隨著對小型電子產(chan) 品和微電子元器件需求的日益增長, 聚合物材料的精密處理日漸成為(wei) 激光在工業(ye) 應用中發展最快的應用領域之一。紫外激光是處理廣泛應用於(yu) 微電子元器件工業(ye) 中的塑料(如聚酰亞(ya) 胺)和金屬(如銅) 等材料的理想工具。固態激光器的最新技術推動了新一代結構緊湊, 全固態的紫外激光器的發展, 從(cong) 而使之成為(wei) 這個(ge) 領域中更加經濟有效的加工手段。 布線, 鑽孔和裁剪電路 在絕緣體(ti) 和銅材料的層布式電路板的生產(chan) 過程中, 要求對小型功能性部件進行精細加工, 例如在柔性電路板上加工微形通孔、槽和通路輔助孔,以及成型電路板的最終裁剪。

在以往的大批量生產(chan) 中, 許多小部件都使用機械硬衝(chong) 壓成型的模具壓製成型。但是, 硬衝(chong) 模法大的損耗和長的交付周期對小部件的加工和成型而言顯得不實用且成本高。類似的加工手段, 如, 使用程控機械鑽孔機進行鑽孔和布線, 或采用較低成本的鋼尺或喬(qiao) 木模衝(chong) 孔處理等法等, 也各有局限性； 而在矩形, 三角形或D 形孔的鑽孔以及複雜曲線的精細加工中, 這些傳(chuan) 統的方法更顯得無能為(wei) 力; 同時, 工具的磨損, 粘膠的溢出以及鑽孔造成的材料破碎等也限製了部件的尺寸, 精度和合格率。 用於(yu) 互連多層的微通道技術對於(yu) 今天的高密度互連電路 (HDI)越來越重要, 但是它們(men) 對小尺寸的要求格外嚴(yan) 格。通道的直徑範圍通常為(wei) 1到10密爾(25-250微米), 而傳(chuan) 統的機械鑽孔和衝(chong) 孔不適合用於(yu) 大批量生產(chan) 直徑在6-8密爾 (150-250微米)以下的通孔, 因為(wei) 精細鑽頭和模具的價(jia) 格非常昂貴, 同時壽命卻非常短暫。此外, 使用這些方法幾乎不可能進行盲通道孔的生產(chan) 和切開填埋的導電墊片等工作。激光微處理 激光獨一無二的特性使得它成為(wei) 微處理的理想工具. 激光是非接觸性零磨損工具, 能夠通過聚焦將非常大的能量密度傳(chuan) 遞到精確的加工位置進行鑽孔、切割和焊接。兩(liang) 者間的相互作用的類型取決(jue) 於(yu) 待處理的材料的特征和激光的波長和能量。脈衝(chong) 式 CO2激光器和紅外YAG 激光器是在材料處理中較為(wei) 常用的紅外激光光源。

但是, 許多塑料和一些大量用在柔性電路板基體(ti) 材料中的特殊聚合物(如聚酰亞(ya) 胺)不能通過紅外處理或"熱"處理過程進行精細加工。熱會(hui) 使塑料變形, 在切割邊緣或者鑽孔邊緣上產(chan) 生炭化形式的損傷(shang) , 而這可能會(hui) 導致電路板結構性的削弱和寄生傳(chuan) 導性通路, 從(cong) 而不得不增加後續處理工序以改善加工結果。因此, 紅外激光器不適合於(yu) 某些柔性電路的處理。除此之外, 即使在高能量密度下, CO2 激光器的波長也不能被銅吸收, 這更加苛刻地限製了它的使用範圍。 相比之下, 紫外激光器的輸出波長在0.4微米以下, 這是適合於(yu) 處理聚合物材料的主要優(you) 點。 與(yu) 紅外加工不同, 紫外微處理過程從(cong) 本質上來說不是"熱"處理過程。大多數材料吸收紫外光比紅外光更容易, 高能量的紫外光光子直接破壞許多非金屬材料表麵的分子鍵, 這種"冷"加工出來的部件具有光滑的邊緣和最低限度的炭化影響。 由於(yu) 紫外光在聚焦上的優(you) 點, 聚焦點可小到亞(ya) 微米數量級, 從(cong) 而對金屬和聚合物的微處理更具優(you) 越性, 可以進行小部件的加工; 即使在不高的脈衝(chong) 能量水平下, 也能得到較高的能量密度, 有效地進行材料加工。 固體(ti) 器件優(you) 越性 一直以來, 準分子激光器在紫外"冷加工" 應用領域中占有主導地位, 但是, 準分子技術有許多固有的缺點: 所有的準分子激光器都要使用有毒氣體(ti) , 而特殊氣體(ti) 的更換, 存儲(chu) 和調整過程非常麻煩. 同時, 它們(men) 的體(ti) 積龐大, 價(jia) 格昂貴, *作和維修費用高; 不僅(jin) 如此, 最大的問題在於(yu) 準分子激光器的輸出光束大而方, 空間質量較差, 這嚴(yan) 重地限製了光束的聚焦性, 使得在微處理過程中一定要使用掩模板。準分子激光器對一步鑽出相同形狀的孔和重複性的工作是不錯的 (如加工噴墨打印機磁鼓噴嘴上的孔), 但總的說來效率並不高, 隻有1%的脈衝(chong) 能量作用於(yu) 加工表麵, 而其它約99% 的光能量損失於(yu) 模板。此外, 掩模法的靈活性有限, 如果圖形變化需要更換掩模板時, 整個(ge) 加工過程必須停止。

