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技术专栏

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激光精细打孔在PCB线路板上的应用
2021-02-01
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01 激光精细打孔VS PCB线路板

随着我国制造业不断从制造向智造转型升级,高附加值、高技术壁垒等更高端的精细加工成为了重要的发展方向。在高精细加工需求不断增加的同时,相关的精细加工技术也随之快速发展,其中,激光精细加工技术在市场上便获得了越来越多的认可和关注。

作为激光精细加工的重要分支之一,激光精细打孔在PCB行业应用较为广泛,与传统的PCB打孔工艺相比,激光在PCB行业上不仅加工速度快,还可实现传统设备无法实现的2μm以下的小孔、微孔及隐形孔的钻孔,这更加迎合了PCB市场上的需求!

PCB称为印刷线路板,是电子行业中重要的器件,作为连接元器件的重要载体,支撑着电子行业的发展。大部分电子产品都离不开PCB线路板的应用。因此,激光精细打孔在PCB行业上成为了市场加工的主流应用。通过CO2激光或紫外激光对PCB电路板打孔,可以高速钻盲孔、通孔,这种方式的加工效率高、效果好。

PCB行业的发展逐渐带动了激光精细技术的发展,给激光加工行业,尤其是激光钻孔行业带来了更多的发展机会! 

02 激光精细打孔在PCB线路板上的主要应用

近几十年来,随着制造行业的不断发展,电子产品的小型化,高速化,对电路板提出了越来越高的要求,而提高电路板小型化的重点在于越来越窄的线宽和分歧层面线路之间越来越小的微型过孔。印制电路板慢慢从单层发展到双面板、多面板、多层板挠性板,也不断缩小体积,提高性能,想着高密度、高精度、微孔化、小间距和高可靠性方向发展,其中各种各样作用的孔尺寸也倾向小孔径发展。

目前,PCB行业逐渐朝着轻薄化、高集成化、高精度化方向发展,传统的工艺存在边缘有毛刺、有粉尘、有应力、有震动、无法加工曲线等不同的问题。在PCB领域中,激光技术的应用优势逐渐凸显出来。其优势在于非接触式加工无应力,不会使板子变形;不会产生粉尘;可加工带有元器件PCB板;可对任意图形进行加工。

在PCB生产制造过程中,钻孔是其中一道很重要的工序,而PCB板对于孔的要求也非常高,随着科技发展,激光技术应用的不断发展,激光钻孔已经是目前PCB生产工艺必不可少的一环。

激光钻孔的特点:

线路板上的微孔制作问题以及线路板成型问题作为激光加工的热点不仅在中国,更是在国外产生了轰动,激光加工凭借其优越性带来了巨大的利益。激光钻孔技术也因激光具有高相干性、高方向性、高亮度、高单色性等特性,显现除了机械钻孔无法比拟的优势。激光束能量密度高,操作速度快,而且对于没有接受辐射的部位不会产生太大影响。热影响的区域小,使工件受热产生出来的变形最小;激光束作为一种非常方便灵活的加工方法,可以用来变换、导向、聚焦方向,可用于配合数控系统,加工各种各样的工件,提高了加工质量和生产效率。

在PCB板制作流程的钻孔工序中,有两种激光技术可用于电路板激光精细钻孔:

1、CO2激光波长在远红外线波段内

2、紫外线激光波长在紫外线波段内。

CO2激光加工是目前PCB钻孔中应用较为广泛的一种激光加工方式。其操作原理是:CO2气体在功率提高和保证放电时间不变的情况下,能够生成实用脉冲式红外激光,它具有穿透性,能够穿透绝大多数的有机物材料。CO2激光应用在印制线路板的产业微通孔制作中,需要微通孔直径大于100μm(Raman,2001)。关于这些大孔径孔的制作,CO2激光具有很高的生产力,这是由于CO2激光制作大孔所需的冲孔时刻十分短。紫外线激光技能广泛应用在直径小于100μm的微孔制作中,随着微缩线路图的运用,孔径乃至可小于50μm。

