PCB-Technologie - Mehrere Arten von Laserbohren auf Leiterplattenfabrik

Laser ist ein starker Lichtstrahl, der angeregt wird, wenn der "Strahl" von externen Quellen stimuliert wird und in der Energie zunimmt. Infrarotlicht und sichtbares Licht haben thermische Energie, und ultraviolettes Licht hat optische Energie. Wenn diese Art von Licht auf die Oberfläche des Werkstücks trifft, drei Phänomene treten auf: Reflexion, Absorption und Penetration. Die Hauptfunktion des Laserbohrens besteht darin, das zu bearbeitende Substratmaterial schnell zu entfernen. Es stützt sich hauptsächlich auf photothermische Ablation und photochemische Ablation, oder sogenannte Exzision.

Im kommerziellen Bereich Leiterplattenproduktion, Es gibt zwei Lasertechnologien, die zum Laserbohren eingesetzt werden können. Die Wellenlänge des CO2-Lasers liegt im fernen Infrarotband, und die Wellenlänge des ultravioletten Lasers ist im ultravioletten Band. CO2-Laser werden häufig bei der Herstellung von industriellen Micro-Vias in Leiterplatten eingesetzt, and the diameter of the micro-vias is required to be greater than 100μm (Raman, 2001). Für die Herstellung dieser Löcher mit großer Öffnung, Der CO2-Laser hat eine hohe Produktivität, Weil die Stanzzeit für den CO2-Laser zur Herstellung der großen Löcher sehr kurz ist. Ultraviolette Lasertechnologie ist weit verbreitet in der Herstellung von Mikroporen mit einem Durchmesser von weniger als 100μm verwendet. Mit Hilfe von Miniatur-Schaltplänen, die Blende kann sogar kleiner als 50μm sein. Ultraviolette Lasertechnologie erzeugt sehr hohe Ausbeuten, wenn Löcher kleiner als 80μm Durchmesser gemacht werden. Daher, um der steigenden Nachfrage nach Mikrolochproduktivität gerecht zu werden, viele Leiterplattenhersteller haben begonnen, Dual-Head Laser Bohrsysteme einzuführen.

Im Folgenden sind die drei wichtigsten Arten von Zweikopf-Laserbohrsystemen, die heute auf dem Markt verwendet werden:

1) Zweiköpfiges ultraviolettes Bohrsystem;

2) Doppelkopf CO2-Laserbohrsystem;

3) Stick Laser Bohrsystem (CO2 und UV).

Alle diese Arten von Bohrsystemen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Laserbohrsysteme können einfach in zwei Typen unterteilt werden, ein Dual-Bit Single-Wavelength-System und ein Dual-Bit Dual-Wavelength-System.

Unabhängig vom Typ gibt es zwei Hauptteile, die die Fähigkeit zum Bohren beeinflussen:

1) Laserenergie/Impulsenergie;

2) Strahlpositionssystem.

Die Energie des Laserpulses und die Übertragungseffizienz des Strahls bestimmen die Bohrzeit. Die Bohrzeit bezieht sich auf die Zeit, in der die Laserbohrmaschine ein Mikrodurchgangsloch bohrt, und das Strahlpositionssystem bestimmt die Geschwindigkeit der Bewegung zwischen den beiden Löchern. Diese Faktoren zusammen bestimmen die Geschwindigkeit der Laserbohrmaschine, um die für die gegebenen Anforderungen erforderlichen Mikrovias herzustellen. Das Zweikopf-UV-Lasersystem eignet sich am besten zum Bohren von Löchern kleiner als 90μm in integrierten Schaltungen, und sein Seitenverhältnis ist auch sehr hoch.

Das zweiköpfige CO2-Lasersystem verwendet einen Q-geschalteten HF-Anregungs-CO2-Laser. Die Hauptvorteile dieses Systems sind hohe Wiederholbarkeit (bis zu 100kHz), kurze Bohrzeit und breite Arbeitsfläche. Es dauert nur ein paar Schüsse, um ein totes Loch zu bohren, aber seine Bohrqualität wird relativ niedrig sein.

Das am häufigsten verwendete Doppelkopf-Laserbohrsystem ist ein hybrides Laserbohrsystem, das aus einem ultravioletten Laserkopf und einem CO2-Laserkopf besteht. Dieses umfassend eingesetzte hybride Laserbohrverfahren kann das gleichzeitige Bohren von Kupfer und Dielektrikum erleichtern. Das heißt, das Kupfer wird mit ultravioletten Strahlen gebohrt, um die erforderliche Lochgröße und -form zu erzeugen, und dann wird der CO-2-Laser verwendet, um das unbedeckte Dielektrikum zu bohren. Der Bohrprozess erfolgt durch Bohren eines 2in X 2in Blocks, dieser Block wird Domäne genannt.

