提高印制板高密度化水平的關(guān)鍵在于越來(lái)越窄的線寬、線距和越來(lái)越小的層間互連孔直徑、連接盤(pán),以及嚴(yán)格的尺寸精度,于是激光技術(shù)被引入印制板加工中。
激光(Laser)是20世紀(jì)科技領(lǐng)域中與原子能、半導(dǎo)體及計(jì)算機(jī)齊名的4項(xiàng)重大發(fā)明之一。50年來(lái),激光技術(shù)發(fā)展異常迅猛。以激光器為基礎(chǔ)的激光技術(shù)在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展,現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、通信、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域。隨著電子產(chǎn)品朝著多功能、便攜式、小型化的方向發(fā)展,對(duì)印制電路板高密度化和小型化提出了越來(lái)越高的需求。提高印制板高密度化水平的關(guān)鍵在于越來(lái)越窄的線寬、線距和越來(lái)越小的層間互連孔直徑、連接盤(pán),以及嚴(yán)格的尺寸精度,于是激光技術(shù)被引入印制板加工中。
#p#分頁(yè)標(biāo)題#e# 激光技術(shù)在印制板加工中大顯身手
目前已利用激光技術(shù)的印制板加工過(guò)程有:鉆孔、切割、直接成像、干法蝕刻、元件修整、表面處理以及打標(biāo)記等。
激光鉆印制板上微小孔是高密度互連(HDI)印制板制造的高端技術(shù)。CO2激光鉆孔最大優(yōu)點(diǎn)是鉆孔速度快、效率高,因此應(yīng)用最多。但CO2激光鉆孔使用的是波長(zhǎng)為9400nm(9.4μm)的紅外激光,故通常只能對(duì)樹(shù)脂、玻璃纖維等進(jìn)行鉆孔加工,無(wú)法直接在銅箔上鉆孔。以惰性氣體為光源的準(zhǔn)分子激光鉆孔,其波長(zhǎng)達(dá)到了193nm、266nm、351nm,該類激光能直接在銅箔上鉆孔,但鉆孔速度慢、效率低,因此沒(méi)能推廣應(yīng)用。固體的紫外(UV)激光鉆機(jī),采用波長(zhǎng)355nm的紫外激光,其峰值功率可達(dá)12kW,這樣強(qiáng)功率的紫外光,可直接在銅箔上鉆孔,且速度較快,因此用量在逐漸增多。
傳統(tǒng)的機(jī)械鉆孔最小的尺寸也為100μm,這顯然不能滿足HDI板要求。目前用CO2激光加工#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#可獲得直徑達(dá)到50μm的小孔,用UV激光可加工20μm左右的小孔。
激光可用來(lái)切割印制板的外形和槽孔,對(duì)于形狀復(fù)雜的撓性印制板(FPC)和剛撓結(jié)合印制板(R-FPC)更適合。通常FPC和R-FPC在加工過(guò)程中需要對(duì)覆蓋膜或粘結(jié)片開(kāi)槽口或鏤孔,是用模具沖切或數(shù)控機(jī)床銑切形成,現(xiàn)可用激光技術(shù)加工形成。相比較,激光加工精度高、快速方便,尤其對(duì)形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的R- FPC可以靈活地雕刻、切割。
激光直接成像技術(shù)在印制板制造中應(yīng)用早在上世紀(jì)80年代就有了,是由激光繪圖機(jī)掃描照相底片制作印制板圖形的照相底版。近幾年來(lái)采用激光直接成像(LDI)是激光掃描光致聚合物抗蝕劑形成線路圖形,代替照相底版接觸式曝光,可以得到精細(xì)的線路圖形。通常照相底版接觸式曝光的線路寬度在30μm以上,是激光直接成像的線路寬度。
激光干法蝕刻是激光沖擊金屬表面,使金屬表面極快速升溫,并跳過(guò)液相而氣化。經(jīng)激光掃描覆銅板表面,部分銅箔氣化而留下銅導(dǎo)體為線路。由于金屬錫更容易氣化,因此有在銅箔面上電鍍錫層,再用激光掃描錫層,得到以錫為抗蝕保護(hù)層的線路圖形,再需化學(xué)蝕刻銅。
目前,已經(jīng)具備這些功能的國(guó)外激光微線孔設(shè)備相當(dāng)昂貴。
激光修整元件和線路,是利用脈沖激光對(duì)電路實(shí)施修補(bǔ)。現(xiàn)在HDI多層印制板內(nèi)埋置元器件已成為印制板發(fā)展的一個(gè)方向,以埋置電阻為例,可采用激光修正電阻阻值以提高產(chǎn)品精度。另外,激光也可修補(bǔ)線路上短路等缺陷,提高高端多層板的合格率。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
激光表面處理是改善印制板表面狀態(tài),可代替機(jī)械磨刷或化學(xué)清洗等處理,可提高金屬箔與樹(shù)脂等表面結(jié)合力,甚至可提高導(dǎo)體可焊性等。
激光打標(biāo)是極普通的應(yīng)用,快速、簡(jiǎn)便、可靠,可代替記號(hào)筆書(shū)寫(xiě)標(biāo)記,或代替機(jī)械鉆孔、畫(huà)線作標(biāo)記。
激光技術(shù)進(jìn)行微孔制作已成熱點(diǎn)
在印制板制造中多個(gè)環(huán)節(jié)用到激光技術(shù),而它們共有的激光加工特點(diǎn)為:
激光加工成型更精細(xì),實(shí)現(xiàn)微米級(jí)加工,在電子電路板微孔制作和異形成型方面其優(yōu)越性尤為突出。
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激光加工精確度高,激光束光斑直徑可達(dá)1μm以下,可進(jìn)行超細(xì)微加工。它是非接觸式加工,無(wú)明顯的機(jī)械作用力,便于定位識(shí)別和保證較高加工精度。
激光加工材料范圍廣,適合加工各種金屬和非金屬材料。
激光加工性能好,對(duì)加工場(chǎng)合和工作環(huán)境無(wú)特別要求,不需要真空環(huán)境,無(wú)放射性射線,無(wú)污染。激光加工速度快、效率高、靈活簡(jiǎn)便。
上述激光技術(shù)在電子電路板微孔制作和激光直接成像方面的應(yīng)用已成熱點(diǎn),其他幾項(xiàng)有的已開(kāi)始應(yīng)用,有的尚在研究開(kāi)發(fā)之中,當(dāng)然將來(lái)可能還有新的應(yīng)用。因此,激光技術(shù)在印制電路行業(yè)大有作為。目前,已經(jīng)具備這些印制板加工功能的激光設(shè)備主要從國(guó)外進(jìn)口,設(shè)備價(jià)格相當(dāng)昂貴。國(guó)內(nèi)已有部分印制板加工用激光設(shè)備開(kāi)發(fā)和推廣,但與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備相比,技術(shù)性能差距明顯。希望更多更先進(jìn)的國(guó)產(chǎn)印制板加工用激光設(shè)備出現(xiàn),以支持我國(guó)印制電路產(chǎn)業(yè)走向強(qiáng)盛。
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