Sebagai komponen utama peranti elektronik, ketepatan dan kecekapan proses pembuatan pcb secara langsung mempengaruhi prestasi dan kualiti produk elektronik. Dengan pembangunan berterusan produk elektronik ke arah pengecilan dan prestasi tinggi, keperluan yang lebih tinggi telah dikemukakan untuk reka bentuk dan pembuatan pcbs. Antaranya,teknologi penggerudianadalah bahagian penting dalam pembuatan pcb, dan penggerudian mekanikal tradisional secara beransur-ansur tidak dapat memenuhi keperluan yang semakin ketat. Teknologi penggerudian laser, dengan kelebihan uniknya, telah menjadi semakin penting dalam pembuatan pcb.
1, Prinsip Teknologi Penggerudian Laser
Penggerudian laser, juga dikenali sebagai penggerudian laser, adalah berdasarkan prinsip penggunaan tenaga tinggi dan sifat fokus tinggi laser. Laser menjana pancaran laser-bertenaga tinggi, yang memfokuskan pada kedudukan yang ditetapkan pada papan pcb melalui sistem kanta. Apabila pancaran laser-tenaga tinggi disinari pada papan pcb, bahan pada kedudukan penyinaran serta-merta menyerap tenaga laser, menyebabkan peningkatan mendadak dalam suhu dan pencairan pantas atau bahkan pengegasan bahan, mengakibatkan pembentukan lubang. Kaedah pemesinan tanpa-sentuh ini mengelakkan tekanan mekanikal dan masalah haus yang disebabkan oleh sentuhan antara mata gerudi dan bahan dalam penggerudian mekanikal.
Terdapat dua mekanisme utama untuk interaksi antara laser dan bahan: ablasi fototerma dan ablasi fotokimia. Ablasi fototerma merujuk kepada penyerapan berterusan-laser tenaga tinggi oleh bahan yang diproses, yang dipanaskan kepada keadaan cair dalam tempoh masa yang sangat singkat. Suhu terus meningkat, menyebabkan bahan menguap dan akhirnya menyejat untuk membentuk mikropori. Dan ablasi fotokimia adalah disebabkan oleh tenaga tinggi (lebih 2eV) foton daripada laser panjang gelombang pendek, yang boleh memusnahkan rantai molekul panjang bahan organik, mengubahnya menjadi zarah dan memisahkannya daripada bahan pemprosesan. Di bawah tindakan laser luaran yang berterusan, bahan substrat secara berterusan terlepas untuk membentuk mikropori. Dalam penggerudian laser pcb sebenar, kedua-dua mekanisme ini sering wujud bersama, dan mekanisme khusus bergantung pada faktor seperti panjang gelombang, tenaga, dan sifat bahan laser.
2, Kelebihan teknologi penggerudian laser
(1) Ketepatan tinggi
Penggerudian laser boleh mencapai apertur yang sangat kecil dan ketepatan kedudukan lubang tinggi, dengan apertur umumnya sekecil puluhan mikrometer dan sisihan kedudukan lubang dikawal dalam julat yang sangat kecil. Berbanding dengan penggerudian mekanikal tradisional, penggerudian laser mempunyai kelebihan ketara dalam ketepatan, yang boleh memenuhi keperluan pendawaian pcb berketumpatan tinggi- tinggi moden, memastikan ketepatan dan kestabilan sambungan litar, serta meningkatkan prestasi dan kebolehpercayaan pcbs dengan sangat baik.
(2) Apertur kecil boleh dimesin
Dengan trend pengecilan dalam produk elektronik, terdapat peningkatan permintaan untuk apertur yang lebih kecil pada pcbs. Teknologi penggerudian laser boleh dengan mudah menggerudi lubang kecil dengan diameter minimum 2 mil (0.002 inci), manakala penggerudian mekanikal mencapai diameter minimum kira-kira 6 mil (0.006 inci). Keupayaan untuk memproses apertur kecil menyediakan kemungkinan untuk reka bentuk pengecilan pcbs, membolehkan produk elektronik menyepadukan lebih banyak fungsi dalam ruang yang lebih kecil.
