggabungkan teknologi kawalan numerik, papan sirkuit cetak dan pembukaan boleh memproses lebih dari 30,000 lubang mikro per minit. Antara 75 hingga 100. (2) Melalui aplikasi laser ultraviolet, pembukaan boleh dikurangkan lebih lanjut ke bawah 50μm, mencipta syarat untuk mengembangkan lebih lanjut ruang penggunaan papan PCB.