CO2-Laser entfernt effektiv Dielektrika, sogar ungleichmäßige glasverstärkte Dielektrika. Ein einzelner CO2-Laser kann jedoch keine kleinen Löcher (weniger als 75μm) machen und Kupfer entfernen. Es gibt einige Ausnahmen, das heißt, es kann vorbehandelte dünne Kupferfolien unter 5μm (lustino, 2002) entfernen. Ultravioletter Laser kann sehr kleine Löcher machen und alle gängigen Kupferstraßen entfernen (3-36μ¼m, 1oz und sogar galvanisierte Kupferfolie). Ultraviolette Laser können dielektrische Materialien auch allein entfernen, aber mit einer langsameren Geschwindigkeit. Darüber hinaus ist die Wirkung bei ungleichmäßigen Materialien, wie verstärktem Glas FR-4, in der Regel nicht gut. Das liegt daran, dass das Glas nur entfernt werden kann, wenn die Energiedichte auf ein bestimmtes Niveau erhöht wird, was auch die inneren Pads beschädigen wird. Da das Sticklasersystem ultravioletten Laser und CO 2 Laser umfasst, kann es das Beste in beiden Bereichen erzielen. Der ultraviolette Laser kann alle Kupferfolien und kleine Löcher vervollständigen, und der CO 2-Laser kann das Dielektrikum schnell bohren. Loch. Die Abbildung zeigt den Aufbau des Doppelkopf-Laserbohrsystems mit programmierbarem Bohrabstand. Der Abstand zwischen den beiden Bohrern kann entsprechend dem Layout der Komponenten eingestellt werden, was die maximale Laserbohrkapazität gewährleistet.

Jetzt haben die meisten Doppelkopf-Laserbohrsysteme einen festen Abstand zwischen den beiden Bohrern, und sie haben auch eine Schritt-und-Wiederhol-Strahlpositionstechnologie. Der Vorteil der Schritt-für-Schritt- und Wiederhollaser-Fernbedienung selbst ist, dass der Einstellbereich der Domäne groß ist (bis (50 X 50) μm). Der Nachteil ist, dass sich der Laser-Fernregler Schritt für Schritt in einem festen Bereich bewegen muss, und der Abstand zwischen den beiden Bohrern ist festgelegt. Der Abstand zwischen den beiden Bohrern einer typischen Doppelkopf-Laserfernsteuerung ist fix (ca. 150μm). Für verschiedene Plattengrößen können Bohrer mit festem Abstand nicht in der besten Konfiguration wie programmierbare Pitchbohrer betrieben werden.

Heutzutage hat das Doppelkopf-Laserbohrsystem eine Vielzahl von Leistungen mit verschiedenen Spezifikationen, die auf kleine Leiterplattenhersteller sowie großvolumige Leiterplattenhersteller angewendet werden können.

Da keramisches Aluminiumoxid eine hohe dielektrische Konstante hat, wird es zur Herstellung von Leiterplatten verwendet. Aufgrund seiner Zerbrechlichkeit ist der für die Verdrahtung und Montage erforderliche Bohrprozess jedoch schwierig mit Standardwerkzeugen abzuschließen, da der mechanische Druck zu diesem Zeitpunkt auf ein Minimum reduziert werden muss, was für das Laserbohren gut ist. Rangel et al. (1997) hat bewiesen, dass für Aluminiumoxidsubstrate und Aluminiumoxidsubstrate, die mit Gold und Ankern beschichtet sind, QNd: YAG-Laser zum Bohren verwendet werden können. Die Verwendung von Kurzpuls-, Niedrigenergie- und Hochleistungslasern hilft, Schäden an der Probe durch mechanischen Druck zu vermeiden und kann hochwertige Durchgangslöcher mit einem Durchmesser von weniger als 100μm produzieren. Diese Technologie wurde erfolgreich in rauscharmen Mikrowellenverstärker mit einem Frequenzbereich von 8-18 GHz eingesetzt.

Nd: YAG-Lasertechnologie wird verwendet, um blinde Löcher und durch Löcher auf vielen Arten zu verarbeiten Leiterplattenmaterialien. Unter ihnen, Das Durchgangsloch wird auf das kupferbeschichtete Polyimid-Laminat gebohrt, der minimale Lochdurchmesser beträgt 25 Mikrons. Aus der Analyse der Produktionskosten, der wirtschaftlichste Durchmesser ist 25-125 Mikrons. Die Bohrgeschwindigkeit beträgt 10000Löcher/min. Das direkte Laserstanzverfahren kann verwendet werden, und die maximale Blende beträgt 50 Mikrons. Die Innenfläche des geformten Lochs ist sauber und frei von Karbonisierung, und es ist einfach galvanisiert zu werden. Ähnlich, Durchgangslöcher können in das PTFE kupferbeschichtete Laminat gebohrt werden, der kleinste Durchmesser ist 25 Mikrons, und der wirtschaftlichste Durchmesser ist 25-125 microns. Die Bohrgeschwindigkeit ist 4500 Löcher/min. Sie müssen das Fenster nicht vorätzen. Die geformten Löcher sind sehr sauber, und keine speziellen Anforderungen an den PCB-Verarbeitungsprozess sind erforderlich.