Con lo sviluppo di gadget portatili ad alte prestazioni come i telefoni cellulari, il circuito stampato di interconnessione ad alta densità (PCB HDI) ha svolto un ruolo fondamentale nell'industria elettronica. A differenza del PCB convenzionale, il PCB HDI utilizza non solo fori passanti placcati (PTH) ma anche microvie formato da foratura laser per ottenere continuità tra la parte superiore e inferiore oa strati intermedi. Il motivo per cui si utilizza la perforazione laser per le microvie è che solo la perforazione laser può ottenere una perforazione di profondità controllata con precisione in strutture di piccole dimensioni e fori ciechi. Su un sottile rinforzo in vetro piatto, la perforazione laser può perforare microvie da 2.5 a 3 mil, e su un dielettrico non rinforzato (senza vetro), è possibile perforare microvie da 1 mil.
Come funziona la perforazione laser?
La perforazione laser utilizza un raggio laser con lunghezze d'onda che vanno dall'infrarosso profondo all'ultravioletto per le microvie. Sebbene la velocità della perforazione laser sia inferiore alla perforazione meccanica, il costo della perforazione meccanica supera nel tempo i vantaggi della perforazione laser. Anche, la perforazione laser può perforare in modo efficiente vie densi nei circuiti su schede multistrato. Tuttavia, un problema importante con la perforazione laser è la profondità di perforazione limitata del raggio laser focalizzato, in particolare per una perforazione affidabile e ripetibile. Ad esempio, quando viene utilizzata una singola lente per mettere a fuoco il raggio, la profondità alla quale il laser può perforare è limitata a causa della limitata profondità di messa a fuoco. A causa delle ridotte dimensioni delle vie, il raggio laser subisce la diffrazione di Fresnel, che influisce sull'intensità del raggio nelle vie estremamente profonde.
Tecnologia di perforazione del vetro laser
Grazie alla tecnologia di sagomatura del raggio, il raggio laser viene proiettato sulla superficie del materiale, che assorbe l'energia del raggio per rompere i legami chimici. Il vapore rilasciato genererà una pressione di rinculo, applicando una forza verso il basso sul materiale fuso rimanente e costringendo il materiale fuso a fuoriuscire dal foro.
Esistono principalmente 4 metodi per la perforazione laser: impulso singolo, percussione, trapanazione e perforazione elicoidale. La figura 1 di seguito mostra diversi metodi di perforazione.
Figura 1: quattro metodi di perforazione laser
Impulso singolo
Nel metodo a impulso singolo, un singolo impulso del raggio laser viene sparato sul materiale per formare il foro desiderato. Sia la sorgente laser che il materiale di lavoro rimangono fermi in questo metodo.
Percussione
A differenza del metodo a impulso singolo, il il metodo a percussione utilizza una serie di impulsi laser per sparare ripetutamente al materiale di lavoro. Il metodo a percussione può creare fori più profondi e precisi con diametri inferiori rispetto al metodo a impulso singolo. Questo perché, tra il raggio laser e il materiale da lavorare, non c'è movimento relativo.
trapanazione
Il trepanning si riferisce al metodo per guidare il raggio laser attorno a una traiettoria predeterminata. La traiettoria è il centro del foro da praticare. Vale la pena notare che il diametro delle microvie da tagliare è maggiore del diametro del raggio laser. Perciò, la precisione delle microvie di perforazione laser dipende dal movimento del raggio.
Foratura elicoidale
Nel metodo di perforazione elicoidale, il raggio laser si muove lungo un percorso a spirale. Contemporaneamente il raggio laser ruota sul proprio asse rispetto al materiale da lavorare. “Un prisma a colomba controlla il movimento del raggio laser” (Sagar, 2021).
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Riferimento:
https://resources.altium.com/p/mechanical-drilling-laser-drilling-microvias
https://www.protoexpress.com/blog/how-does-laser-drilling-work-pcbs/