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技術(shù)前沿

華工激光首創(chuàng)FPC Laser Shield激光打孔技術(shù)2.0!賦能柔性電路板鉆孔工藝

來源:華工激光2022-08-02 我要評論(0 )   

摘要:本文介紹了激光在撓性覆銅板上鉆通孔、盲孔的應(yīng)用,概括講述了激光在3C電子行業(yè)前端生產(chǎn)制程上高速打孔及激光鉆盲孔成型的應(yīng)用;撓性覆銅板(Flexible Copper Cla...

 

摘要:本文介紹了激光在撓性覆銅板上鉆通孔、盲孔的應(yīng)用,概括講述了激光在3C電子行業(yè)前端生產(chǎn)制程上高速打孔及激光鉆盲孔成型的應(yīng)用;

撓性覆銅板(Flexible Copper Clad Laminate,F(xiàn)CCL)(又稱為:柔性覆銅板),因其具有薄、輕和可撓性的優(yōu)點(diǎn),以及具有電性能、熱性能、耐熱性等優(yōu)良特性,使得組件能夠在更高的溫度下保持良好運(yùn)行,且易于降溫,電信號得以快速傳輸,因此被廣泛用于制作柔性電路板。

激光技術(shù)在柔性電路板鉆孔工藝中的應(yīng)用

在柔性電路板的生產(chǎn)過程中,鉆孔工藝非常重要。合適的鉆孔方式能夠起到信號導(dǎo)通的作用,通過疊加多層電路板,適應(yīng)更小體積的芯片加工需求。傳統(tǒng)機(jī)械鉆孔技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)微孔加工,在盲孔加工時深度不可控,還須頻繁更換刀具。

紫外激光鉆孔——高效率、高精度、高潔凈

紫外激光鉆孔技術(shù)因其高效、清潔、精度高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用在3C電子制造業(yè)領(lǐng)域。由于FCCL是由多層不同材料疊加組合的,激光對不同的材料作用也不一樣,因此激光鉆孔分為熱效應(yīng)和冷效應(yīng)的兩個加工制程。紫外激光首先通過熱鉆孔技術(shù),用激光束照射到金屬表面,其中的部分激光能量被材料表面吸收,引起材料中的帶電粒子的振動,轉(zhuǎn)化成自由電子的動能,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為熱量,這些被材料吸收的熱量就能夠使材料從加熱到熔化,再到氣化,最終產(chǎn)生氣化噴射形成小孔。隨后,紫外激光的通過“冷”處理,利用激光的光子能量直接破壞材料的化學(xué)鍵,使材料以小顆?;蛘邭鈶B(tài)的方式排出,實(shí)現(xiàn)材料的剝離。

 

華工激光FPC Laser Shield激光鉆孔設(shè)備

盲孔、通孔一擊成形!

為打破國外激光設(shè)備的壟斷局面,滿足市場及工藝制程需求,華工激光砥礪創(chuàng)新,深耕3C電子制造業(yè)領(lǐng)域,自主開發(fā)紫外高速鉆孔設(shè)備,在一臺設(shè)備上同時實(shí)現(xiàn)柔性電路板盲孔、通孔兩種加工。

盲孔一擊成形,孔底光滑平整

目前業(yè)界覆銅板盲孔激光加工普遍采用同心圓、螺旋線掃描法,這兩種方式都對盲孔加工的平整度有不同程度的影響。同心圓掃描法即由外及里掃描加工,該方法所得盲孔內(nèi)高分子殘留物較高,內(nèi)表面平整度不高。而螺旋線由里及外的加工方式則會造成更深的外圍深度。并且,受高斯光斑能量分布特性影響,兩種加工方式都會造成盲孔內(nèi)表面能量吸收率分布不均,導(dǎo)致盲孔孔底表面的平整度低;光斑邊緣能量不足,易產(chǎn)生孔型邊緣的不平整問題。

實(shí)際上,即使對于頂部平坦的平頂型能量分布光斑而言,由于光斑中心受到的熱輻射要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于靠近邊緣的熱輻射,光斑中心的能量仍強(qiáng)于靠近邊緣的能量。華工激光從去除原理出發(fā)大膽創(chuàng)新,獨(dú)創(chuàng)專利技術(shù)——FPC Laser Shield激光打孔技術(shù),通過改變光斑的能量分布狀態(tài),實(shí)現(xiàn)盲孔的穩(wěn)定性去除。一方面改善光斑中心能量過高造成的燒蝕現(xiàn)象,另一方面,大幅改善底面銅箔的平整度。

FPC Laser Shield激光打孔技術(shù),是激光在通過光學(xué)DOE器件后,直接衍射出來圓環(huán)的光環(huán),作用在材料表面;同步DOE可電動調(diào)節(jié)圓環(huán)大小,對于不同孔徑的去除,可以快速切換,有效地減少了振鏡的跳轉(zhuǎn)和加減速帶來的孔型不圓的影響。從而使得去除效率大大提升,去除底部表面更加平整光滑。

 

圖3 | 金相顯微鏡所攝的銅底層照片   圖4 | 用3D輪廓掃描儀測試去除深度及孔底平整性

 

圖5  | 使用2000倍電鏡拍攝銅底平整度,銅底干凈平整

 

圖6 | 用磨拋機(jī)做切片處理,觀察PI內(nèi)縮情況,無內(nèi)縮


高穩(wěn)定通孔,效率提升20%

在通孔加工制程中,華工激光的紫外高速鉆孔設(shè)備采用IFOV技術(shù),系統(tǒng)同步控制直線電機(jī)平臺、振鏡掃描系統(tǒng)和激光器脈沖,實(shí)現(xiàn)無限視野運(yùn)動控制功能,從而達(dá)到提升鉆孔、切割效率及產(chǎn)品品質(zhì)目的。加上軟件對最短路徑的算法優(yōu)化,相較市場同類型設(shè)備,通孔效率提升20%。實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定高效率激光打孔。

圖1 | 最短路徑算法示意圖

 

圖2 | 華工激光紫外高速鉆孔設(shè)備通孔效果及孔徑大小展示


華工激光的紫外高速鉆孔設(shè)備已在3C電子生產(chǎn)制造領(lǐng)域被廣泛使用,通孔、盲孔加工良率及效率均得到客戶的高度認(rèn)可,解決了傳統(tǒng)機(jī)械鉆孔良率低,小孔精度差,頻繁更換刀具的高成本等問題,為客戶生產(chǎn)降本增效。未來華工激光將繼續(xù)深耕剛性電路板、剛撓結(jié)合板、HDI板鉆孔方向,推出更多國產(chǎn)專精特新設(shè)備,打造行業(yè)一流的激光加工智能制造裝備,讓激光助力中國制造澎湃向前。


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華工激光新品發(fā)布激光打孔
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