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Tecnologia PCB
Tecnologia di elaborazione laser nella produzione di PCB
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Tecnologia di elaborazione laser nella produzione di PCB

Tecnologia di elaborazione laser nella produzione di PCB

2021-12-16
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Author:pcb

Portable multifunctional electronic products have very high requirements on printed circuit boards (PCB). Closely interconnect many components in a limited area and stabilize the circuit. I circuiti stampati stanno diventando sempre più densi. For example, l'apertura e la larghezza della linea sono ulteriormente ridotte, la distanza e la precisione tra loro sono continuamente migliorate, e il rapporto diametro/profondità è continuamente migliorato. Il numero di strati del circuito può raggiungere più di 10 strati. Il numero di micropori nello stesso strato è superiore a 50,000, ma la spaziatura dovrebbe essere piccola come 0.05 mm, and the pore diameter should be less than 150 μm. Durante la perforazione meccanica di tali circuiti stampati, it is difficult to overcome the problems of drilling materials, raffreddamento, rimozione di trucioli, e posizionamento di lavorazione. L'applicazione dell'elaborazione laser può meglio soddisfare i requisiti di qualità.

Scheda PCB

1. Application of laser beam

Il PCB ad alta densità fabbricato da iPCB è una struttura multistrato separata da resina isolante mista a materiale in fibra di vetro e uno strato conduttivo di foglio di rame è inserito nel mezzo. Poi sono laminati e combinati. Il principio dell'elaborazione laser è quello di utilizzare un raggio laser per concentrarsi sulla superficie del PCB per fondere e vaporizzare istantaneamente il materiale per formare un piccolo foro. Poiché il rame e la resina sono due materiali diversi, la temperatura di fusione del foglio di rame è 1084 ° C, mentre la temperatura di fusione della resina isolante è solo 200-300 ° C. Pertanto, quando la perforazione laser è utilizzata, i parametri come lunghezza d'onda del fascio, modalità, diametro e impulso devono essere ragionevolmente selezionati e controllati.

1.1 Influenza della lunghezza d'onda del fascio e del modo sulla lavorazione

Durante la perforazione di fori, Il laser prima elabora la lamina di rame, e l'assorbimento del laser da parte del rame aumenta con l'aumento della lunghezza d'onda. For example, il tasso di assorbimento del laser ad anidride carbonica con una lunghezza d'onda di 9.da 4 a 10.6 μm is as high as 351 to 355 m, mentre il tasso di assorbimento di YAG/UV laser is as high as 70%, rispetto a solo 0.15%. You can use YAG/Metodo laser UV o maschera conforme per perforare fori su pannelli stampati convenzionali. Al fine di migliorare l'integrazione di PCB ad alta densità, ogni strato di foglio di rame è solo 18μm, and the resin substrate under the copper foil has a high absorption rate of carbon dioxide laser (about 82%), which is a condition for application. Fornire perforazione laser a anidride carbonica. Il tasso di conversione fotoelettrico e l'efficienza di elaborazione dei laser a anidride carbonica sono molto più alti di quello di YAG/Laser UV, così finché c'è abbastanza energia del fascio e la lamina di rame viene elaborata per aumentare il tasso di assorbimento laser, Il PCB laser dell'anidride carbonica può essere utilizzato per aprire direttamente.
The transverse mode of the laser beam has a great influence on the divergence angle and energy output of the laser. Per ottenere energia sufficiente del fascio, it is first necessary to establish a suitable beam output mode. Lo stato ideale è quello di formare un output in modo gaussiano inferiore. Ciò consente una densità energetica molto elevata. Questo fornisce un prerequisito affinché il fascio sia ben focalizzato sulla lente. La modalità low-order può essere ottenuta modificando i parametri del risonatore o installando un diaframma. L'installazione di un diaframma ridurrà l'uscita di energia del fascio, ma può limitare e assistere i laser ad alta modalità per partecipare alla perforazione. Migliorare la rotondità dei piccoli fori.

