Als belangrijk onderdeel van elektronische apparaten hebben de precisie en efficiëntie van PCB-productieprocessen rechtstreeks invloed op de prestaties en kwaliteit van elektronische producten. Met de voortdurende ontwikkeling van elektronische producten in de richting van miniaturisatie en hoge prestaties, zijn er hogere eisen gesteld aan het ontwerp en de productie van printplaten. Onder hen,boor technologieis een belangrijk onderdeel van de pcb-productie en traditioneel mechanisch boren kan langzamerhand niet meer voldoen aan de steeds strengere eisen. Laserboortechnologie, met zijn unieke voordelen, is steeds belangrijker geworden bij de productie van printplaten.
1, Principes van laserboortechnologie
Laserboren, ook wel laserboren genoemd, is gebaseerd op het principe van het benutten van de hoge energie- en focusseringseigenschappen van lasers. De laser genereert een laserstraal met hoge-energie, die via een lenssysteem wordt gefocusseerd op een aangewezen positie op de printplaat. Wanneer een hoogenergetische laserstraal op een printplaat wordt gestraald, absorbeert het materiaal op de bestraalde positie onmiddellijk de laserenergie, waardoor een scherpe temperatuurstijging en snel smelten of zelfs vergassen van het materiaal ontstaat, wat resulteert in de vorming van gaten. Deze contactloze bewerkingsmethode vermijdt de mechanische spanning en slijtageproblemen die worden veroorzaakt door het contact tussen de boor en het materiaal bij mechanisch boren.
Er zijn twee hoofdmechanismen voor de interactie tussen laser en materialen: fotothermische ablatie en fotochemische ablatie. Fotothermische ablatie heeft betrekking op de continue absorptie van laser met hoge- energie door het verwerkte materiaal, dat in zeer korte tijd tot gesmolten toestand wordt verwarmd. De temperatuur blijft stijgen, waardoor het materiaal verdampt en uiteindelijk verdampt om microporiën te vormen. En fotochemische ablatie is te danken aan de hoge energie (meer dan 2 eV) van fotonen van lasers met korte golflengte, die de lange moleculaire ketens van organische materialen kunnen vernietigen, ze in deeltjes kunnen veranderen en ze los kunnen maken van het verwerkingsmateriaal. Onder voortdurende externe laseractie ontsnapt het substraatmateriaal voortdurend en vormt het microporiën. Bij daadwerkelijk pcb-laserboren bestaan deze twee mechanismen vaak naast elkaar, en het specifieke mechanisme hangt af van factoren zoals de golflengte, energie en materiaaleigenschappen van de laser.
2, De voordelen van laserboortechnologie
(1) Hoge precisie
Laserboren kan een extreem kleine opening en een hoge nauwkeurigheid van de gatpositie bereiken, waarbij de opening over het algemeen zo klein is als tientallen micrometers en de afwijking van de gatpositie binnen een zeer klein bereik wordt geregeld. Vergeleken met traditioneel mechanisch boren heeft laserboren aanzienlijke nauwkeurigheidsvoordelen, die kunnen voldoen aan de eisen van moderne printplaatbedrading met hoge -dichtheid, de nauwkeurigheid en stabiliteit van circuitverbindingen kunnen garanderen en de prestaties en betrouwbaarheid van pcb's aanzienlijk kunnen verbeteren.
(2) Bewerkbare kleine opening
Met de trend van miniaturisatie in elektronische producten is er een toenemende vraag naar kleinere openingen op printplaten. Met laserboortechnologie kunnen gemakkelijk kleine gaatjes worden geboord met een minimale diameter van 2 mil (0,002 inch), terwijl bij mechanisch boren een minimale diameter van ongeveer 6 mil (0,006 inch) wordt bereikt. De mogelijkheid om kleine openingen te verwerken biedt de mogelijkheid voor miniaturisatie van printplaten, waardoor elektronische producten meer functies in een kleinere ruimte kunnen integreren.
(3) Contactloze verwerking
Dankzij de contactloze methode die bij laserboren wordt gebruikt, worden fysieke wrijving en contactdruk tussen de boor en het printplaatmateriaal vermeden, waardoor er geen mechanische schade aan de plaat ontstaat en het optreden van problemen zoals plaatvervorming en scheuren effectief wordt verminderd. Dit is vooral belangrijk voor pcb-materialen die relatief zacht zijn of een extreem hoge verwerkingsnauwkeurigheid vereisen, wat de opbrengst van producten aanzienlijk kan verbeteren.
(4) Snelle verwerkingssnelheid
Hoewel laserboren misschien geen absoluut voordeel heeft wat betreft de verwerkingstijd voor een enkel gat in vergelijking met mechanisch boren, verbeteren de kenmerken ervan, zoals het niet nodig vervangen van de boor en de snelle positionering, de algehele verwerkingsefficiëntie bij batchverwerking aanzienlijk. En met de voortdurende ontwikkeling van lasertechnologie neemt ook de snelheid van laserboren voortdurend toe, wat kan voldoen aan de behoeften van grootschalige productie op grote schaal.
(5) Hoge flexibiliteit
Laserboren kan worden gebruikt om printplaten van verschillende complexe vormen en materialen te bewerken. Of het nu gaat om stijve, met koper-beklede laminaten of flexibele polyimidefilms, het apparaat kan ze gemakkelijk aan. Door de parameters van de laser aan te passen, zoals vermogen, pulsbreedte, frequentie, enz., kunnen de diepte en diameter van het boorgat flexibel worden geregeld om aan verschillende ontwerpvereisten te voldoen.
