Mae laser yn belydryn pwerus o olau sy'n cael ei gyffroi pan fydd "pelydr" yn cael ei ysgogi gan ysgogiad allanol sy'n cynyddu ei egni. Mae gan olau isgoch a gweladwy egni thermol, tra bod gan olau uwchfioled egni optegol. Pan fydd y math hwn o olau yn taro wyneb darn gwaith, mae tri ffenomen yn digwydd: adlewyrchiad, amsugno a threiddiad.
Prif swyddogaeth drilio laser yw gallu tynnu'r deunydd swbstrad i'w brosesu yn gyflym, yn bennaf trwy abladiad ffotothermol ac abladiad ffotocemegol neu doriad fel y'i gelwir.
- Ablation ffoto-thermol: Yr egwyddor o ffurfio twll lle mae'r deunydd sydd i'w brosesu yn amsugno golau laser ynni uchel, yn cynhesu hyd at doddi mewn amser byr iawn, ac yn cael ei anweddu. Mae'r dull proses hwn yn y deunydd swbstrad yn destun egni uchel, yn y twll a ffurfiwyd gan wal y gweddillion carbonized blackened, rhaid glanhau'r twll o'r blaen.
- Ablation ffotocemegol: yn cyfeirio at y rhanbarth uwchfioled Mae gan ynni photon uchel (mwy na 2 folt electron eV), tonfedd laser o fwy na 400 nanometr o ynni uchel ffotonau yn chwarae rhan yn y canlyniadau. Gall y ffotonau ynni uchel hyn ddinistrio'r gadwyn moleciwlaidd hir o ddeunyddiau organig, dod yn ronynnau llai, ac mae ei egni yn fwy na'r moleciwlau gwreiddiol, y grym eithafol i ddianc ohono, yn achos sugno pinsiad allanol, fel bod y deunydd swbstrad yn cael ei symud yn gyflym ac yn ffurfio microporous. Nid yw'r math hwn o broses yn cynnwys llosgi thermol ac nid yw'n cynhyrchu carbonization. Felly, mae'n hawdd iawn glanhau cyn poration. Dyma egwyddorion sylfaenol ffurfio twll laser. Ar hyn o bryd, y ddau fath o ddrilio laser a ddefnyddir amlaf: mae drilio bwrdd cylched printiedig â laserau yn bennaf yn laserau nwy CO2 RF-gyffrous a laserau UV cyflwr solet Nd:YAG.
- Amsugnedd y swbstrad: mae gan gyfradd llwyddiant y laser berthynas uniongyrchol ag amsugnedd deunydd y swbstrad. Mae byrddau cylched printiedig yn cael eu gwneud o ffoil copr a brethyn gwydr a chyfuniad resin, mae amsugnedd y tri deunydd hyn hefyd yn wahanol oherwydd gwahanol donfeddi, ond mae'r ffoil copr a'r brethyn gwydr yn yr uwchfioled 0.3mμ islaw'r rhanbarth o mae'r gyfradd amsugno yn uwch, ond i mewn i'r golau gweladwy ac IR ar ôl dirywiad sylweddol. Ar y llaw arall, gall deunyddiau resin organig gynnal cyfradd amsugno eithaf uchel ym mhob un o'r tri band sbectrol. Dyma'r nodwedd sydd gan ddeunyddiau resin ac mae'n sail i boblogrwydd y broses drilio laser.
Pa fathau o ddrilio laser sydd ar gael mewn ffatrïoedd PCB?
Mae laser yn belydryn pwerus o olau sy'n cael ei gyffroi pan fydd "pelydrau" yn cael eu hysgogi gan ysgogiad allanol sy'n cynyddu ei egni, gyda golau isgoch a gweladwy yn cael egni thermol a golau uwchfioled yn cael egni optegol. Pan fydd y math hwn o olau yn taro wyneb darn gwaith, mae tri ffenomen yn digwydd: adlewyrchiad, amsugno a threiddiad. Prif swyddogaeth drilio laser yw gallu tynnu'r deunydd swbstrad i'w brosesu yn gyflym, sy'n bennaf trwy abladiad ffotothermol ac abladiad ffotocemegol neu doriad fel y'i gelwir.