(3) Pemprosesan tanpa sentuhan
Disebabkan kaedah bukan-sentuh yang digunakan dalam penggerudian laser, geseran fizikal dan tekanan sentuhan antara mata gerudi dan bahan pcb dielakkan, yang tidak akan menyebabkan kerosakan mekanikal pada papan dan mengurangkan berlakunya masalah seperti ubah bentuk dan rekahan papan secara berkesan. Ini amat penting untuk bahan pcb yang agak lembut atau memerlukan ketepatan pemprosesan yang sangat tinggi, yang boleh meningkatkan kadar hasil produk dengan ketara.
(4) Kelajuan pemprosesan yang cepat
Walaupun penggerudian laser mungkin tidak mempunyai kelebihan mutlak dalam masa pemprosesan untuk satu lubang berbanding dengan penggerudian mekanikal, ciri-cirinya seperti tidak perlu menggantikan bit gerudi dan kedudukan pantas sangat meningkatkan kecekapan pemprosesan keseluruhan dalam pemprosesan kelompok. Dan dengan pembangunan teknologi laser yang berterusan, kelajuan penggerudian laser juga sentiasa meningkat, yang dapat memenuhi keperluan-pengeluaran berskala besar.
(5) Fleksibiliti tinggi
Penggerudian laser boleh digunakan untuk memproses pcb pelbagai bentuk dan bahan yang kompleks, sama ada laminat bersalut tembaga tegar-atau filem polimida fleksibel, ia boleh mengendalikannya dengan mudah. Sementara itu, dengan melaraskan parameter laser, seperti kuasa, lebar nadi, kekerapan, dll., kedalaman dan diameter lubang gerudi boleh dikawal secara fleksibel untuk memenuhi keperluan reka bentuk yang berbeza.
3, Jenis peralatan penggerudian laser
Dalam industri pembuatan pcb, peralatan penggerudian laser yang biasa digunakan terutamanya dibahagikan kepada dua kategori berdasarkan sumber cahaya yang berbeza: mesin penggerudian laser nanosaat UV dengan panjang gelombang 355nm dan mesin penggerudian CO ₂ dengan panjang gelombang 9400nm.
(1) Mesin penggerudian laser nanosaat UV
Mekanisme penggerudian mesin penggerudian laser nanosaat UV adalah terutamanya ablasi fotokimia. Foton tenaga-tinggi laser panjang gelombang pendeknya boleh memusnahkan rantaian molekul bahan organik dengan berkesan. Semasa proses penggerudian, terdapat sedikit tindak balas ablasi haba, dan sangat sedikit karbida dihasilkan, menjadikan proses pra{3}}perawatan kuprum berliang sangat mudah. Selain itu, peranti boleh terus mengeluarkan kerajang kuprum tanpa memerlukan pra--rawatan tambahan sebelum menggerudi. Peranti ini sesuai untuk situasi di mana kualiti dinding lubang sangat tinggi dan terdapat keperluan untuk tiada sisa pengkarbonan di dalam lubang, seperti dalam pembuatan pcb beberapa-produk elektronik mewah, seperti papan induk telefon pintar dan tablet.
(2) mesin gerudi CO₂
Mekanisme penggerudian mesin penggerudian CO ₂ adalah terutamanya ablasi fototerma. Bahan yang diproses mencair dan menguap dengan cepat untuk membentuk liang mikro selepas penyerapan berterusan laser{1}bertenaga tinggi. Disebabkan oleh proses ablasi fototerma, akan terdapat sisa karbida pada dinding lubang, jadi pra{3}}perawatan diperlukan sebelum dan selepas penggerudian. Mesin penggerudian CO ₂ biasanya menggunakan kerajang kuprum ultra-nipis untuk ablasi langsung (seperti kuprum asas 12um yang biasanya perlu dikurangkan kepada 9um), dan kelajuan penggerudiannya lebih baik daripada penggerudian laser UV. Ia sesuai untuk penggerudian pcbs yang mengandungi bahan gentian kaca dalam lapisan dielektrik dan digunakan secara meluas dalam pembuatan beberapa produk elektronik biasa dan papan litar kawalan industri.
