Като ключов компонент на електронните устройства, прецизността и ефективността на производствените процеси на печатни платки влияят пряко върху производителността и качеството на електронните продукти. С непрекъснатото развитие на електронните продукти към миниатюризация и висока производителност, бяха поставени по-високи изисквания за проектиране и производство на печатни платки. Сред тях,сондажна технологияе важна част от производството на печатни платки и традиционното механично пробиване постепенно не може да отговори на все по-строгите изисквания. Технологията за лазерно пробиване, със своите уникални предимства, става все по-важна в производството на печатни платки.
1, Принципи на технологията за лазерно пробиване
Лазерното пробиване, известно още като лазерно пробиване, се основава на принципа на използване на високата енергия и високо фокусиращите свойства на лазерите. Лазерът генерира високо-енергиен лазерен лъч, който се фокусира върху определена позиция на печатната платка чрез система от лещи. Когато високо{3}}енергиен лазерен лъч се облъчи върху печатна платка, материалът в облъчената позиция незабавно абсорбира лазерната енергия, причинявайки рязко повишаване на температурата и бързо топене или дори газификация на материала, което води до образуване на дупки. Този без{5}}контактен метод на обработка избягва механичното напрежение и проблемите с износването, причинени от контакта между свредлото и материала при механично пробиване.
Има два основни механизма за взаимодействие между лазер и материали: фототермична аблация и фотохимична аблация. Фототермалната аблация се отнася до непрекъснатото поглъщане на високо-енергиен лазер от обработения материал, който се нагрява до разтопено състояние за много кратък период от време. Температурата продължава да се покачва, което води до изпаряване на материала и евентуално изпаряване, образувайки микропори. А фотохимичната аблация се дължи на високата енергия (над 2 eV) на фотоните от лазери с къса дължина на вълната, които могат да разрушат дългите молекулни вериги на органичните материали, превръщайки ги в частици и отделяйки ги от обработващия материал. При непрекъснато външно лазерно въздействие материалът на субстрата непрекъснато излиза, за да образува микропори. При реалното лазерно пробиване на печатни платки тези два механизма често съществуват едновременно и специфичният механизъм зависи от фактори като дължина на вълната, енергия и свойства на материала на лазера.
2, Предимствата на технологията за лазерно пробиване
(1) Висока точност
Лазерното пробиване може да постигне изключително малка апертура и висока точност на позицията на отвора, като отворът обикновено е толкова малък, колкото десетки микрометри, а отклонението в позицията на отвора се контролира в много малък диапазон. В сравнение с традиционното механично пробиване, лазерното пробиване има значителни предимства по отношение на точността, което може да отговори на изискванията на съвременното високо-плътно окабеляване на печатни платки, да гарантира точността и стабилността на връзките на веригата и значително да подобри производителността и надеждността на печатните платки.
(2) Малък отвор, който може да се обработва
С тенденцията на миниатюризация в електронните продукти, има нарастващо търсене на по-малки отвори на печатни платки. Технологията за лазерно пробиване може лесно да пробие малки отвори с минимален диаметър от 2 mil (0,002 инча), докато механичното пробиване постига минимален диаметър от около 6 mil (0,006 инча). Възможността за обработка на малки отвори предоставя възможност за миниатюризиран дизайн на печатни платки, което позволява на електронните продукти да интегрират повече функции в по-малко пространство.
(3) Безконтактна обработка
Благодарение на без{0}}контактния метод, използван при лазерно пробиване, се избягват физическото триене и контактното налягане между свредлото и материала на печатната платка, което няма да причини механични повреди на платката и ефективно ще намали появата на проблеми като деформация на платката и пукнатини. Това е особено важно за печатни платки, които са относително меки или изискват изключително висока точност на обработка, което може значително да подобри степента на добив на продуктите.
(4) Бърза скорост на обработка
Въпреки че лазерното пробиване може да няма абсолютно предимство по отношение на времето за обработка на един отвор в сравнение с механичното пробиване, неговите характеристики като липсата на необходимост от смяна на свредлото и бързото позициониране значително подобряват общата ефективност на обработката при групова обработка. И с непрекъснатото развитие на лазерната технология, скоростта на лазерното пробиване също непрекъснато се увеличава, което може да отговори на нуждите на широко{1}}мащабното производство.
(5) Висока гъвкавост
Лазерното пробиване може да се използва за обработка на печатни платки с различни сложни форми и материали, независимо дали става дума за твърди медни -ламинати или гъвкави полиимидни филми, то може лесно да се справи с тях. Междувременно, чрез регулиране на параметрите на лазера, като мощност, ширина на импулса, честота и т.н., дълбочината и диаметърът на сондажа могат да бъдат гъвкаво контролирани, за да отговарят на различни изисквания за проектиране.
3, Видове лазерно сондажно оборудване
В индустрията за производство на печатни платки често използваното лазерно пробивно оборудване се разделя главно на две категории въз основа на различните източници на светлина: UV наносекундни лазерни пробивни машини с дължина на вълната 355 nm и CO₂ пробивни машини с дължина на вълната 9400 nm.
