摘要：本文介紹了激光在撓性覆銅板上鉆通孔、盲孔的應(yīng)用，概括講述了激光在3C電子行業(yè)前端生產(chǎn)制程上高速打孔及激光鉆盲孔成型的應(yīng)用；
撓性覆銅板（Flexible Copper Clad Laminate，F(xiàn)CCL）（又稱為：柔性覆銅板），因其具有薄、輕和可撓性的優(yōu)點(diǎn)，以及具有電性能、熱性能、耐熱性等優(yōu)良特性，使得組件能夠在更高的溫度下保持良好運(yùn)行，且易于降溫，電信號得以快速傳輸，因此被廣泛用于制作柔性電路板。
激光技術(shù)在柔性電路板鉆孔工藝中的應(yīng)用
在柔性電路板的生產(chǎn)過程中，鉆孔工藝非常重要。合適的鉆孔方式能夠起到信號導(dǎo)通的作用，通過疊加多層電路板，適應(yīng)更小體積的芯片加工需求。傳統(tǒng)機(jī)械鉆孔技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)微孔加工，在盲孔加工時(shí)深度不可控，還須頻繁更換刀具。
紫外激光鉆孔——高效率、高精度、高潔凈
紫外激光鉆孔技術(shù)因其高效、清潔、精度高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在3C電子制造業(yè)領(lǐng)域。由于FCCL是由多層不同材料疊加組合的，激光對不同的材料作用也不一樣，因此激光鉆孔分為熱效應(yīng)和冷效應(yīng)的兩個加工制程。紫外激光首先通過熱鉆孔技術(shù)，用激光束照射到金屬表面，其中的部分激光能量被材料表面吸收，引起材料中的帶電粒子的振動，轉(zhuǎn)化成自由電子的動能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為熱量，這些被材料吸收的熱量就能夠使材料從加熱到熔化，再到氣化，最終產(chǎn)生氣化噴射形成小孔。隨后，紫外激光的通過“冷”處理，利用激光的光子能量直接破壞材料的化學(xué)鍵，使材料以小顆粒或者氣態(tài)的方式排出，實(shí)現(xiàn)材料的剝離。
華工激光FPC Laser Shield激光鉆孔設(shè)備
盲孔、通孔一擊成形！
為打破國外激光設(shè)備的壟斷局面，滿足市場及工藝制程需求，華工激光砥礪創(chuàng)新，深耕3C電子制造業(yè)領(lǐng)域，自主開發(fā)紫外高速鉆孔設(shè)備，在一臺設(shè)備上同時(shí)實(shí)現(xiàn)柔性電路板盲孔、通孔兩種加工。
盲孔一擊成形，孔底光滑平整
目前業(yè)界覆銅板盲孔激光加工普遍采用同心圓、螺旋線掃描法，這兩種方式都對盲孔加工的平整度有不同程度的影響。同心圓掃描法即由外及里掃描加工，該方法所得盲孔內(nèi)高分子殘留物較高，內(nèi)表面平整度不高。而螺旋線由里及外的加工方式則會造成更深的外圍深度。并且，受高斯光斑能量分布特性影響，兩種加工方式都會造成盲孔內(nèi)表面能量吸收率分布不均，導(dǎo)致盲孔孔底表面的平整度低；光斑邊緣能量不足，易產(chǎn)生孔型邊緣的不平整問題。
實(shí)際上，即使對于頂部平坦的平頂型能量分布光斑而言，由于光斑中心受到的熱輻射要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于靠近邊緣的熱輻射，光斑中心的能量仍強(qiáng)于靠近邊緣的能量。華工激光從去除原理出發(fā)大膽創(chuàng)新，獨(dú)創(chuàng)專利技術(shù)——FPC Laser Shield激光打孔技術(shù)，通過改變光斑的能量分布狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)盲孔的穩(wěn)定性去除。一方面改善光斑中心能量過高造成的燒蝕現(xiàn)象，另一方面，大幅改善底面銅箔的平整度。
FPC Laser Shield激光打孔技術(shù)，是激光在通過光學(xué)DOE器件后，直接衍射出來圓環(huán)的光環(huán)，作用在材料表面；同步DOE可電動調(diào)節(jié)圓環(huán)大小，對于不同孔徑的去除，可以快速切換，有效地減少了振鏡的跳轉(zhuǎn)和加減速帶來的孔型不圓的影響。從而使得去除效率大大提升，去除底部表面更加平整光滑。
圖3 | 金相顯微鏡所攝的銅底層照片 圖4 | 用3D輪廓掃描儀測試去除深度及孔底平整性
圖5 | 使用2000倍電鏡拍攝銅底平整度，銅底干凈平整
圖6 | 用磨拋機(jī)做切片處理，觀察PI內(nèi)縮情況，無內(nèi)縮
高穩(wěn)定通孔，效率提升20%
在通孔加工制程中，華工激光的紫外高速鉆孔設(shè)備采用IFOV技術(shù)，系統(tǒng)同步控制直線電機(jī)平臺、振鏡掃描系統(tǒng)和激光器脈沖，實(shí)現(xiàn)無限視野運(yùn)動控制功能，從而達(dá)到提升鉆孔、切割效率及產(chǎn)品品質(zhì)目的。加上軟件對最短路徑的算法優(yōu)化，相較市場同類型設(shè)備，通孔效率提升20%。實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定高效率激光打孔。
圖1 | 最短路徑算法示意圖
圖2 | 華工激光紫外高速鉆孔設(shè)備通孔效果及孔徑大小展示
華工激光的紫外高速鉆孔設(shè)備已在3C電子生產(chǎn)制造領(lǐng)域被廣泛使用，通孔、盲孔加工良率及效率均得到客戶的高度認(rèn)可，解決了傳統(tǒng)機(jī)械鉆孔良率低，小孔精度差，頻繁更換刀具的高成本等問題，為客戶生產(chǎn)降本增效。未來華工激光將繼續(xù)深耕剛性電路板、剛撓結(jié)合板、HDI板鉆孔方向，推出更多國產(chǎn)專精特新設(shè)備，打造行業(yè)一流的激光加工智能制造裝備，讓激光助力中國制造澎湃向前。
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