Solid UV laser source and FPC industry

 

Flexible Printed Circuits (FPC) can realize diverse designs that cannot be realized by traditional rigid circuit boards. For example, fabricating circuits on flexible materials enables new and challenging applications, including a variety of multilayer functions and solutions for the space, telecommunications, and medical industries.

 

The current trend in the FPC industry is toward miniaturization, as designers find ways to reduce circuit size while eliminating factors that limit mounting density or the distance between circuits on a circuit board. Meeting these requirements often requires arbitrary shaping, but the basic square circuit is too elastic to meet the requirements of many modern applications.

ультрафиолетовый лазер  | зеленый лазер  | Ультрафиолетовые лазеры  | ультрафиолетовый лазер dpss  | наносекундный лазер  | УФ лазерный источник  | Твердотельные лазеры

Эти требования к конструкции представляют собой проблемы, в том числе вопросы разделения или процесса удаления схем с платы. Как можно точно разрезать меньшие произвольные схемы с высокой плотностью монтажа, не повреждая компоненты или саму схему? Материалы гибких схем уникальны тем, что даже малейшее воздействие на схему во время резки может привести к ее повреждению.

 

Во избежание этого повреждения разнообразие конструкций ограничено. Буферное пространство вокруг каждого выреза должно быть учтено при проектировании, что означает, что ширина выреза будет шире, чем необходимо, компоненты нельзя размещать близко к краю платы или близко друг к другу, а формирование не может быть таким сложным, как нужный. Без жизнеспособных решений этих типов проблем эти ограничения могут заглушить инновации, поскольку неудовлетворительное разделение становится основным соображением при проектировании.

 

Автоматическая резка печатных плат (маршрутизация), а также традиционные механические методы разделения панелей, такие как штамповка, приводят к большой ширине реза и чрезмерным нагрузкам для сложных гибких схем. Даже метод лазерной резки CO2 неудовлетворителен в этом отношении, так как он создает большую площадь термического воздействия.

 

Тем не менее, когда дело доходит до разделения панелей FPC, появилась технология, позволяющая решить эту проблему: резка с помощью УФ-лазера. Этот метод устраняет физическую нагрузку механического процесса и значительно снижает тепловую нагрузку УФ-лазера на СО2, отвечая тенденциям дизайна, описанным выше. Изучение различных факторов покажет, почему УФ-лазерная резка стала одним из вариантов, когда речь идет о резке гибких схем.

 

Напряжение контура и ширина реза

 

Все методы гибкой резки создают некоторую нагрузку на печатную плату, но существуют различия в типе создаваемой нагрузки и степени, в которой нагрузка влияет на схему. При рассмотрении вышеупомянутого метода расщепления на гибкую печатную плату может быть два вида нагрузки: механическая нагрузка или тепловая нагрузка.

 

Механическое напряжение возникает, когда используются механические методы разделения, такие как штамповка или фрезерование. Последствия механического воздействия на гибкие схемы включают: заусенцы, деформацию и повреждение компонентов схемы. Эти эффекты очень серьезны для гибких материалов. Например, штамповка — это процесс с высокой ударной нагрузкой, который вызывает вибрацию цепей и повреждает компоненты, а также требует значительного буферного пространства для резки. При штамповке и фрезеровании типичная ширина разреза FPC составляет 1 мм, но эта ширина слишком велика для многих сложных, случайных гибких схем. Такие широкие вырезы могут привести к уменьшению плотности монтажа или уменьшению количества схем, устанавливаемых на плату. В то время, когда гибкие печатные схемы становятся меньше и компактнее, возникает вопрос технологии и стоимости.

