Lejżer huwa raġġ qawwi ta 'dawl li huwa eċċitati meta "raġġ" jiġi stimulat minn stimolu estern li jżid l-enerġija tiegħu. Id-dawl infra-aħmar u viżibbli għandhom enerġija termali, filwaqt li d-dawl ultravjola għandu enerġija ottika. Meta dan it-tip ta 'dawl jolqot il-wiċċ ta' biċċa tax-xogħol, iseħħu tliet fenomeni: riflessjoni, assorbiment u penetrazzjoni.
Il-funzjoni ewlenija tat-tħaffir bil-lejżer hija li tkun tista 'tneħħi malajr il-materjal tas-sottostrat li għandu jiġi pproċessat, prinċipalment permezz ta' ablazzjoni fototermali u ablazzjoni fotokimika jew l-hekk imsejħa qtugħ.
- Ablazzjoni foto-termali: Il-prinċipju tal-formazzjoni tat-toqob li fih il-materjal li għandu jiġi pproċessat jassorbi dawl tal-lejżer ta 'enerġija għolja, jisħon sa tidwib fi żmien qasir ħafna, u jiġi evaporat. Dan il-metodu ta 'proċess fil-materjal tas-sottostrat huwa soġġett għal enerġija għolja, fit-toqba ffurmata mill-ħajt tar-residwu karbonizzat iswed, it-toqba għandha titnaddaf qabel.
- Ablazzjoni fotokimika: tirreferi għar-reġjun ultravjola għandu enerġija foton għolja (aktar minn 2 eV electron volt), wavelength tal-laser ta 'aktar minn 400 nanometru ta' fotoni ta 'enerġija għolja għandhom rwol fir-riżultati. Dan il-fotoni ta 'enerġija għolja jistgħu jeqirdu l-katina molekulari twila ta' materjali organiċi, isiru partiċelli iżgħar, u l-enerġija tiegħu hija akbar mill-molekuli oriġinali, il-forza estrema li minnha taħrab, fil-każ ta 'ġbid ta' niskata estern, sabiex il-materjal tas-sottostrat jitneħħa malajr u l-formazzjoni ta 'mikroporuża. Dan it-tip ta 'proċess ma fihx ħruq termali u ma jipproduċix karbonizzazzjoni. Għalhekk, huwa faċli ħafna li tnaddaf qabel poration. Dawn huma l-prinċipji bażiċi tal-formazzjoni tat-toqba tal-lejżer. Bħalissa l-aktar żewġ tipi ta 'tħaffir bil-lejżer użati b'mod komuni: it-tħaffir tal-bord taċ-ċirkwit stampat bil-lejżers huma prinċipalment lejżers tal-gass CO2 eċċitati bl-RF u lejżers Nd: YAG ta' stat solidu UV.
- Fuq l-assorbiment tas-sottostrat: ir-rata ta 'suċċess tal-lejżer għandha relazzjoni diretta mal-assorbiment tal-materjal tas-sottostrat. Bordijiet taċ-ċirkwiti stampati huma magħmula minn fojl tar-ram u drapp tal-ħġieġ u kombinazzjoni tar-reżina, l-assorbiment ta 'dawn it-tliet materjali huwa wkoll differenti minħabba wavelengths differenti, iżda l-fojl tar-ram u drapp tal-ħġieġ fl-ultravjola 0.3mμ taħt ir-reġjun ta' ir-rata ta 'assorbiment hija ogħla, iżda fid-dawl viżibbli u IR wara tnaqqis sostanzjali. Materjali tar-reżina organika, min-naħa l-oħra, jistgħu jżommu rata ta 'assorbiment pjuttost għolja fit-tliet meded spettrali. Din hija l-karatteristika li l-materjali tar-reżina għandhom u hija l-bażi għall-popolarità tal-proċess tat-tħaffir bil-lejżer.
X'tipi ta 'tħaffir bil-lejżer huma disponibbli fil-fabbriki tal-PCB?