(1) UV наносекундна лазерна пробивна машина
Механизмът на пробиване на UV наносекундна лазерна пробивна машина е главно фотохимична аблация. Високо{1}}енергийните фотони на неговия лазер с къса дължина на вълната могат ефективно да разрушат молекулярните вериги на органичните материали. По време на процеса на пробиване има малка реакция на термична аблация и се произвеждат много малко карбиди, което прави процеса на предварителна-обработка на пореста мед много прост. Освен това устройството може директно да отстранява медно фолио без необходимост от допълнителна предварителна-обработка преди пробиване. Това устройство е подходящо за ситуации, при които качеството на стената на отвора е изключително високо и има изискване за липса на остатъци от карбонизация вътре в отвора, като например при производството на печатни платки на някои електронни продукти от висок клас, като дънната платка на смартфони и таблети.
(2) CO ₂ бормашина
Механизмът за пробиване на CO ₂ пробивна машина е главно фототермична аблация. Обработеният материал бързо се топи и изпарява, за да образува микропори след непрекъснато поглъщане на високо-енергиен лазер. Поради процеса на фототермична аблация ще има остатъци от карбид по стената на отвора, така че е необходима предварителна-обработка преди и след пробиването. Пробивната машина за CO ₂ обикновено използва ултра-тънко медно фолио за директна аблация (като 12um базова мед, която обикновено трябва да бъде намалена до 9um) и нейната скорост на пробиване е по-добра от пробиването с UV лазер. Подходящ е за пробиване на печатни платки, съдържащи материали от фибростъкло в диелектричния слой и се използва широко в производството на някои обикновени електронни продукти и промишлени платки за управление.
4, Процес на лазерно пробиване
(1) Предварителна подготовка
Подготовка на печатна платка: Уверете се, че материалът, дебелината, дебелината на медното фолио и други параметри на печатната платка отговарят на изискванията за проектиране и извършете повърхностно почистване на платката, за да премахнете примеси като масло и прах, за да осигурите ефективното взаимодействие между лазера и материалите.
Отстраняване на грешки в оборудването: Въз основа на параметрите на печатната платка и изискванията за пробиване, отстранете грешките в оборудването за лазерно пробиване и задайте подходящи параметри като мощност на лазера, ширина на импулса, честота, скорост на пробиване, фокусно разстояние и т.н. В същото време проверете дали системата за оптичен път, охладителната система, системата за управление и т.н. на оборудването работят нормално.
(2) Процес на пробиване
Позициониране: Използвайки системата за позициониране на устройството, поставете точно печатната платка върху работната маса и определете позицията на пробиване според изискванията на дизайна. Съвременното лазерно сондажно оборудване обикновено е оборудвано с високо-прецизни системи за визуално позициониране, които могат бързо и точно да идентифицират маркираните точки на печатната платка, да постигнат автоматично позициониране и да подобрят точността на пробиването.
Пробиване: Стартирайте лазера и лазерният лъч ще пробие дупки в печатната платка според предварително зададените параметри и път. По време на процеса на пробиване могат да се използват единични или множество методи за пробиване според различните изисквания на процеса. За някои по-дълбоки дупки или ситуации, при които се изисква високо качество на стената, може да се наложи многократно пробиване, постепенно задълбочаване всеки път, за да се гарантира качеството на дупката.
(3) Последваща обработка
Почистване: След пробиване ще има остатъци от разтопен материал и отломки, останали по повърхността и вътре в отворите на печатната платка, които трябва да бъдат почистени. Обикновено се използват ултразвуково почистване, химическо почистване и други методи за потапяне на печатната платка в почистващ разтвор. Чрез вибрациите на ултразвукови вълни или действието на химически реагенти, остатъците и отломките се отстраняват, за да се гарантира чистотата на дупките.
Тестване: Извършете цялостна проверка на печатната платка след пробиване, включително размер на отвора, точност на позицията на отвора, качество на стената на отвора и други аспекти. Често използваните методи за откриване включват откриване с микроскоп, откриване с електронен сканиращ микроскоп, автоматично оптично откриване и др. Чрез тестване проблемите, които възникват по време на процеса на пробиване, като отклонение на отвора, отклонение в позицията на отвора, грапава стена на отвора, остатък и т.н., могат да бъдат открити своевременно и съответно коригирани и подобрени.
Обработка на перфорация: За дупки, които изискват електрическа връзка, върху стената на дупката се отлага слой метал, като мед, за да направи дупката проводима. Лечението с перфорация обикновено приема метода на химическо медно покритие или галванично покритие на мед. Първо се извършва химическо медно покритие върху стената на отвора, за да се образува тънък проводящ слой, а след това медният слой се удебелява допълнително чрез галванично покритие на мед, за да отговори на изискванията за електрически характеристики.
Технологията за лазерно пробиване на печатни платки, като ключова технология в съвременното електронно производство, разчита на своята висока прецизност