由於(yu) 高功率二極管泵浦紫外激光器的迅猛發展,正逐漸取代原有的燈泵浦固體(ti) 激光器和準分子激光器,在電子工業(ye) 中得到越來越廣泛的應用。在全固態紫外激光微加工設備方麵,國外起步較早,例如德國某公司的MicroLine紫外激光係列設備,利用全固態紫外激光進行FPC成型技術已經比較成熟,釆用紫外激光在FPC表麵實現柔性度高的精密高效切割、鑽孔和開窗口等微加工,加工表麵無毛刺、側(ce) 壁陡直、無對位難題,備受企業(ye) 青睞,並長期占領國內(nei) 相關(guan) 行業(ye) 市場。
隨著國內(nei) 激光應用技術以及數控機床技術的發展,國內(nei) 一些激光企業(ye) 也開始研製國產(chan) 的紫外激光微加工設備。總體(ti) 上來說,國產(chan) 紫外激光微加工設備的研發和推廣起步較晚,並且主要部件依賴進口受到諸多限製,在設備性能上存在一定的差距。此外,由於(yu) 激光微加工設備相對傳(chuan) 統機械加工設備較為(wei) 昂貴,企業(ye) 更希望設備功能多樣化,以簡化現有工藝,提高生產(chan) 效率同時節省成本。
木森科技經過多年研製的多功能紫外激光微加工設備(UV-500S)從(cong) 用戶需求出發,創新性的將振鏡快速掃描加工方式優(you) 化掃描定位,兼具切割、刻蝕和鑽孔功能,可以同時滿足電子行業(ye) 精密製造高效率、高精度和低成本的要求。
1、在FPC上的應用
FPC(FlexiblePrinterCircuitBoard,FPCB)板具有配線密度高、重量輕、厚度薄,彎曲度高等特點,因此被廣泛的應用與(yu) 手機、筆記本電腦、MP3等數碼產(chan) 品上,目前在市場上電路係統中得到廣泛的應用。
由於(yu) 紅外或可見光波段激光束的加工機理是將光能轉變成為(wei) 熱能,使得物質融化或者蒸發,這種方式不可避免的導致激光熱量以熱傳(chuan) 導和熱輻射的方式向材料區域周圍擴散,產(chan) 生重熔層和熱影響區域,從(cong) 而限製了微細加工邊緣的質量和精度。
紫外激光由於(yu) 光子能量高,在與(yu) PI等高分子聚合物材料作用時,可將光能轉變為(wei) 光化學能,直接破壞部分連接物質院子或者分子組分的化學鍵,達到去除材料的目的。這種將物質分離成原子的過程是一個(ge) 光化學作用的“冷”過程,對加工區域周邊幾乎無熱損傷(shang) ,可以獲得極高的加工質量和加工尺寸精度,於(yu) 是UV激光在FPC及其輔材上的得以廣泛的應用。
由於(yu) FPC生產(chan) 工藝複雜,所用的材料在生產(chan) 過程中容易發生變形,並且不同的部位采用不同的材料,導致不同部位的形變程度不同,在切割上區域使用的切割參數數據不一致,因此對切割係統的控製方式、材料變形的適應性及切割精度都提出了很高的要求。
經過多年的研製,木森科技激光UV激光精密激光成型機(UV-500S)基於(yu) 坐標影射變換機器視覺自動定位係統,成功的將夾具加工精度和安裝方式等限製條件打破,直接通過基於(yu) 每一個(ge) 電路單元的mark點來對FPC板的實際變形情況有根據的選擇mark點來進行定位切割,有效的解決(jue) 了由於(yu) 材質變形所產(chan) 生的誤差,其精度均控製在±0.05mm以內(nei) 。
2、高密度互連板(HDI)鑽孔
隨著半導體(ti) 電子產(chan) 品朝著便攜式、小型化和功能多樣化的方向發展,要求PCB的尺寸越來越小。提高PCB板小型化水平的關(guan) 鍵在於(yu) 導線寬和不同層麵線路之間微型過孔的尺寸大小。如果線寬足夠小,在PCB板上不僅(jin) 可以預留更多的布線空間,而且過孔越小,越適合用於(yu) 高速電路。傳(chuan) 統機械鑽孔方法對加工孔徑100um以下的微孔已經無能為(wei) 力,在這種情況下,激光鑽孔便成為(wei) 唯一的選擇。