Defnyddir dwy dechnoleg laser ar gyfer drilio laser mewn cynhyrchu PCB masnachol: laserau CO2 gyda thonfeddi yn y band pell-is-goch, a laserau UV gyda thonfeddi yn y band uwchfioled.CO2 laserau yn cael eu defnyddio'n eang wrth gynhyrchu tyllau micropass diwydiannol mewn byrddau cylched printiedig , y mae'n ofynnol iddynt gael diamedrau o fwy na 100 μm (Raman, 2001). Ar gyfer gwneuthuriad y tyllau agorfa fawr hyn, mae laserau CO2 yn gynhyrchiol iawn oherwydd yr amser dyrnu byr iawn sydd ei angen ar gyfer saernïo agorfeydd mawr gyda laserau CO2. Defnyddir technoleg laser UV yn eang wrth wneud microvias â diamedrau o lai na 100 μm, a hyd yn oed llai na 50 μm gyda'r defnydd o ddiagramau gwifrau microfabricated. Mae technoleg laser UV yn gynhyrchiol iawn wrth gynhyrchu tyllau â diamedr o lai na 80 μm. Felly, er mwyn cwrdd â'r galw cynyddol am gynhyrchiant microvia, mae llawer o weithgynhyrchwyr PCB wedi dechrau cyflwyno systemau drilio laser pen deuol.
Y canlynol yw'r tri phrif fath o systemau drilio laser pen deuol sydd ar gael yn y farchnad heddiw:
- Systemau drilio laser UV pen deuol
- Systemau drilio laser CO2 pen deuol; a
- Glynu systemau drilio laser (CO2 a UV)
Mae gan yr holl fathau hyn o systemau drilio eu manteision a'u hanfanteision eu hunain. Yn syml, gellir rhannu systemau drilio laser yn ddau fath, systemau tonfedd sengl dril deuol a systemau tonfedd deuol dril.
Waeth beth fo'r math, mae dwy brif gydran sy'n effeithio ar y gallu i ddrilio tyllau:
- Yr egni laser / egni pwls
- Y system lleoli trawst
Mae egni'r pwls laser ac effeithlonrwydd cyflwyno'r trawst yn pennu'r amser drilio, yr amser drilio yw'r amser y mae'n ei gymryd i'r dril laser ddrilio twll micropass, ac mae'r system lleoli trawst yn pennu'r cyflymder y gall symud rhwng dau. tyllau. Gyda'i gilydd, mae'r ffactorau hyn yn pennu'r cyflymder y gall y peiriant drilio laser gynhyrchu'r microvias sy'n ofynnol ar gyfer gofyniad penodol. Mae systemau laser UV pen deuol yn fwyaf addas ar gyfer drilio tyllau llai na 90μm mewn cylchedau integredig gyda chymarebau agwedd uchel.
Mae'r system laser CO2 pen deuol yn defnyddio laser CO2 cyffrous RF-modiwleiddio Q. Prif fanteision y system hon yw'r ailadroddadwyedd uchel (hyd at 100 kHz), amseroedd drilio byr, a'r arwyneb gweithredu eang, sy'n caniatáu drilio twll dall gyda dim ond ychydig o docynnau, ond gall ansawdd y tyllau drilio fod. isel.
Y system drilio laser pen deuol fwyaf cyffredin yw'r system drilio laser hybrid, sy'n cynnwys pen laser UV a phen laser CO2. Mae'r dull drilio laser hybrid cyfun hwn yn caniatáu drilio copr a deuelectrig ar yr un pryd. Mae'r copr yn cael ei ddrilio gyda'r laser UV i greu'r maint a'r siâp twll a ddymunir, a defnyddir y laser CO2 i ddrilio'r dielectrig heb ei orchuddio yn syth wedi hynny. Cyflawnir y broses ddrilio trwy ddrilio bloc 2 modfedd X 2 modfedd o'r enw cae.
Mae'r laser CO2 yn effeithiol yn cael gwared ar deuelectrig, hyd yn oed dielectrics atgyfnerthu gwydr nad ydynt yn unffurf. Fodd bynnag, ni all un laser CO2 wneud tyllau bach (llai na 75 μm) a chael gwared ar gopr, gyda'r ychydig eithriadau y gall gael gwared â ffoiliau copr tenau wedi'u trin ymlaen llaw o lai na 5 μm (lustino, 2002). Mae'r laser UV yn gallu gwneud tyllau bach iawn a chael gwared ar yr holl strydoedd copr cyffredin (3 - 36 μm, 1oz, hyd yn oed ffoil copr platiog). Gall y laser UV hefyd gael gwared ar ddeunyddiau dielectrig yn unig, ond ar gyfradd arafach. Ar ben hynny, ar gyfer deunyddiau nad ydynt yn unffurf, ee gwydr wedi'i atgyfnerthu FR-4, mae'r canlyniadau fel arfer yn wael. Mae hyn oherwydd mai dim ond os cynyddir y dwysedd ynni i lefel benodol y gellir tynnu'r gwydr, sydd hefyd yn dinistrio'r padiau mewnol. Gan fod y system laser ffon yn cynnwys laser UV a laser CO 2, mae'n optimaidd yn y ddau faes, gyda'r laser UV gellir gwneud pob ffoil copr a thyllau bach, a gyda'r laser CO 2 gellir drilio'r deuelectrig yn gyflym. Mae'r ffigur yn rhoi darlun o strwythur system drilio laser pen deuol gyda bylchau drilio rhaglenadwy. Gellir addasu'r gofod rhwng y ddau ddril ar ei ben ei hun yn unol â chynllun y cydrannau, sy'n sicrhau'r gallu drilio laser mwyaf posibl.
