紫外激光器在各種PCB材料中的應(yīng)用

紫外激光是很多工業(yè)領(lǐng)域中各種PCB材料應(yīng)用的最佳選擇，從生產(chǎn)最基本的電路板，電路布線，到生產(chǎn)袖珍型嵌入式芯片等高級工藝都通用。這一材料的差異性使得紫外激光成為了很多工業(yè)領(lǐng)域中各種PCB材料應(yīng)用的最佳選擇，從生產(chǎn)最基本的電路板，電路布線，到生產(chǎn)袖珍型嵌入式芯片等高級工藝都通用。
應(yīng)用1：表面蝕刻/電路生產(chǎn)
紫外激光在生產(chǎn)電路時工作迅速，數(shù)分鐘就能將表面圖樣蝕刻在電路板上。這使得紫外激光器成為生產(chǎn)PCB樣品的最快方法。研發(fā)部門注意到，越來越多的樣品實驗室正在配備內(nèi)部紫外激光系統(tǒng)。
依賴于光學(xué)儀器檢定，紫外激光光束的大小可以達(dá)到10-20μm， 從而生產(chǎn)柔性電路跡線。圖2中的應(yīng)用表明紫外線在生產(chǎn)電路跡線方面的最大優(yōu)勢，電路跡線極其微小，需要在顯微鏡下才能看見。
這一電路板尺寸為0.75英寸x0.5 英寸，由一塊燒結(jié)陶瓷基片和鎢/鎳/銅/表面組成。激光器能夠產(chǎn)生2mils的電路跡線，間距為1 mil，從而使得整個間距僅為3 mils。
雖然使用激光光束生產(chǎn)電路是PCB 樣品最快的方法，但大規(guī)模進(jìn)行表面蝕刻應(yīng)用最好留給化學(xué)工藝。
應(yīng)用2:PCB的拆卸
紫外激光切割對于大型或小型生產(chǎn)來說都是一個最佳的選擇，同時對于PCB的拆卸，尤其是需要應(yīng)用于柔性或剛?cè)峤Y(jié)合的電路板上時也是一個不錯的選擇。拆卸就是將單個電路板從嵌板上移除，考慮到材料柔性的不斷增加，這種拆卸就會面臨很大的挑戰(zhàn)。
V槽切割和自動電路板切割等機(jī)械拆卸方法容易損傷靈敏而纖薄的基板，給電子專業(yè)制造服務(wù)（EMS）企業(yè)在拆卸柔性和剛?cè)峤Y(jié)合的電路板時帶來麻煩。
紫外激光切割不僅可以消除在沖緣加工、變形和損傷電路元件等拆卸過程中產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的影響，同時比應(yīng)用如CO2激光切割等其它激光器拆卸時產(chǎn)生熱應(yīng)力影響要少一些。
“切割緩沖墊”的減少能夠節(jié)省空間，這意味著元件能夠放置在更靠近線路邊緣的位置，每一塊電路板上可以安裝更多線路，將效率提升到最高，從而達(dá)到柔性線路應(yīng)用的最大極限。
應(yīng)用3：鉆孔
另外一種利用紫外激光小型光束尺寸和低應(yīng)力屬性的應(yīng)用是鉆孔，包括貫穿孔、微孔和盲埋孔。紫外激光系統(tǒng)通過聚焦垂直波束徑直切割穿透基板來鉆孔。依據(jù)所使用的材料，可以鉆出小至10μm的孔。
紫外激光在進(jìn)行多層鉆孔時尤為有用。多層PCB使用復(fù)合材料經(jīng)熱壓鑄入在一起。這些所謂的“半固化”會發(fā)生分離，特別是在使用溫度更高的激光器加工后。但是，紫外激光相對來說無應(yīng)力的屬性就解決了這一問題，如圖4所示。
在圖示橫切面，一塊14 mil的多層板上鉆直徑為4mil的孔。這一在柔性聚酰亞胺鍍銅基板上的應(yīng)用，顯示了各層之間沒有出現(xiàn)分離。關(guān)于紫外激光器低應(yīng)力屬性，還有重要一點：提高了成品率數(shù)據(jù)。成品率是從一塊嵌板上移除的可用電路板的百分率。
在制造過程中，很多情況都會造成電路板的損壞，包括斷裂的焊點、破裂的元件或分層。任一種因素都會導(dǎo)致電路板在生產(chǎn)線上被丟進(jìn)廢物箱而非進(jìn)入運輸箱。
應(yīng)用4：深度雕刻
另外一種展示紫外激光通用性的應(yīng)用是深度雕刻，這包含多種形式。利用激光器系統(tǒng)的軟件控制，激光光束設(shè)定進(jìn)行受控消融，即能夠按照所需深度在某一材料上進(jìn)行切割，在轉(zhuǎn)向另外一種深度和開始另外一個任務(wù)之前可以停止、繼續(xù)和完成所需的加工。
各種深度應(yīng)用包括：嵌入芯片時用到的小型生產(chǎn)以及將有機(jī)材料從金屬表面移除的表面研磨。
紫外激光還可以在基板上進(jìn)行多步驟操作。在聚乙烯材料上，第一步是用激光產(chǎn)生一個深度為2 mils的凹槽，第二步是在上一步的基礎(chǔ)上產(chǎn)生8 mils的凹槽，第三步是10mils的凹槽。這說明紫外激光系統(tǒng)所提供的整體用戶控制功能。
結(jié)論：一種萬能的方法
紫外激光最為引人矚目的是能夠用單一的步驟來完成上述所有應(yīng)用。這對于制造電路板意味著什么？人們不再需要在不同的設(shè)備上使用同時產(chǎn)生影響的工藝和方法來完成某一應(yīng)用，而只需一次加工就可以獲得完整的零件。
這一流線型的生產(chǎn)方案有助于消除電路板在不同流程間轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的質(zhì)量控制問題。紫外線無碎屑消融特性也意味著不需要進(jìn)行后加工清洗。