UV DPSS 激光器在PCB 制作中的优势

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激光加工的一个庞大且不断增长的市场是 PCB 制作。传统上该市场使用二氧化碳和准分子激光器,但愈来愈多地转向 UV DPSS 激光器。向 UV DPSS 激光技术的迁徙是由多个因素驱动的,比如,要求激光加工可以以更加高精准度和密度实现更加小的特加工面积,UV 波长可以高品质加工好多种类别的材料。另外, UV DPSS 激光器的生产花费和购买花费正在降落。

Spectra-Physics Talon? UV 产品系列(如图 1 所示)由具备纳秒脉冲宽度的工业 UV 激光器构成。Talon 产品系列通用性高,有好多种功率、能量和脉冲重复频次(PRF)建设。比如,15 W UV Talon 在 50 kHz PRF 下提供 300 μJ 的高脉冲能量,可在较厚的材料(如 FR4 刚性 PCB)中加工更加大的面积。另外一方面,20 W UV Talon 具备比较低的最大脉冲能量,但是在非常高的 PRF 下保持较高的输出功率程度。这些参数非常合适于以紧聚焦光束加工较薄的材料,而且可以实现高速、高辩白率的加工。

UV DPSS 激光器在PCB 制作中的优势

图 1 Spectra-Physics Talon? 紫外纳秒激光器

伴随着电子元件体积的缩小和特性和功能的提升,对安装电子元件的小而薄的柔性 PCB 的需求正在快速增长。柔性PCB 普遍使用厚度为几微米至几十微米的材料层制成。使用的材料包括铜(Cu)箔、聚酰亚胺(PI)板和可以产生各种层压结构的黏合剂。一种典型的柔性 PCB 材料由层压在两个类似厚度的 Cu 箔之间的 12 μm 厚 PI 层构成。在柔性 PCB 制作中,激光技术可能包括盲孔和通孔 钻孔、直线和波状表面切割,乃至 2D 图案产生。考虑到Talon UV 激光器的高功率和高 PRF,MKS 已可以优化各种高速技术,用在柔性 PCB 材料。

UV DPSS 激光器在PCB 制作中的优势

图 2 使用 Spectra-Physics Talon UV 纳秒激光器在柔性 PCB 中钻通孔的剖面图。柔性 PCB 层为 Cu/PI/Cu 层压板。通孔以 80 μm 直径环锯切割。得到的平均毛刺高度小于 2 μm。

经过优化扫描速度和 PRF 在材猜中可实现恰当的光斑重迭,有可能在高速下实现高品质切割和钻孔特性和功能。Talon 激光器在高 PRF 下的高平均功率可以在高达几百 kHz 的条件下提供足够的脉冲能量来烧蚀 Cu 材料。使用Talon 355-20 激光器可以工作在 500 kHz 的同时以超过 450 mm/s 的速度切割 Cu/PI/Cu 层压板。

如图 2 所示,切割品质非常好,毛刺最小,HAZ 也小。Talon UV 激光器还在相似的 Cu/PI/Cu 层压材猜中进行了盲孔的高速冲击钻孔测试。在这种状况下,中间 PI 层厚度加倍为 25 μm,加工直径开口小于 30 微米的高品质通孔,使用高重复频次, 可最大约束地缩短钻孔时间。使用工作在 300 kHz 的 Talon 激光器,钻每个孔只要要 20 个脉冲,这相当于每秒可钻孔 15,000 个。

薄 PI 膜也被广泛用在柔性 PCB 制作中,作为保护膜材料来保护电路免受卑劣环境的影响,相似于厚 PCB 制作中的焊接掩模。因为材料的强光学接收和随后的光融化,UV 波长对 PI 的高品质、高精准度加工是非常有效的。材料常用厚度为 12—25 μm,使用高 PRF、低能量激光源实现这些材料的最佳切割。Talon 序列激光器是满足这些要求的抱负选择,而且可实现大规模内各种切割速度。



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