4, aliran proses penggerudian laser
(1) Persediaan awal
Penyediaan papan pcb: Pastikan bahan, ketebalan, ketebalan kerajang tembaga, dan parameter lain papan pcb memenuhi keperluan reka bentuk, dan lakukan rawatan pembersihan permukaan pada papan pcb untuk menghilangkan kekotoran seperti minyak dan habuk, untuk memastikan interaksi berkesan antara laser dan bahan.
Penyahpepijatan peralatan: Berdasarkan parameter papan pcb dan keperluan penggerudian, nyahpepijat peralatan penggerudian laser dan tetapkan parameter yang sesuai seperti kuasa laser, lebar nadi, kekerapan, kelajuan penggerudian, panjang fokus, dsb. Pada masa yang sama, semak sama ada sistem laluan optik, sistem penyejukan, sistem kawalan, dsb. peralatan beroperasi secara normal.
(2) Proses penggerudian
Kedudukan: Menggunakan sistem penentududukan peranti, letakkan papan pcb dengan tepat di atas meja kerja dan tentukan kedudukan penggerudian mengikut keperluan reka bentuk. Peralatan penggerudian laser moden biasanya dilengkapi dengan-sistem penentududukan visual berketepatan tinggi, yang boleh mengenal pasti titik bertanda pada papan pcb dengan cepat dan tepat, mencapai kedudukan automatik dan meningkatkan ketepatan penggerudian.
Penggerudian: Mulakan laser, dan pancaran laser akan menggerudi lubang pada papan pcb mengikut parameter dan laluan yang telah ditetapkan. Semasa proses penggerudian, kaedah penggerudian tunggal atau berbilang boleh digunakan mengikut keperluan proses yang berbeza. Untuk beberapa lubang yang lebih dalam atau situasi di mana kualiti dinding yang tinggi diperlukan, beberapa penggerudian mungkin diperlukan, secara beransur-ansur mendalam setiap kali untuk memastikan kualiti lubang.
(3) Pemprosesan seterusnya
Pembersihan: Selepas penggerudian, akan ada sisa bahan cair dan serpihan yang tertinggal di permukaan dan di dalam lubang papan pcb, yang perlu dibersihkan. Biasanya, pembersihan ultrasonik, pembersihan kimia dan kaedah lain digunakan untuk merendam papan pcb dalam larutan pembersih. Melalui getaran gelombang ultrasonik atau tindakan reagen kimia, sisa dan serpihan dikeluarkan untuk memastikan kebersihan lubang.
Pengujian: Lakukan pemeriksaan menyeluruh papan pcb selepas penggerudian, termasuk saiz apertur, ketepatan kedudukan lubang, kualiti dinding lubang dan aspek lain. Kaedah pengesanan yang biasa digunakan termasuk pengesanan mikroskop, pengesanan mikroskop pengimbasan elektron, pengesanan optik automatik, dan lain-lain. Melalui ujian, masalah yang berlaku semasa proses penggerudian, seperti sisihan apertur, sisihan kedudukan lubang, dinding lubang kasar, sisa, dan lain-lain, boleh dikesan tepat pada masanya dan diselaraskan dan diperbaiki dengan sewajarnya.
Rawatan perforasi: Untuk lubang yang memerlukan sambungan elektrik, lapisan logam, seperti kuprum, dimendapkan pada dinding lubang untuk menjadikan lubang itu konduktif. Rawatan perforasi biasanya menggunakan kaedah penyaduran kuprum kimia atau penyaduran kuprum. Pertama, penyaduran kuprum kimia dijalankan pada dinding lubang untuk membentuk lapisan konduktif yang nipis, dan kemudian lapisan kuprum terus menebal dengan penyaduran tembaga untuk memenuhi keperluan prestasi elektrik.
Teknologi penggerudian laser pcb, sebagai teknologi utama dalam pembuatan elektronik moden, bergantung pada ketepatannya yang tinggi