UV激光加工系統柔性電路板以及薄型PCB激光鉆孔與切割的首選

來源:PCB工藝技術    關鍵詞:激光打孔, PCB, 激光切割,    發布時間:2018-12-20

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對于電路板行業的激光切割或者鉆孔,只需幾瓦或十多瓦的UV 激光即可,無需千瓦級別的激光功率,在消費類電子產品、汽車行業或機器人制造技術中,柔性電路板的使用變得日趨重要。由于UV激光加工系統具有柔性的加工方式、高精度的加工效果以及靈活可控的加工過程,因而成為了柔性電路板以及薄型PCB激光鉆孔與切割的首選。

圖1:CO2激光(左)與 UV 激光(右)的切割槽比較。UV 激光產生熱效應較小,其切割邊沿干凈、整齊。

如今,激光系統配置的長壽命激光源已基本接近免維護,在生產過程中,激光等級為1級,安全無需其他保護裝置。LPKF激光系統配備吸塵裝置,不會造成有害物質的排放。加上其直觀易操作的軟件控制,使得激光技術正在取代傳統機械工藝,節省了特殊刀具的成本。

CO2激光還是UV 激光?

例如PCB分板或切割時,可以選擇波長約為10.6μm 的 CO2 激光系統。其加工成本相對較低,提供的激光功率也可達數千瓦。但是它會在切割過程中產生大量熱能,從而造成邊緣嚴重碳化。

UV 激光波長為355 nm。這種波長的激光束非常容易光學聚焦。小于20瓦激光功率的UV 激光聚焦后光斑直徑只有20μm – 而其產生的能量密度甚至可媲美太陽表面。

UV 激光加工的優勢

UV 激光尤其適用于硬板、軟硬結合板、軟板及其輔料的切割以及打標。那么這種激光工藝究竟有哪些優點呢?

在SMT行業的電路板分板以及PCB行業的微鉆孔等領域,UV 激光切割系統展現出極大的技術優勢。 根據電路板材料厚度的不同,激光沿著所需的輪廓一次或者多次切割。材料越薄,切割的速度越快。如果累積的激光脈沖低于穿透材料所需的激光脈沖,只會在材料表面上出現劃痕;因此,可以在材料上進行二維碼或者條形碼的打標,以便后續制程的信息追蹤。


圖2:一個基板多個元器件,即使緊貼線路也可安全分板。


UV激光的脈沖能量僅在材料上作用微秒級的時間,在切口旁的幾微米處,已無明顯熱影響,因此無需考慮其產生的熱量對元件造成的損壞。靠近邊緣的線路和焊點完好無損,無毛刺。

此外,LPKF UV激光系統集成CAM 軟件可直接導入從CAD中導出的數據,對激光切割路徑進行編輯,形成激光切割輪廓,選擇適用于不同材料的加工參數庫,就可以直接激光加工。該激光系統既適合大批量的量產加工,也適用于試樣生產。

鉆孔應用

電路板中的通孔用于連接雙面板的正反面間線路,或用于連接多層板中任意層間線路。為了其導電,需要在鉆孔后將孔壁鍍上金屬層。如今采用傳統的機械方法已經無法滿足鉆孔直徑越來越小的要求:盡管提高了主軸轉速,但精密鉆孔刀具的徑向速度會因直徑太小而降低,甚至無法完成要求的加工效果。另外,從經濟層面考慮,易于磨損的刀具耗材也是一個限制性因素。

針對柔性電路板的鉆孔,LPKF公司研發了一種新型的激光鉆孔系統。LPKFMicroLine 5000激光設備配有533mm x 610 mm的工作臺面,可以卷對卷的自動化作業。鉆孔時,激光可以先從孔的中心出發切出微孔輪廓,這比普通方法更為精確。系統可以在高徑深比的情況下,在有機或非有機的基板上鉆制最小直徑為20μm的微孔。柔性電路板、IC基板或HDI電路板都非常需要這樣的精度。

半固化片切割

在電子組件制造過程中,哪些情況要求切割半固化片材料?早在初期,半固化片材料就已經被應用于多層電路板中。多層電路板中的各個電路層通過半固化片的作用被壓合在一起;根據電路設計,一些區域的半固化片需要事先切割開窗然后被壓合。

圖3:通過激光工藝可以在敏感的覆蓋層上形成精確的輪廓。


類似的過程也適用于FPC覆蓋膜。覆蓋膜通常由聚酰亞胺以及厚度為25μm或12.5μm的膠層構成,且容易變形。單個區域(例如焊盤)無需覆蓋膜遮蓋,以便后期進行裝配、連接等工作。

這種薄性材料對于機械應力非常敏感——靠非接觸式的激光加工可以輕松完成。同時,真空吸附臺能夠很好固定其位置,保持其平整度。

軟硬結合板加工

在軟硬結合板中,將剛性PCB與柔性PCB壓合一起形成多層板。壓合過程時,柔性PCB上方并沒有和剛性PCB壓合粘接在一起,通過激光定深切割把覆蓋在柔性PCB上面的剛性蓋子切割、分離,留下柔性部分,形成軟硬結合板。

這樣的定深加工同樣適用于多層板中表面嵌入集成元件的盲槽加工。UV激光會精確切割從多層電路板中分離出來的目標層的盲槽。在該區域內,目標層與其上面所覆蓋的材料不可形成連接。

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