Lejżer huwa raġġ qawwi ta 'dawl li huwa eċċitati meta "raġġi" huma stimulati minn stimolu estern li jżid l-enerġija tiegħu, b'dawl infra-aħmar u viżibbli li jkollu enerġija termali u dawl ultravjola li jkollu enerġija ottika. Meta dan it-tip ta 'dawl jolqot il-wiċċ ta' biċċa tax-xogħol, iseħħu tliet fenomeni: riflessjoni, assorbiment u penetrazzjoni. Il-funzjoni ewlenija tat-tħaffir bil-lejżer hija li tkun tista 'tneħħi malajr il-materjal tas-sottostrat li għandu jiġi pproċessat, li huwa prinċipalment permezz ta' ablazzjoni fototermali u ablazzjoni fotokimika jew l-hekk imsejħa qtugħ.
Żewġ teknoloġiji tal-lejżer jintużaw għat-tħaffir tal-lejżer fil-produzzjoni kummerċjali tal-PCB: lejżers CO2 b'tul ta 'mewġ fil-faxxa tal-infra-aħmar imbiegħed, u lejżers UV b'tul ta' mewġ fil-medda ultravjola. Lejżers CO2 jintużaw ħafna fil-produzzjoni ta 'toqob mikropass industrijali f'bordijiet ta' ċirkwiti stampati , li huma meħtieġa li jkollhom dijametri ta 'aktar minn 100 μm (Raman, 2001). Għall-fabbrikazzjoni ta 'dawn it-toqob ta' apertura kbira, il-lejżers tas-CO2 huma produttivi ħafna minħabba l-ħin ta 'l-ippanċjar qasir ħafna meħtieġ għall-fabbrikazzjoni ta' aperturi kbar b'lejżers tas-CO2. It-teknoloġija tal-lejżer UV tintuża ħafna fil-fabbrikazzjoni ta 'microvias b'dijametri ta' inqas minn 100 μm, u saħansitra inqas minn 50 μm bl-użu ta 'dijagrammi tal-wajers mikrofabbrikati. It-teknoloġija tal-lejżer UV hija produttiva ħafna fil-produzzjoni ta 'toqob b'dijametru ta' inqas minn 80 μm. Għalhekk, biex tissodisfa d-domanda dejjem tikber għall-produttività tal-microvia, bosta manifatturi tal-PCB bdew jintroduċu sistemi ta 'tħaffir bil-lejżer b'ras doppja.
Dawn li ġejjin huma t-tliet tipi ewlenin ta 'sistemi ta' tħaffir bil-lejżer b'ras doppja disponibbli fis-suq illum:
- Sistemi ta 'tħaffir bil-lejżer UV b'ras doppja
- Sistemi tat-tħaffir bil-lejżer CO2 b'ras doppja; u
- Sistemi ta’ tħaffir bil-laser b’stick (CO2 u UV)
Dawn it-tipi kollha ta 'sistemi ta' tħaffir għandhom il-vantaġġi u l-iżvantaġġi tagħhom stess. Is-sistemi tat-tħaffir bil-lejżer jistgħu sempliċement jinqasmu f'żewġ tipi, sistemi ta 'wavelength ta' drill doppju u sistemi ta 'tul ta' tul ta 'mewġ doppju ta' drill doppju.
Irrispettivament mit-tip, hemm żewġ komponenti ewlenin li jaffettwaw il-ħila li jittaqqab toqob:
- L-enerġija tal-laser/enerġija tal-polz
- Is-sistema ta 'pożizzjonament tar-raġġ
L-enerġija tal-polz tal-laser u l-effiċjenza tat-twassil tar-raġġ jiddeterminaw il-ħin tat-tħaffir, il-ħin tat-tħaffir huwa l-ħin li jieħu t-trapan tal-lejżer biex iħaffer toqba micropass, u s-sistema ta 'pożizzjonament tar-raġġ tiddetermina l-veloċità li biha tista' tiċċaqlaq bejn żewġ toqob. Flimkien, dawn il-fatturi jiddeterminaw il-veloċità li biha l-magna tat-tħaffir bil-lejżer tista 'tipproduċi l-microvias meħtieġa għal rekwiżit partikolari. Is-sistemi tal-lejżer UV b'ras doppja huma l-aktar adattati għat-tħaffir ta 'toqob iżgħar minn 90μm f'ċirkwiti integrati bi proporzjonijiet ta' aspett għoljin.
