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PCB激光分板工艺的希望

宣布人:admin时间:2021-08-29阅读数:253026字号: 缩小━ 默认? 放大?

一直生长的PCB加工需求

随着电子装备一直向小型化生长,如智能手机、可衣着装备、VR 装备、汽车传感器和智能家居装备等,电子产品对PCB的高密度和高性能需求越来越突出,由于与上一代微电子产品相比,这些小型化电子装备不但物理规格更小、更重大,并且越发高效节能(更长的续航时间)且价钱更低。


在这种需求推动下,PCB加工也趋向于普遍应用更薄的古板电路板、大规模接纳柔性电路挠性电路、更厚的导电层,以及越发充分使用低介电常数介质(尤其在5G手艺中获得了普遍应用)。本钱方面的思量也增强了提高工艺使用率的需求。详细来说,就是将板间距离缩小,以增添产量。


这些趋势会促使切割和分板工艺的切口宽度越来越窄,尺寸精度越来越高。切割位置离PCB功效区域越近,就意味着岂论是从机械应力照旧温度角度思量,切割工艺一定不可影响切割位置周围的质料或电路。另一项要求是尽可能镌汰残渣,由于泛起残渣就意味着后续还要增添洗濯办法。


受到这些限制因素的影响,包括铣削、锯切、模切、打孔、刻槽和半切等在内的古板PCB机械分板法都变得不切现实了,且本钱效益会变低。这促使行业思量接纳激光切割,由于激光手艺可以知足上述的任何一个要求,但弱点是切割速率会降低。


虽然,激光分板应用了一准时间,已经不是新手艺了,可是,相识和区分种种基于激光的加工手艺仍十分主要。最早的激光切割接纳的是发射远红外线的CO2激光器。这种手艺通过加热基体质料实现切割,导致严重的焦(碳化)化征象,因此会造成显着的热影响区。并且,与较短的紫外波长相比,这种长波长无法集中形成很小的光斑,以是会导致较宽的切口。


十多年前,二极管泵浦固体 (DPSS)、纳秒脉冲宽度紫外波长的三倍频激光器成为 PCB 切割的另一种可行工具。这种激光器输出的紫外线(355nm)带有足够的脉冲能量,用“冷”加工的烧蚀要领去除质料;谎灾,这种工艺的热影响区比CO2激光器小得多(但仍然看获得),并且所爆发的毛刺和质料改性层也要少许多。这种激光器的高单脉冲能量和重复频率能使切割速率坚持在较快水平,本钱可控,只管速率照旧比不上CO2激光器。


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表 1. 紫外激光器 PCB 切割的主要特征和优势


PCB激光分板工艺的最新希望

PCB激光分板工艺已经带来了诸多优势,PCB制造商已经将这项手艺施展到了极致,以知足在尺寸、质料和本钱方面越来越严苛的挑战。现在正在起劲研发的领域包括:进一步镌汰热影响区和毛刺的形成,以及提高纳秒紫外固体激光器的切割质量。


为了资助实现这一目的,Coherent 相关公司在应用研究中使用纳秒高脉冲能量的紫外固体激光器(AVIA LX)切割差别PCB与复合质料获得了多种加工效果和工艺窗口,研发出一种切割PCB的新要领,并且已证实这种要领可以镌汰热影响区,使切割边沿更平滑、切口宽度更窄且切割效率更高。


该要领的一个要害要素就在于,使用了一种专有要领控制传输到工件外貌的激光脉冲时机和空间定位,可阻止热量积累。由于使用该要领不会造成热损伤,以是在切割较厚质料(1 mm及以上)时可以使用脉冲能量很是高的激光器举行加工。


较高脉冲能量的优势在于无需再使用切割较厚质料时所用的古板方法。接纳古板激光器切割厚板时,一样平常都需要预留一个V槽,阻止在切割历程中造成光路中止而降低激光器功率,影响切割效率。使用Coherent相关公司AVIA LX激光器切割时,可以充分使用高达400?J的脉冲能量沿统一条线重复划线,无需V槽,因此切割速率更快,切口宽度显着减小。


关于脉冲能量较低的激光器,必需在光束穿透质料时一直移动光束焦点,使焦点的最小尺寸始终与切割深度准确吻合,才华获取高于质料烧蚀阈值的激光通量。但在现实加工历程中,需要将PCB板上移,或者特殊使用具有聚焦功效的三轴振镜。无论哪种要领,都会极大的影响整体加工效率和进度,增添装备本钱和操作重大性。


AVIA LX的高脉冲能量可以让激光聚焦在PCB中央层的深度举行切割,由于就算激光不可用最佳焦点举行切割操作,也具备足够的激光密度来烧蚀质料。其优点就在于切割速率更快、系统更轻盈。


图1所示是使用新要领后,切口宽度有用减小。

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图1:使用竞争敌手紫外固体激光器切割的0.95mm PCB(左)与使用高脉冲能量紫外固体激光器(AVIA LX)切割的相同电路板(右)的俯视比照图,后者的切口宽度更窄、切口更一致。


图2所示是使用这种新要领切割多层PCB(带有玻纤层)时可最洪流平地镌汰毛刺爆发、缩小切口宽度并大幅减小HAZ。

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图2:左侧的剖面图是使用竞争敌手UV DPSS激光器切割的1.6mm多层PCB(有玻纤层),右侧剖面图是使用Coherent公司高脉冲能量UV DPSS激光器(AVIA LX)及新的Coherent要领切割的相同PCB。后者形成的切槽更窄、HAZ更小。



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