Y dyddiau hyn, mae'r gofod rhwng y ddau ddril yn sefydlog yn y rhan fwyaf o systemau drilio laser pen deuol gyda thechnoleg lleoli trawst cam-ac-ailadrodd. Mantais y rheolydd pell laser cam-ac-ailadrodd ei hun yw ystod addasu mawr y parth (hyd at (50 X 50) μm). Yr anfantais yw bod yn rhaid i'r teleconverter laser gael ei gamu dros gae sefydlog a bod y gofod rhwng y ddau ddril yn sefydlog. Mae'r pellter rhwng dau ddril rheolydd pell laser pen deuol nodweddiadol yn sefydlog (tua 150 μm). Ar gyfer gwahanol feintiau paneli, ni ellir ffurfweddu driliau pellter sefydlog yn y ffordd orau bosibl i gwblhau'r llawdriniaeth yn ogystal â driliau bylchu rhaglenadwy.
Mae systemau drilio laser pen deuol heddiw ar gael mewn ystod eang o feintiau a pherfformiadau ar gyfer gweithgynhyrchwyr PCB ar raddfa fach yn ogystal ag ar gyfer gweithgynhyrchwyr PCB cyfaint uchel.
Defnyddir alwminiwm ocsid ceramig wrth gynhyrchu byrddau cylched printiedig oherwydd ei gysonyn dielectrig uchel. Fodd bynnag, oherwydd ei fregusrwydd, mae'r broses drilio sy'n ofynnol ar gyfer gwifrau a chynulliad yn anodd gydag offer safonol, gan fod yn rhaid lleihau straen mecanyddol, sy'n beth da ar gyfer drilio laser.Rangel et al. (1997) ar gyfer swbstradau alwmina, yn ogystal ag ar gyfer swbstradau alwmina wedi'u gorchuddio ag aur ac angorau, mae'n bosibl drilio gan ddefnyddio laser QNd:YAG wedi'i diwnio. Fe wnaeth y defnydd o laser pwls byr, ynni isel, pŵer brig helpu i osgoi difrod i'r sampl gan straen mecanyddol a chynhyrchodd dyllau trwodd o ansawdd uchel gyda diamedrau o lai na 100 μm. Defnyddir y dechnoleg hon yn llwyddiannus mewn mwyhaduron microdon swn isel yn yr ystod amledd 8 - 18 GHz.
Nd: Mae technoleg laser YAG wedi'i defnyddio i brosesu tyllau dall a thyllau mewn ystod eang o ddeunyddiau. Ymhlith y rhain mae drilio tyllau peilot mewn laminiadau polyimide wedi'u gorchuddio â chopr gydag isafswm diamedr twll o 25 micron. Wrth ddadansoddi'r gost cynhyrchu, y diamedr mwyaf darbodus a ddefnyddir yw 25-125 micron. Y cyflymder drilio yw 10,000 twll/munud. Gellir defnyddio proses dyrnu laser uniongyrchol, diamedr twll o hyd at 50 micron. Mae wyneb mewnol y tyllau mowldio yn lân ac yn rhydd o garboneiddio a gellir ei blatio'n hawdd. Gall yr un peth hefyd fod yn y drilio lamineiddio copr-clad PTFE trwy dyllau, y diamedr twll lleiaf o 25 micron, y diamedr mwyaf darbodus a ddefnyddir ar gyfer 25-125 micron. Cyflymder drilio yw 4500 tyllau / mun. Nid oes angen rhag-ysgythru ffenestri. Mae'r tyllau canlyniadol yn lân ac nid oes angen gofynion prosesu arbennig ychwanegol arnynt.