Is-sistema tal-lejżer CO2 b'ras doppja tuża laser CO2 eċċitati bl-RF Q-modulated. Il-vantaġġi ewlenin ta 'din is-sistema huma r-ripetibilità għolja (sa 100 kHz), ħinijiet qosra tat-tħaffir, u l-wiċċ operattiv wiesa', li jippermetti li tittaqqab toqba għomja bi ftit passi biss, iżda l-kwalità tat-toqob imtaqqbin tista 'tkun baxx.
L-aktar sistema komuni ta 'tħaffir bil-lejżer b'ras doppja hija s-sistema ta' tħaffir bil-lejżer ibridu, li tikkonsisti minn ras tal-lejżer UV u ras tal-lejżer CO2. Dan il-metodu ta 'tħaffir bil-lejżer ibridu magħqud jippermetti t-tħaffir simultanju ta' ram u dielettriċi. Ir-ram jittaqqab bil-laser UV biex joħloq id-daqs u l-għamla tat-toqba mixtieqa, u l-lejżer CO2 jintuża biex iħaffer id-dielettriku mikxuf immedjatament wara. Il-proċess tat-tħaffir jitwettaq billi tittaqqab blokka 2in X 2in imsejħa qasam.
Il-lejżer CO2 effettivament ineħħi d-dielettriċi, anke dielettriċi mhux uniformi rinfurzati bil-ħġieġ. Madankollu, laser CO2 wieħed ma jistax jagħmel toqob żgħar (inqas minn 75 μm) u jneħħi r-ram, bil-ftit eċċezzjonijiet li jista 'jneħħi fuljetti tar-ram irqaq ittrattati minn qabel ta' inqas minn 5 μm (lustino, 2002). Il-lejżer UV huwa kapaċi jagħmel toqob żgħar ħafna u jneħħi t-toroq komuni kollha tar-ram (3 - 36 μm, 1oz, anke fuljetti tar-ram indurati). Il-lejżer UV jista 'wkoll ineħħi materjali dielettriċi waħdu, iżda b'rata aktar bil-mod. Barra minn hekk, għal materjali mhux uniformi, eż. ħġieġ rinfurzat FR-4, ir-riżultati huma ġeneralment fqar. Dan għaliex il-ħġieġ jista 'jitneħħa biss jekk id-densità tal-enerġija tiżdied sa ċertu livell, li jeqred ukoll il-pads ta' ġewwa. Peress li s-sistema tal-laser stick tikkonsisti minn laser UV u laser CO 2, huwa ottimali fiż-żewġ oqsma, bil-laser UV jistgħu jsiru l-fuljetti kollha tar-ram u toqob żgħar, u bil-laser CO 2 id-dielettriċi jistgħu jittaqqbu malajr. Il-figura tagħti illustrazzjoni tal-istruttura ta 'sistema ta' tħaffir bil-lejżer b'ras doppja bi spazjar tat-tħaffir programmabbli. L-ispazjar bejn iż-żewġ drills jista 'jiġi aġġustat waħdu skont it-tqassim tal-komponenti, li jiżgura kapaċità massima ta' tħaffir bil-lejżer.