1.2 Influenza dell'impulso del fascio

Un laser multi-impulso è utilizzato per la perforazione e la densità di uscita del laser pulsato deve almeno raggiungere la temperatura di evaporazione del foglio di rame. Dopo che il foglio di rame è bruciato, l'energia del laser a impulso singolo è indebolita e il substrato sottostante non può essere efficacemente ablato e il foro passante non può essere formato. Tuttavia, se l'energia è troppo alta, è necessario assicurarsi che l'energia del fascio non sia troppo alta durante la perforazione. Dopo che il foglio di rame penetra, il circuito stampato è eccessivamente ablato e non può essere utilizzato per la post-elaborazione del circuito stampato. Un modello di foro leggermente affusolato formato da microfori è ideale e questo modello di foro è utile per i successivi processi di rivestimento in rame.


2. Effetto del fascio laser

A causa della grande differenza tra le proprietà del materiale del foglio di rame e del substrato, l'interazione tra il raggio laser e il materiale del circuito stampato produce effetti diversi, che hanno un impatto significativo sull'apertura, la profondità e il tipo di foro dei micropori.

2.1 Riflessione e assorbimento laser

L'interazione tra il laser e il PCB inizia quando il laser incidente viene riflesso e assorbito dalla lamina di rame sulla superficie. La lamina di rame ha un basso tasso di assorbimento del laser infrarosso ad anidride carbonica di lunghezza d'onda, che è difficile da elaborare e ha alta efficienza. molto basso. L'energia luminosa assorbita aumenta l'energia cinetica dell'elettrone libero del materiale della lamina di rame, la maggior parte dei quali viene convertita nell'energia termica della lamina di rame attraverso l'interazione di elettroni e reticoli di cristallo o ioni. Ciò dimostra che mentre migliora la qualità del fascio, è anche necessario pre-trattare la superficie del foglio di rame. Uno strato di materiale che migliora l'assorbimento della luce può essere rivestito sulla superficie del foglio di rame per aumentare il tasso di assorbimento del laser.

2.2 Effect of beam effect

In laser processing, light irradiates the copper foil material, e il foglio di rame è riscaldato e vaporizzato. Pertanto, the steam temperature is high, che è soggetta a decomposizione e ionizzazione, Il plasma fotoindotto è generato dall'eccitazione della luce. .. Il plasma fotoindotto è generalmente una sostanza vapore plasma. Quando l'energia erogata dal plasma al pezzo in lavorazione è superiore all'energia luminosa persa dal pezzo in lavorazione a causa dell'assorbimento del plasma. On the contrary, Il plasma migliora l'assorbimento dell'energia laser da parte del pezzo in lavorazione. Otherwise, il plasma bloccherà il laser e ridurrà l'assorbimento del laser da parte del pezzo in lavorazione. Nel caso dei laser ad anidride carbonica, Il plasma fotoindotto può aumentare l'assorbimento della lamina di rame. Tuttavia, troppo plasma sarà rifratto quando il fascio passa, influenzando così l'accuratezza del posizionamento del foro. Generally speaking, la densità di potenza del laser è controllata ad un valore ragionevole inferiore a 107W/cm2, in modo che il plasma possa essere controllato meglio.
L'effetto foro spilla un ruolo molto importante nell'aumentare l'assorbimento di energia luminosa durante la perforazione laser. Even if the copper foil is burned, Il laser continuerà ad ablare il substrato. Il substrato assorbe una grande quantità di energia luminosa, evapora e si espande violentemente. , The pressure generated is: Throw the molten material out to form a small hole. Il piccolo foro è anche riempito con plasma fotoindotto, and the laser energy entering the small hole is almost completely absorbed by the multiple reflections of the hole wall and the action of the plasma. L'assorbimento al plasma riduce la densità di potenza del laser che passa attraverso la fossa fino al fondo della fossa. The laser power density at the bottom of the pit is essential for generating a specific vaporization pressure to maintain a specific depth. . Un piccolo foro che determina la profondità di penetrazione durante la lavorazione.

3. Conclusionee

Through the application of laser processing technology, l'efficienza di perforazione dei micro-fori PCB ad alta densità può essere notevolmente migliorata. Experiments show (1) Combining numerical control technology, printed circuit boards and openings can process more than 30,000 micro-holes per minute. Tra 75 e 100. (2) Through the application of ultraviolet laser, l'apertura può essere ulteriormente ridotta al di sotto di 50μm, creating conditions for further expanding the use space of the PCB board.