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高密度fpc的激光加工技術(shù)

文章來源：責(zé)任編輯作者：王燦查看手機(jī)網(wǎng)址

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人氣：6211發(fā)布日期：2015-05-18 10:03【大中小】

隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，它在fpc生產(chǎn)、加工工藝上也得到了廣泛的應(yīng)用。今天我們向大家介紹利用激光加工高密度fpc和進(jìn)行微過孔鉆孔時(shí)遇到的問題和解決方法。

激光加工根據(jù)它的激光束與材料相互作用的機(jī)理的不同，可以分為激光熱加工和光化學(xué)反應(yīng)加工兩類。激光熱加工是指利用激光束投射到材料表面產(chǎn)生的熱效應(yīng)來完成加工過程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、激光鉆孔和微加工等；光化學(xué)反應(yīng)加工是指激光束照射到物體，借助高密度高能光子引發(fā)或控制光化學(xué)反應(yīng)的加工過程。包括光化學(xué)沉積、立體光刻、激光刻蝕等。

一、激光加工應(yīng)用

激光在fpc制造過程中有三個(gè)主要功能：加工成型(切割與切除)、切片和鉆孔。激光作為一種非接觸式加工工具，能在一個(gè)很小的焦點(diǎn)(100～500μm)上施加高強(qiáng)度光能(650mW/mm2),如此高的能量可以用來對材料進(jìn)行切割、鉆孔、作標(biāo)記、焊接、劃線及其他各種加工,加工速度和質(zhì)量與被加工材料性質(zhì)和所用的激光特性如波長、能量密度、峰值功率、脈沖寬度及頻率等有關(guān)。fpc加工使用紫外(UV)和遠(yuǎn)紅外(FIR)激光，前者通常采用準(zhǔn)分子或UV二極管泵浦固態(tài)(UV-DPSS)激光器，而后者一般用密封式CO2激光器。

1.加工成型：激光加工精密度高用途廣，是進(jìn)行fpc成型處理的理想工具。不論是CO2激光還是DPSS激光，聚焦后都可以將材料加工成任意形狀。它藉由在檢流計(jì)上黏著反射鏡將聚焦后的激光束射到工件表面任何地方(上圖)，再利用矢量掃描技術(shù)對檢流表進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)，并借助CAD/CAM軟件作出切割圖形。這種“軟工具”在設(shè)計(jì)更改時(shí)可方便地對激光作實(shí)時(shí)控制。利用對光縮放量和各種不同的切割工具進(jìn)行調(diào)節(jié)，激光加工能夠精確地再現(xiàn)出設(shè)計(jì)圖形，這是它的另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)。

矢量掃描可切割聚　亞胺膜之類的基材，切出整個(gè)電路或者去除線路板上的某個(gè)區(qū)域如一個(gè)槽或一個(gè)方塊。在加工成型過程中，反射鏡掃描整個(gè)加工表面時(shí)激光束是一直打開的，這和鉆孔制程相反，鉆孔時(shí)只有當(dāng)反射鏡固定在每個(gè)鉆孔位置后激光才打開。

2.切片：“切片”用行話來說就是用激光從一層材料上除掉另一層材料的加工過程。這種制程對激光再適合不過，可用與前面相同的矢量掃描技術(shù)去除電介質(zhì)，露出下面的導(dǎo)電焊盤，此時(shí)激光加工的高精密度再一次體現(xiàn)出極大的好處。由于FIR激光射線會被銅箔反射，所以這里通常使用CO2激光。

3.鉆孔：雖然現(xiàn)在有的地方還在用機(jī)械鉆孔、沖壓或等離子蝕刻等方法形成微通孔，但激光鉆孔還是使用得最廣泛的一種fpc微過孔成形方法，主要原因是因?yàn)槠渖a(chǎn)率高、靈活性強(qiáng)及正常運(yùn)行時(shí)間長。

二、激光選擇

雖然加工fpc的激光類型和加工剛性PCB的一樣，但材質(zhì)和厚度上的差異會極大影響加工參數(shù)和速度。有的時(shí)候可使用準(zhǔn)分子激光和橫向激勵氣體(TEA)CO2激光，但是這兩種方法速度慢、維護(hù)費(fèi)用高，限制了生產(chǎn)率的提高。比較起來，由于CO2和UV-DPSS激光用途廣、速度快而且成本底，因此fpc微過孔制作和加工成型主要還是使用這兩種激光。

1、CO2激光

密封CO2激光可以發(fā)射波長為10.6μm或9.4μm的FIR激光，盡管兩個(gè)波長都易于被電介質(zhì)如聚　亞胺膜基材吸收，但研究表明用9.4μm波長加工這類材料效果要好得多。電介質(zhì)9.4μm波長的吸收系數(shù)較高，用這一波長來鉆孔或切割材料比用10.6μm波長快。9.4μm激光不僅在鉆孔及切割時(shí)優(yōu)勢明顯，切片效果也非常突出，因而使用較短波長的激光可以提高生產(chǎn)率和質(zhì)量。

一般來說，F(xiàn)IR波長容易被電介質(zhì)吸收，但是會被銅反射回來，所以絕大多數(shù)CO2激光用于電介質(zhì)的加工成型、切片以及電介質(zhì)基材和層壓板分層。由于CO2激光的輸出功率比DPSS激光高，多數(shù)情況下使用CO2激光來加工電介質(zhì)。CO2激光和UV-DPSS激光經(jīng)常結(jié)合起來使用，例如在鉆微過孔時(shí)，首先用DPSS激光去掉銅層，然后再用CO2激光快速在電介質(zhì)層中鉆孔，直至下一個(gè)覆銅層出現(xiàn)再重復(fù)該過程。

由于UV激光本身波長很短，所以它射出的光點(diǎn)比CO2激光的精細(xì)，但某些應(yīng)用中CO2激光產(chǎn)生的大直徑光點(diǎn)比UV-DPSS激光更有用。例如切除槽、方塊等大面積材料或鉆大孔(直徑大于50μm)時(shí)，用CO2激光加工所需時(shí)間更短。一般來說，孔徑比50μm大時(shí)用CO2激光加工比較合適，孔徑小于50μm時(shí)則用UV-DPSS激光效果更好。

2、UV-DPSS激光

電介質(zhì)和銅都能很容易地吸收輸出波長為355nm的UV-DPSS激光。UV-DPSS激光比CO2激光的光點(diǎn)小而且輸出功率低，在電介質(zhì)加工過程中UV-DPSS激光通常用于小尺寸(小于50μm)制程，因此要在高密度fpc基材上加工直徑小于50μm的微過孔，用UV激光是非常理想的。現(xiàn)在已有了大功率UV-DPSS激光，可以增加UV-DPSS激光的加工和鉆孔速度。

UV-DPSS激光的優(yōu)點(diǎn)是其高能量UV光子照在多數(shù)非金屬表面層上時(shí)，能直接打斷分子的鏈接，用“冷”光刻制程使切割邊緣平滑，同時(shí)熱損壞和燒焦程度最小，所以UV微切割加工適用于無法或無需進(jìn)行后處理的高要求場合。

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