柔性印刷電路 (Flexible Printed Circuits, FPC) 能夠實現采用傳(chuan) 統剛性電路板不可實現的多樣性設計。例如，在柔性材料上製作電路，能夠形成挑戰極限的新應用，包括各種多層功能以及太空、電信和醫療工業(ye) 解決(jue) 方案。

 

目前FPC工業(ye) 的趨勢均是微型化，因為(wei) 設計人員想方設法縮小電路尺寸，同時消除那些限製安裝密度的因素或是電路板上電路之間的距離。滿足這些要求通常需要任意成形，但基礎的方形電路彈性太差，無法滿足許多現代應用的要求。

這些設計需求就是挑戰，包括分割的問題或從(cong) 板上卸下電路的工藝。如何才能精確切割高安裝密度的更小任意電路而不損壞元件或電路本身呢？柔性電路材料十分獨特，即使是切割期間在電路上產(chan) 生的最小應力，也會(hui) 造成損壞。

為(wei) 了避免這種損壞，就會(hui) 限製設計的多樣性。設計中必須考慮每個(ge) 切口周圍的緩衝(chong) 空間，這意味著切口寬度將比需要的更寬，元件的放置位置不能靠近板的邊緣或者相互靠近，成形無法與(yu) 需要的一樣複雜。如果沒有關(guan) 於(yu) 這類問題的可行解方案，那麽(me) 這些限
製就會(hui) 將創新淹沒，因為(wei) 無法令人滿意的分板方式將成為(wei) 主要的設計考慮因素。

自動電路板切割（Routing）以及傳(chuan) 統機械分板方法（如模衝(chong) ），會(hui) 導致切割寬度較大，而且對於(yu) 複雜的柔性電路來說應力過大。即使CO 2 激光切割方式也會(hui) 在這一方麵同樣不能令人滿意，因為(wei) 此方式會(hui) 產(chan) 生更大的熱影響區域。

但是，在談到FPC分板切割時，已經出現了一種可迎接挑戰的技術：紫外激光切割。這種技術可以免除了機械工藝的物理應力並大幅降低CO 2 紫外線激光器的熱應力，能夠滿足上麵所述的設計趨勢。探索各種因素就能揭示：為(wei) 何在談到柔性電路切割時，紫外線激光切割已經成為(wei) 一種選擇出現。

電路應力和切割寬度 

所有柔性切割方法都會(hui) 在電路板上產(chan) 生一定的應力，隻是在導入的應力類型以及應力影響電路的程度方麵存在差異。考慮上述分板方式時，在柔性印刷電路板上可能存在兩(liang) 種類型應力：機械應力或熱應力。
采用模衝(chong) 或Routing等機械分板方式時，會(hui) 出現機械應力。機械應力對柔性電路的影響包括：毛刺、變形和損壞電路元件。這些影響對柔性材料來說非常嚴(yan) 重。例如，模衝(chong) 是一種具有高衝(chong) 擊力的工藝，會(hui) 振動電路、損壞元件，它要求相當大的切割緩衝(chong) 空間。在模衝(chong) 和Routing方式下，典型的FPC切割寬度是1毫米，但這對眾(zhong) 多複雜的、具隨意性的柔性電路來說，這個(ge) 寬度太大了。此類寬切口會(hui) 導致：降低安裝密度，或者減少每塊板上的電路安裝。在柔性印刷電路正變得更小和更為(wei) 緊密的時代，這就上升到技術和成本方麵的問題了。

由於(yu) 采用機械切割方法不能滿足柔性設計標準，因此用戶轉而使用激光切割，但是它在電路上會(hui) 生產(chan) 一種不同類型的影響：熱應力。熱應力影響與(yu) 機械應力影響差異巨大，激光光束與(yu) 電路沒有物理接觸，為(wei) 此，激光切割可以更為(wei) 精確地描述為(wei) 激光燒蝕。熱應力產(chan) 生的最常見的影響是燒焦和切口寬度不一致。但是，這些影響在采用脈衝(chong) CO2 激光係統時更常見。這些係統配有高能量密度電源且激光的波長位於(yu) 更暖、吸收性更好的紅外光譜中。而紫外激光係統配有在較低能量水平操作的冷紫外線激光器，可將熱應力影響降到最低。

圖2和圖3分別顯示了采用CO 2 激光器和紫外激光器切割125μm厚的Kapton聚酰亞(ya) 胺板。兩(liang) 種激光源的光束大小是20μm。在此情況下，能量更高的CO 2激光器產(chan) 生極燙的切口，施加到材料上麵的應力造成嚴(yan) 重燒焦和變形。應力產(chan) 生的後果是，有效切口寬度延長到120μm。雖然這一數字比機械切割方法的1 mm切口寬度窄得多，但是切口不均勻且質量不良。

圖2、采用CO 2 激光係統切割的125μm厚Kapton聚酰亞(ya) 胺板。

 圖3、采用紫外激光係統切割的125μm厚Kapton聚酰亞(ya) 胺材料。

采用紫外激光係統切割相同材料時，熱能降低，因而產(chan) 生“冷”切口（也稱為(wei) 冷消融），形成幾乎無應力的切口，也形成了30μm的切口寬度和平滑的垂直切割邊緣。降低施加到電路上的應力對於(yu) 切割聚酰亞(ya) 胺和其它柔性材料十分關(guan) 鍵。由於(yu) 功率低，紫外線激光切割能夠盡量保證FPC切割的完整性，使其保持清潔和平直。

技術應用

紫外激光係統能夠切割幾乎各種電路材料，無論它們(men) 是否為(wei) 柔性的。常見的柔性應用包括聚酰亞(ya) 胺（例如Kapton）、PET材料（例如Akaflex）以及組合材料（例如Pyralux）。紫外激光係統也可以加工剛性-柔性應用中的幾乎所有剛性材料。常見應用包括FR4和其它環氧樹脂夾層、Rogers材料、陶瓷、PTFE、鋁以及銅。紫外激光光束呈錐形，意味著深入材料越深，形成的切口將越寬。典型的切口寬度範圍是25~50μm。頂級紫外線激光係統的重複精確度達到±4μm，能夠確保設計切口達到最大精確度。紫外激光切割速度取決(jue) 於(yu) 正在加工的材料。圖3所示的Kapton應用，其切割速度為(wei) 95毫米/秒，大約比Routing方式的速度快2至3倍，同時消除了采用其它柔性切割方法產(chan) 生的有害應力。考慮到紫外激光切割係統的其它功用，如蓋層切割、打孔、鑽孔、表麵蝕刻，那麽(me) ，絕不會(hui) 驚訝於(yu) 近年來市場對紫外線激光係統的需求快速增長。

滿足趨勢需要 

柔性電路設計人員受益於(yu) 紫外激光技術，能夠發掘最精密的隨意設計。由於(yu) 創新不再受技術所限，因而可以突破傳(chuan) 統電路的形狀和尺寸。
由於(yu) 紫外激光係統加工的切割狹窄而清潔，電路元件的放置位置可以彼此更加鄰近，以及更接近電路邊緣。此外，紫外激光切割能夠確保最大化的安裝密度以及電路之間的橋接空間縮小，有更大的潛力開發電路板。隨著紫外線激光切割的出現，柔性電路的切割變得更容易了。除了應用多樣化以外，施加在板上的應力降低，切口寬度狹窄，而且加工精密，因此紫外激光切割成為(wei) 柔性切割解決(jue) 方案的正確選擇。