 

Пользователи обратились к лазерной резке, потому что механические методы резки не соответствовали критериям гибкости конструкции, но оказывали другое влияние на схему: термическое напряжение. Эффект термического напряжения сильно отличается от эффекта механического напряжения. Лазерный луч не имеет физического контакта со схемой. По этой причине лазерная резка может быть более точно описана как лазерная абляция. Наиболее распространенными последствиями термического напряжения являются поджог и неравномерная ширина пропила. Однако эти эффекты более характерны для систем с импульсным CO2-лазером. Эти системы оснащены источниками питания с высокой плотностью энергии и лазерами с длинами волн в более теплом, более поглощающем инфракрасном спектре. Напротив, УФ-лазерные системы оснащены холодными УФ-лазерами, работающими на более низких уровнях энергии, чтобы свести к минимуму эффекты теплового стресса.

 

На рисунках 2 и 3 показана резка полиимидной плиты Kapton толщиной 125 мкм с использованием CO2-лазера и УФ-лазера соответственно. Размер пучка обоих лазерных источников составлял 20 мкм. В этом случае высокоэнергетический CO2-лазер производит очень горячие разрезы, а напряжение, прикладываемое к материалу, вызывает сильное подгорание и деформацию. Вследствие напряжения эффективная ширина пропила увеличивается до 120 мкм. Хотя эта цифра намного уже, чем ширина пропила в 1 мм при механическом методе резки, пропил получается неровным и некачественным.

 

Рис. 2. Полиимидная плита Kapton толщиной 125 мкм, вырезанная лазерной системой CO2.

 

Рис. 3. Полиимидный материал Kapton толщиной 125 мкм, вырезанный УФ-лазерной системой.

 

При резке того же материала с помощью УФ-лазерной системы тепловая энергия снижается, что приводит к «холодному» резу (также известному как холодная абляция), в результате чего получается разрез почти без напряжения с шириной разреза 30 мкм и гладкими вертикальными режущими кромками. . Снижение напряжения, прикладываемого к контурам, имеет решающее значение для резки полиимида и других гибких материалов. Из-за низкой мощности УФ-лазерная резка может максимально обеспечить целостность резки FPC, сохраняя ее чистоту и прямоту.

 

Применение технологии

 

Лазерные УФ-системы способны резать практически любой материал схемы, независимо от того, гибкие они или нет. Обычные гибкие материалы включают полиимид (например, Kapton), ПЭТ-материалы (например, Akaflex) и композитные материалы (например, Pyralux). УФ-лазерные системы также могут обрабатывать практически любой жесткий материал в жестко-гибких приложениях. Общие области применения включают FR4 и другие эпоксидные промежуточные слои, материалы Rogers, керамику, ПТФЭ, алюминий и медь. Коническая форма УФ-лазерного луча означает, что чем глубже вы входите в материал, тем шире будет разрез. Типичная ширина пропила составляет от 25 до 50 мкм. Первоклассная УФ-лазерная система имеет повторяемость ±4 мкм, что обеспечивает максимальную точность при проектировании разрезов. Скорость резки ультрафиолетовым лазером зависит от обрабатываемого материала. Приложение Kapton, показанное на рис. 3, со скоростью резки 95 мм/с, примерно в 2-3 раза быстрее, чем фрезерование, при этом устраняются вредные напряжения, связанные с другими гибкими методами резки. Учитывая другие функции систем УФ-лазерной резки, такие как резка крышек, сверление, сверление, травление поверхности, неудивительно, что рыночный спрос на УФ-лазерные системы в последние годы быстро вырос.

 

соответствовать тенденциям

 

Разработчики гибких схем извлекают выгоду из технологии УФ-лазера для создания самых сложных случайных конструкций. Поскольку инновации больше не ограничены технологиями, они могут выйти за пределы формы и размера традиционных схем.

 

Благодаря узким и чистым разрезам, обрабатываемым УФ-лазерной системой, компоненты схемы можно размещать ближе друг к другу и ближе к краю схемы. Кроме того, УФ-лазерная резка может обеспечить максимальную плотность монтажа и уменьшить пространство моста между схемами, что дает больший потенциал для разработки печатных плат. С появлением УФ-лазера резка гибких контуров стала проще. В дополнение к разнообразию применений, уменьшенная нагрузка на доску, узкая ширина пропила и прецизионная обработка делают УФ-лазерную резку правильным выбором для гибкого решения для резки.