Framleiðsla áprentplötur (PCB)felur í sér fjölda mismunandi ferla, sem margir hverjir krefjast notkunar leysis. Notkun útfjólubláa nanósekúndna púlsleysis eykst vegna minni og minni ljósops sem krafist er.
Tæki og einingar eru að verða fyrirferðarmeiri þökk sé háþróaðri umbúðatækni. Eftir að hafa áttað sig á því að það er mikill munur á hálfleiðarahnútnum og PCB-víddinni - frá nanómetra til millimetrastigs í öfgatilfellum - halda verktaki áfram að einbeita sér að því að þróa háþróaða umbúðatækni til að tengja saman íhluti af mismunandi stærðum. Ein slík tækni er kerfis-í-pakka (SiP) kerfið, þar sem einstökum samþættum hringrásum (IC) tækjum er búnt saman á PCB undirlag með innbyggðum málmsporatengingum áður en endanleg pökkun er gerð og aðskilnaður. Arkitektúrinn inniheldur venjulega millilag til að ná tiltölulega þéttri dreifingu flístenginga í PCB. Einingunum er enn raðað á eitt stórt spjald meðan á lokaumbúðum stendur, venjulega með því að nota epoxý mótunarefnasambönd (EMC) umbúðir eða aðrar aðferðir. Einingarnar eru síðan aðskildar með laserskurðarferli.
Afrakstur, gæði og kostnaður verða að passa saman
Hin fullkomna leysir fyrir SiP aðskilnað fer eftir sérstökum kröfum og verður að ná ákjósanlegu jafnvægi á milli afkastagetu, gæða og kostnaðar. Þegar mjög viðkvæmir íhlutir eiga í hlut getur verið nauðsynlegt að nota Ultra Short Pulse (USP) leysigeisla og/eða í eðli sínu lág hitauppstreymi.UV bylgjulengdir. Í öðrum tilfellum eru lægri kostnaður, meiri afköst nanósekúndna púls og langbylgjuleysis hentugri. Til að sýna fram á háan vinnsluhraða SiP PCB hvarfefnisskurðar, prófuðu MKS umsóknarverkfræðingar grænan, aflmikill nanósekúndu púls leysir. Spectra-Physics Talon GR70 leysir var notaður til að skera SiP efni, sem samanstendur af þunnum FR4 með innbyggðum koparvírum og tvíhliða lóðagrímu, með háhraða fjölvinnslu með tvíása skönnun galvanometer. Heildarþykkt efnisins er 250 µm, þar af 150 µm (ofurþunnt) FR4 blaðið og 100 µm sem eftir eru er tvíhliða fjölliða lóðmálmur. Með því að nota háan skönnunarhraða, 6 m/s, er hægt að draga úr alvarlegum hitaáhrifum og forðast myndun hitaáhrifa svæða (HAZ). Í ljósi tiltölulega þunns efnis var notaður lítill brennipunktur (u.þ.b. 16 µm, 1/e2 þvermál) og há púlsendurtekningartíðni (PRF) 450 kHz. Þessi samsetning af breytum nýtir sér til fulls einstaka getu leysisins til að viðhalda háu afli við háan PRF (67 W við 450 kHz í þessu dæmi), sem hjálpar til við að viðhalda réttri orkuþéttleika og skörun punkts til punkts við háan skönnunarhraða.
Skurður án varma niðurbrots
Heildarhreinsunarhraði sem náðist eftir margar háhraðaskannanir var 200 mm/s. Mynd 1 sýnir inn- og úthlið kerfsins, sem og neðanjarðarsvæðið þar sem skurðarbrautin liggur yfir niðurgrafinn koparvír. Bæði inn- og útflötin voru hreinlega skorin með litlum sem engum HAZ. Að auki hafði tilvist koparvírsins ekki slæm áhrif á skurðarferlið og gæði koparbrúnanna virtust vera tilvalin, þó sjónarhornið væri nokkuð takmarkað.
Til að fá ítarlegri sýn á gæði í kringum koparvírinn (og reyndar allan skurðinn), skoðaðu þverskurð hliðarveggsins á skurðinum (Mynd 2).
Gæðin eru mjög góð, með aðeins mjög lítið magn af HAZ og nokkrum kolsýrðum og agnabrotum til staðar. sérhver trefjar í FR4 laginu er greinilega greinanleg og bræddi hlutinn er bundinn við endaflöt klipptu trefjanna sem standa út úr hliðarveggjunum (þ.e. hornrétt á trefjarnar sem ná meðfram skurðfletinum). Mikilvægt er að ekki varð vart við aflögun í þessum lögum.
Að auki benda niðurstöðurnar til þess að svæðið í kringum koparvírana sé af góðum gæðum og sé ekki háð skaðlegum hitauppstreymi eins og koparflæði eða delamination frá nærliggjandi FR4 eða lóðagrímulögum.
Þykknar FR4 plötur sem þurfa stóran blettþvermál
Cutting thick FR4 for depaneling is a more mature PCB application for nanosecond pulsed lasers, where arrays of devices are separated from panels by cutting small connecting breakpoints, which was tested with the Talon GR70, for which an entirely new breakpoint cutting process was developed specifically for device panels consisting of approximately 900 µm thick FR4 boards. For this thicker material, the use of the largest possible focal spot diameter, while maintaining sufficient energy density (in J/cm2), is a key aspect of achieving the desired yield. Due to the laser's high pulse energy (>250 µJ) við nafngildi PRF 275 kHz, stærri blettastærð (~36 µm) var notuð; þar að auki eru geislagæðin frábær, þar sem Rayleigh svið fókusgeislans er yfir 1,5 mm, sem er 1,5 sinnum þykkt efnisins. Fyrir vikið er blettstærðin tiltölulega stór og stöðug yfir alla þykkt efnisins, sem stuðlar að skilvirkum skurði vegna þess að samræmt geislunarrúmmál og breiðar rifur sem myndast auðvelda að fjarlægja rusl. Mynd 3 sýnir inn- og út smásjármyndir af skurði sem unnið var með mörgum háhraðaskönnunum við 6 m/s (heildar skurðarhraði 20 mm/s).
Svipað og með SiP plötur eru yfirborðsgæði bæði aðkomu- og útgangshliðar kerfsins mjög góð og framleiðir lágmarks HAZ. Vegna óeðlilegs eðlis gler/epoxý FR4 undirlagsins og lítillar orkuþéttleika við fjarlæga enda leysireyðingarskerfsins, víkja brúnir útgangsskurðar yfirleitt aðeins frá fullkomlega beinni línu. Þversniðsmynd af hliðarvegg sýnir ítarlegri upplýsingar um gæði kerfsins (Mynd 4 hér að neðan).
Á mynd 4 getum við séð frábær gæði náð. Aðeins lítið magn af HAZ og kolefnisafurðum (kók) myndast í skerinu. Auk þess var nánast engin bráðnun á glertrefjunum. með allt að 20 mm/s nettóskurðarhraða hentar Talon GR70 greinilega vel til að fjarlægja þykkari FR4 PCB plötur, á sama tíma og hann tryggir framúrskarandi gæði og mikla afköst.