3, Soorten laserboorapparatuur
In de pcb-industrie wordt de veelgebruikte laserboorapparatuur hoofdzakelijk onderverdeeld in twee categorieën op basis van de verschillende lichtbronnen: UV-nanoseconde-laserboormachines met een golflengte van 355 nm en CO₂-boormachines met een golflengte van 9400 nm.
(1) UV-nanoseconde laserboormachine
Het boormechanisme van de UV-nanoseconde laserboormachine is voornamelijk fotochemische ablatie. De hoogenergetische fotonen van de kortegolflengtelaser kunnen de moleculaire ketens van organische materialen effectief vernietigen. Tijdens het boorproces vindt er weinig thermische ablatiereactie plaats en worden er zeer weinig carbiden geproduceerd, waardoor het voorbehandelingsproces van poreus koper zeer eenvoudig is. Bovendien kan het apparaat koperfolie direct verwijderen zonder dat er extra voorbehandeling- nodig is vóór het boren. Dit apparaat is geschikt voor situaties waarin de kwaliteit van de wand van het gat extreem hoog is en er geen carbonisatieresten in het gat mogen voorkomen, zoals bij de pcb-productie van sommige hoogwaardige elektronische producten, zoals het moederbord van smartphones en tablets.
(2) CO₂-boormachine
Het boormechanisme van de CO₂-boormachine bestaat hoofdzakelijk uit fotothermische ablatie. Het verwerkte materiaal smelt en verdampt snel en vormt microporiën na continue absorptie van hoog-energielasers. Als gevolg van het fotothermische ablatieproces zullen er carbideresten op de gatwand achterblijven, dus een voor-behandeling is vereist voor en na het boren. De CO₂-boormachine maakt meestal gebruik van ultra-dunne koperfolie voor directe ablatie (zoals 12um-basiskoper dat doorgaans moet worden teruggebracht tot 9um), en de boorsnelheid is beter dan die met UV-laserboren. Het is geschikt voor het boren van printplaten die glasvezelmaterialen in de diëlektrische laag bevatten en wordt veel gebruikt bij de vervaardiging van enkele gewone elektronische producten en industriële besturingsprintplaten.
4, Laserboorprocesstroom
(1) Voorbereidende voorbereiding
Voorbereiding van de printplaat: zorg ervoor dat het materiaal, de dikte, de dikte van de koperfolie en andere parameters van de printplaat voldoen aan de ontwerpvereisten en voer een oppervlaktereinigingsbehandeling uit op de printplaat om onzuiverheden zoals olie en stof te verwijderen, om de effectieve interactie tussen laser en materialen.
Foutopsporing van apparatuur: debug de laserboorapparatuur op basis van de parameters van de printplaat en de boorvereisten en stel de juiste parameters in, zoals laservermogen, pulsbreedte, frequentie, boorsnelheid, brandpuntsafstand, enz. Controleer tegelijkertijd of het optische padsysteem, het koelsysteem, het besturingssysteem, enz. van de apparatuur normaal werken.
(2) Boorproces
Positionering: Gebruik het positioneringssysteem van het apparaat om de printplaat nauwkeurig op de werkbank te plaatsen en de boorpositie te bepalen volgens de ontwerpvereisten. Moderne laserboorapparatuur is meestal uitgerust met zeer nauwkeurige visuele positioneringssystemen, die snel en nauwkeurig de gemarkeerde punten op de printplaat kunnen identificeren, automatische positionering kunnen bewerkstelligen en de nauwkeurigheid van het boren kunnen verbeteren.
Boren: Start de laser en de laserstraal boort gaten op de printplaat volgens de vooraf ingestelde parameters en pad. Tijdens het boorproces kunnen enkele of meerdere boormethoden worden gebruikt, afhankelijk van verschillende procesvereisten. Voor sommige diepere gaten of situaties waarin een hoge wandkwaliteit vereist is, kan het nodig zijn meerdere keren te boren, waarbij elke keer geleidelijk wordt dieper om de kwaliteit van het gat te garanderen.
(3) Verdere verwerking
Reiniging: Na het boren zullen er wat gesmolten materiaalresten en vuil achterblijven op het oppervlak en in de gaten van de printplaat, die moeten worden gereinigd. Meestal worden ultrasone reiniging, chemische reiniging en andere methoden gebruikt om de printplaat in een reinigingsoplossing onder te dompelen. Door de trilling van ultrasone golven of de werking van chemische reagentia worden resten en vuil verwijderd om de netheid van de gaten te garanderen.
Testen: Voer na het boren een uitgebreide inspectie van de printplaat uit, inclusief de grootte van de opening, de nauwkeurigheid van de gatpositie, de kwaliteit van de gatwand en andere aspecten. De meest gebruikte detectiemethoden omvatten microscoopdetectie, elektronenscanmicroscoopdetectie, automatische optische detectie, enz. Door middel van testen kunnen problemen die optreden tijdens het boorproces, zoals afwijking van de opening, afwijking van de gatpositie, ruwe gatwand, residu, enz., tijdig worden gedetecteerd en dienovereenkomstig worden aangepast en verbeterd.
Perforatiebehandeling: Bij gaten die een elektrische verbinding vereisen, wordt een laag metaal, zoals koper, op de gatwand aangebracht om het gat geleidend te maken. Perforatiebehandeling maakt meestal gebruik van de methode van chemisch koperplating of galvaniseren van koper. Eerst wordt op de wand van het gat chemisch koperbeplating uitgevoerd om een dunne geleidende laag te vormen, en vervolgens wordt de koperlaag verder verdikt door koper galvanisch te plateren om aan de eisen van elektrische prestaties te voldoen.
PCB-laserboortechnologie, als sleuteltechnologie in de moderne elektronische productie, vertrouwt op zijn hoge precisie