Illum il-ġurnata, l-ispazjar bejn iż-żewġ eżerċizzji huwa ffissat fil-biċċa l-kbira tas-sistemi tat-tħaffir bil-lejżer b'ras doppja b'teknoloġija ta 'pożizzjonament tar-raġġ pass u ripetut. Il-vantaġġ tal-kontrollur remot tal-laser pass-and-repeat innifsu huwa l-firxa kbira ta 'aġġustament tad-dominju (sa (50 X 50) μm). L-iżvantaġġ huwa li t-teleconverter tal-lejżer għandu jiġi intensifikat fuq qasam fiss u l-ispazjar bejn iż-żewġ drillijiet huwa ffissat. Id-distanza bejn iż-żewġ drills ta 'regolatur remot tal-lejżer b'ras doppja tipiku hija ffissata (madwar 150 μm). Għal daqsijiet ta 'pannelli differenti, eżerċizzji ta' distanza fissa ma jistgħux jiġu kkonfigurati bl-aħjar mod biex itemmu l-operazzjoni kif ukoll eżerċizzji ta 'spazjar programmabbli.
Is-sistemi tat-tħaffir bil-lejżer b'ras doppja tal-lum huma disponibbli f'firxa wiesgħa ta 'daqsijiet u prestazzjonijiet kemm għall-manifatturi tal-PCB fuq skala żgħira kif ukoll għall-manifatturi tal-PCB ta' volum għoli.
L-ossidu ta 'l-aluminju taċ-ċeramika jintuża fil-manifattura ta' bordijiet ta 'ċirkwiti stampati minħabba l-kostanti dielettrika għolja tiegħu. Madankollu, minħabba l-fraġilità tiegħu, il-proċess tat-tħaffir meħtieġ għall-wajers u l-assemblaġġ huwa diffiċli b'għodod standard, peress li l-istress mekkaniku għandu jiġi minimizzat, li hija ħaġa tajba għat-tħaffir bil-lejżer.Rangel et al. (1997) wrew li għal substrati tal-alumina, kif ukoll għal substrati tal-alumina miksija bid-deheb u l-ankri, huwa possibbli li tittaqqab bl-użu ta 'laser QNd:YAG sintonizzat. L-użu ta 'lejżer ta' polz qasir, ta 'enerġija baxxa u ta' qawwa għolja għolja għen biex tiġi evitata ħsara lill-kampjun minn stress mekkaniku u pproduċa toqob ta 'kwalità għolja b'dijametri ta' inqas minn 100 μm. Din it-teknoloġija tintuża b'suċċess f'amplifikaturi microwave b'ħoss baxx fil-medda ta' frekwenza ta' 8 - 18 GHz.
It-teknoloġija tal-laser Nd:YAG intużat biex tipproċessa kemm toqob għomja kif ukoll permezz ta 'toqob f'firxa wiesgħa ta' materjali. Fost dawn hemm it-tħaffir ta 'toqob pilota f'laminati miksijin bir-ram polyimide b'dijametru minimu ta' toqba ta '25 mikron. Meta tiġi analizzata l-ispiża tal-produzzjoni, l-aktar dijametru ekonomiku użat huwa 25-125 mikroni. Il-veloċità tat-tħaffir hija 10,000 toqob/min. Jista 'jintuża proċess ta' ippanċjar dirett bil-lejżer, dijametru tat-toqba sa 50 mikron. Il-wiċċ ta 'ġewwa tat-toqob iffurmati huwa nadif u ħieles mill-karbonizzazzjoni u jista' jiġi miksi faċilment. L-istess jista 'jkun ukoll fit-tħaffir tal-pellikola miksi bir-ram PTFE permezz ta' toqob, l-iżgħar dijametru ta 'toqba ta' 25 mikron, l-aktar dijametru ekonomiku użat għal 25-125 mikron. Il-veloċità tat-tħaffir hija 4500 toqba/min. L-ebda pre-inċiżjoni tat-twieqi hija meħtieġa. It-toqob li jirriżultaw huma nodfa u ma jeħtiġux rekwiżiti ta 'proċessar speċjali addizzjonali.
