PCB行業中的紫外激光加工應用

 來源：萬正科技   更新時間：2016/12/30   閱讀次數：2178

　　Fweek激光網訊：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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　PCB和FPC的高效分板

　　SMT后分板即切割多種電子元器件已被裝配的電路板，該工序已經處在生產鏈的末端。對于分板，可選擇不同的技術：對于通常用的PCB，優先考慮使用傳統的刀切、沖壓和輪廓銑削等工藝。對于較為復雜的電子線路以及薄型基板尤其是對機械應力、粉塵和尺寸偏差非常敏感的情況，則采用UV激光切割分板更有優勢。以下三個圖表從不同因素對這三種方法進行了評估。

　　圖4：分板方法比較：其他方法無法達到 UV激光器的分板質量。

　　對于完整輪廓的切割，德國LPKF公司會根據使用的不同激光源，建議切割材料厚度不超過1．6mm。針對某些較厚的材料，以及價格昂貴的裝配組件，優先考慮安全和質量層面，而切割時長則是其次。

　　圖5 ： 在 Tab－Cut 中，激光切割斷點分板。

　　切割斷點分板，激光系統會通過一個前面所述的加工過程切斷連接點。這個切割過程可緊挨靠近邊緣的元器件進行，對于較厚的電路板來說也是非常經濟的。

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