目前在電子行業(ye) 應用較多的激光鑽孔方式是C02激光鑽孔和紫外激光鑽孔。C02激光器主要鑽直徑75至150um的微孔,但存在對位和不能穿透一些高反射率金屬(如銅等)表麵的問題。木森科技激光UV激光精密激光成型機不但可以鑽25um以下的孔,且不存在對位問題,能在多種材料上鑽孔、切割和焊接。HDI的重要特征是大量微盲孔,一些高密度PCB上的微孔多達數萬(wan) 個(ge) ,孔徑小於(yu) 50um。加工微細孔時不會(hui) 出現伴隨熱效應產(chan) 生的分層現象,鑽孔速度快、質量好。圖為(wei) 木森科技激光設備在PI(底層為(wei) 銅)和環氧材料上鑽的微細盲孔,可見對於(yu) 高分子聚合物材料,其加工熱影響非常小。對於(yu) 多層FPC的盲孔加工,難點在於(yu) 徹底去除孔底絕緣材料,從(cong) 下孔正反圖可以看到,利用紫外激光在多層FPC上可鑽小於(yu) 50um盲孔,環氧樹脂粘結劑被徹底除去,被燒蝕區域無任何殘餘(yu) 物殘留。
3、有機覆蓋膜CVL切割
CLV是一種熱成形或冷成形的有機聚合物,主要的作用與(yu) PCB的綠漆類似。其主要作用是:
1)保護銅箔不暴露在空氣中,避免銅箔的氧化;
2)為(wei) 後續的表麵處理進行覆蓋。如不需要鍍金的區域用CVL覆蓋起來。
3)在SMT中,起到阻焊作用。
CLV由於(yu) 其材料厚度在40um~100um均有分布,所以在切割時對紫外激光切割設備的穩定性要求極高。木森科技激光UV激光精密激光成型機所采用的激光器采用經過市場廣泛驗證了的技術實現平均功率大於(yu) 12W單脈衝(chong) 能量大於(yu) 250μJ的紫外輸出,並且在數萬(wan) 小時的工作壽命周期內(nei) 實現重複頻率0-500kHz寬幅範圍保證極高的脈衝(chong) 對脈衝(chong) 穩定性以及卓越的TEM00模式光束質量。其脈衝(chong) 能量控製等特殊功能,實現不同頻率下保持恒定的脈衝(chong) 能量和脈寬,保證了加工效果和效率達到最佳狀態。在工作頻率範圍高達500kHz的情況下,光束模式質量仍然穩定,其穩定性在100KHz時小於(yu) 2%,300KHz時小於(yu) 3%。對於(yu) 切割CLV膜,木森科技累計了大量的切割經驗,在控製切割小孔時,得以切割邊緣碳化程度小,輕微發黑,邊緣碳化均在0.02mm左右,拐角直角度良好,邊緣光滑,無毛刺。
4、PCB分板、外形切割
傳(chuan) 統的PCB分板、外形切割是采用衝(chong) 壓方式進行切割,傳(chuan) 統的設備需要根據其切割圖形來製作衝(chong) 壓治具。其治具開模成本較高,且不可通用。紫外激光設備無需開模即可按CAD圖檔切割任意外形產(chan) 品,縮短生產(chan) 周期,解放人力資源。
木森科技激光UV激光精密激光成型機支持斷點分割,以及複雜外形切割,切割精度高。設備使用紫外激光,在切割FR4、FR5、CEM、陶瓷、聚酰亞(ya) 胺、聚酯、以及其它電路板基板的材料時,切割邊緣清潔、無毛刺。尤其在切割薄而柔軟的材料時,與(yu) 傳(chuan) 統切割設備相比,激光顯示出了強大的優(you) 越性,而其價(jia) 格與(yu) 傳(chuan) 統切割設備相當。
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