紫外激光技术一般是通过激光器进行技术加工,通过使用有时被称为“冷消融”的工艺,紫外激光器的光束会产生一个缩小的热影响区,可以将冲缘加工、碳化以及其它热应力的影响降至最低。

采用紫外激光器小型光束尺寸和低应力属性的应用是钻孔,包括贯穿孔、微孔和盲埋孔。紫外激光器系统通过聚焦垂直波束径直切割穿透基板来钻孔。依据所使用的材料,可以钻出小至10μm的孔。

紫外激光器在进行多层钻孔时尤为有用,多层PCB使用复合材料经热压铸入在一起。这些所谓的“半固化”会发生分离,特别是在使用温度更高的激光器加工后。

紫外线激光技能在制作直径小于80μm的孔时产量十分高。因而,为了知足日益添加的微孔生产力的需要,很多线路板厂家现已开始引入双头激光钻孔体系。以下等于当今市场用双头激光钻孔体系的三种首要类型:

1)双头紫外线钻孔体系;

2)双头CO2激光钻孔体系;

3)棍合激光钻孔体系(CO2和紫外线)。

一切HDI PCB板制作流程中的此类钻孔体系都有其自身的优点和缺陷。激光钻孔体系可以简略地分红两种类型,双钻头单一波长体系和双钻头双波长体系。不论是哪种类型,都有两个首要有些影响钻孔的才能:

1)激光能量/脉冲能量;

2)光束定位体系。

激光脉冲的能量和光束的传递功率决议了钻孔时刻,钻孔时刻是指激光钻孔机钻一个微通孔的时刻,光束定位体系决议了在两个孔之间移动的速度。这些要素一起决议了激光钻孔机制作给定需要的微通孔的速度。双头紫外线激光体系最适于用在集成电路中小于90μm的钻孔,一起其纵横比也很高。双头CO2激光体系运用的是调Q射频鼓励CO2激光器。这种体系的首要优点是可重复率高(到达了100kHz)、钻孔时刻短、操纵面宽,只需要射很少几下就可以钻一个盲孔,然而其钻孔质量会比较低。

03 应用案例

1、大族激光

激光钻孔设备

采用高精度的检测设备激光干涉仪,对装配制程中的重要和关键几何运动精度进行精密检测、严格把关;对整机的高速运动精度进行细微准确的动态补偿,利用激光干涉仪的超高精密度和对非理想环境进行空气温度、材料温度、湿度、气压补偿,保持1.1ppm的系统精度能力,为整机最终获得高的钻孔精度提供了可靠的保证。

根据PCB钻孔机涉及多个学科的特点,构建PCB钻孔机数字化样机开发系统,在设计的阶段采用多学科联合设计与仿真,对产品的功能与性能作校核与检验,使产品的性能达到设计指标,解决各个学科之间的冲突与干涉,使其达到最佳耦合,这将大幅度缩短产品开发周期,明显提高产品质量和系统性能。

激光钻孔设备

2、  超越激光

UV紫外激光打孔机

设备特点:

1、适用于柔性板(FPC)覆盖膜(CVL)软硬结合板(RF)打通孔、盲孔;

2、软件权限分三级管理,日记功能,飞行钻孔技术。

3、可定制RTR自动上下料系统。

UV紫外激光打孔机

3、德龙激光

激光精细加工设备

设备型号:AS-5680,本设备是利用激光对各种材料进行异形切割,钻孔,刻蚀等多种形式的加工处理平台。

 

激光精细加工设备

4、先导激光

激光快速打孔

设备优势:

采用多款激光器配合多轴超快振镜加工,超大幅面联动控制

采用最新激光加工技术,产能效率提升一倍,最大加工效率20000孔/秒

最小孔径10μm,光束整形大小可变,小孔边缘整齐光滑,无热效应、毛刺等现象

CCD视觉预扫描,mark点、轮廓定位,XY平台拼接精度≤±3μm

全自动上下料系统,无人操作

应用领域:

HDI、PCB、FPC行业钻孔、盲孔

陶瓷、玻璃等硬脆材料钻孔

半导体微电子行业TSV工艺微细钻孔

聚合物薄膜、特种金属钻

 

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