固體(ti) 紫外激光器的應用一直以來受限於(yu) 輸出功率不夠大, 不能夠滿足加工需要。隨著更可靠的半導體(ti) 泵浦固體(ti) 技術, 以及更為(wei) 可靠的三倍頻機理的發展, 情況已有所改變。新的三倍頻半導體(ti) 泵浦固體(ti) 激光器成為(wei) 準分子激光器的競爭(zheng) 者, 能量密度水平相當, 但重複頻率更高, 光束質量更好。Coherent 公司生產(chan) 的AVIA 355-1500 型半導體(ti) 泵浦固體(ti) 激光器, 輸出波長355nm, 平均功率1.5W, 最高重頻可達100kHz, 光束質量好, 非常適合於(yu) 微處理應用場合。好的光束質量, 從(cong) 而優(you) 秀的聚焦能力使您可擺脫掩模板進行加工, 通過計算機控製的掃描振鏡係統將光束傳(chuan) 導到工作台上的任何位置), 使用CAD/CAM 軟件通過直接刻寫(xie) 的方法執行鑽孔、刻線或者切割; 當圖樣變化時, 無須更換硬件。鑽孔實驗表明, 比聚焦點大的任意尺寸和形狀的鑽孔和切割都可以通過反複雕琢的方式進行。 高重複頻率是現代DPSS 激光器的又一突出優(you) 點。準分子激光器的重複頻率一般在幾百赫茲(zi) . 而AVIA 的重頻可達100kHz。高的重複頻率在低密度孔分布應用中以及布線或切割加工中可大大提高生產(chan) 量。例如, 在2密爾(50微米)厚的KaptonTM 聚酰亞(ya) 胺材料上鑽30微米直徑的孔大約需要200個(ge) 脈衝(chong) , 能量密度為(wei) 0.2J/cm2。AVIA 工作在50kHz 重頻時1秒鍾可以打大約250個(ge) 孔, 而工作在200Hz重複頻率下的準分子激光器打出一個(ge) 相同參數的孔需要整整1秒鍾。 AVIA 脈衝(chong) 重複頻率從(cong) 單脈衝(chong) 到100kHz 可調, 使您可以非常快速和靈活地控製脈衝(chong) 能量和平均功率。用這些方法, 可以在要求高的加工過程中主動改變重要的加工參數, 比如選擇性地去除聚合物塗層金屬, 反之亦然。在很多應用中, 例如鑽盲通道孔、切開聚合物絕緣材料露出填埋導電墊片、切割電路板等, 這種功能是非常有用的。 在加工要求高的大批量生產(chan) 環境下, 不允許過多的維修或停工, 紫外半導體(ti) 泵浦固體(ti) 激光器在設計和生產(chan) 技術上的先進性, 使之成為(wei) 係統集成的理想選擇. 全固態封離式的設計, 結構緊湊, 堅固耐用, 使得這類激光器非常容易與(yu) 高效的生產(chan) 環境相配合; 同時, 可靠性高, 作簡便, 以及對水電設施要求低等優(you) 點, 使得它們(men) 日漸成為(wei) 工業(ye) 生產(chan) 領域中廣為(wei) 使用的設備。