前言

隨著市場對消費電子產(chan) 品的用戶體(ti) 驗提出了更高的要求，手機蓋板玻璃、液晶屏等硬脆透明材料將向著越來越薄、硬度越來越高的方向發展，這對傳(chuan) 統數控（CNC）加工技術提出了極大的挑戰。眾(zhong) 所周知，CNC屬於(yu) 機械加工，這種加工技術可在直線上做到很好的一致性，但正因為(wei) 是靠機械力的加工，導致在加工有弧度的圖形時，應力始終沿著弧線正切線方向釋放，應力作用的材料麵積變大，使得加工的成品率越來越低、崩邊控製越來越難。此外，CNC加工的刀輪也是機械結構，需要定期維護保養(yang) 或更換，無形之中增加了成本。相較於(yu) 傳(chuan) 統的CNC加工，超快激光技術則優(you) 勢明顯：

1）激光加工速度是CNC的10倍；

2）激光加工對材料硬度無要求；

3）加工後的材料沒有或隻有少量微裂紋；

4）對於(yu) 液晶等材料，其加工過程中不引入切削液等汙染物。

超快激光技術的細分應用市場主要集中在3C電子、半導體(ti) 和安防領域（具體(ti) 應用見上表）。下文將集中介紹其在柔性線路板（FPC）領域中的應用。

皮秒激光器在FPC領域的應用

應用背景

目前，微電子行業(ye) 與(yu) 激光行業(ye) 的聯係越來越密切，技術也在更新換代，以往一些用納秒切割就能滿足需求的應用領域，現在正逐漸由皮秒激光器技術取而代之。

在FPC領域中，應用較多的是PI膜切割、軟硬板切割、金手指切割等。

FPC表麵有一層樹酯薄膜，起到線路保護和阻焊等的作用，是FPC產(chan) 品重要的組成部分，因其主要成分為(wei) 聚酰亞(ya) 氨（Polyimide，Pl），故在該領域又被稱之為(wei) PI覆蓋膜，它是一種分子主鏈上含有酰亞(ya) 胺環狀結構的耐高溫聚合物，在高溫下具有突出的介電性能、機械性能、耐輻射性能和耐磨性能等，被廣泛應用於(yu) 航空、兵器、電子、電器等精密電子領域。

現在市場上用於(yu) Pl覆蓋膜切割的激光器主要為(wei) 納秒級的紫外激光器，其波長一般為(wei) 355 nm，單光子能量約為(wei) 3.5 eV。在PI的化學鍵結構中，C-C鍵和C-N鍵的化學鍵鍵能約為(wei) 3.4 eV，略低於(yu) 355 nm紫外激光的單光子能量，當該波長的紫外激光作用在材料上時，可直接將這兩(liang) 種化學鍵打斷，這也是紫外激光能夠切割Pl材料的原因。

雖然紫外激光相較於(yu) 傳(chuan) 統的模切方式技術更先進了一步，但在實際應用過程中仍存在一些問題。紫外激光的光子能量在達到或高於(yu) 材料化學鍵鍵能的同時，其能量密度亦達到材料的熱損傷(shang) 閥值，當激光與(yu) 材料相互作用時，已不僅(jin) 隻是光化學作用，還存在光熱轉換及傳(chuan) 遞過程，隨著熱量的產(chan) 生和積累，材料溫度不斷上升。研究表明，當Pl材料溫度高於(yu) 600℃時，相對於(yu) C元素，N和O兩(liang) 種元素的比例會(hui) 不斷減小，最終材料中以C元素為(wei) 主，即材料發生碳化，碳化的材料極易造成線路短路，尤其是微短路，不僅(jin) 給產(chan) 品維修檢測帶來很大困難，而且影響產(chan) 品的合格率。雖然在實際應用過程中可通過優(you) 化工藝參數減小碳化的程度，但仍難做到絕對的保障。

同時，除了激光器本身，加工方法和加工工藝也是影響加工質量、成品率、生產(chan) 成本等方麵的重要因素。

應用效果

以皮秒激光器加工PI膜為(wei) 例，首先需要在加工設備中導入所需要的圖形參數，通常為(wei) CAD文檔。加載好文檔後需要確定所需加工參數，對於(yu) 常見的PI膜來說，影響較大的因素是重頻、功率、切割速度等。

導入圖形參數：

進行切割加工：

以華快光子皮秒加工後的產(chan) 品為(wei) 例，其在質量上和普通納秒加工後的產(chan) 品有明顯的差別，最主要的就是熱效應。

普通的納秒激光器在加工材料時由於(yu) 脈寬太寬，導致熱量在材料上積聚使材料發生碳化效應，影響了材料在過電測無法達到很好的標準，影響加工後的器件使用壽命。而用皮秒加工後可以明顯看到熱效應不見了，切割線周圍也沒有碳化現象，在合格率及精度上有了質的提高。

結論

激光加工取代傳(chuan) 統加工在微加工領域地位已是必然的趨勢，超快激光作為(wei) 激光行業(ye) 的“最利的尖刀”，隨著工藝技術越來越成熟、成本的進一步降低，必將引領科技革新潮流、深入到製造業(ye) 的各個(ge) 細分領域。

作者：張富源，廣東(dong) 華快光子科技有限公司