Wraz z rozwojem wysokowydajnych podręcznych gadżetów, takich jak telefony komórkowe, płytka drukowana o wysokiej gęstości (HDI PCB) odgrywa istotną rolę w przemyśle elektronicznym. W przeciwieństwie do konwencjonalnej płytki drukowanej, HDI PCB wykorzystuje nie tylko platerowane otwory przelotowe (PTH), ale także mikroprzelotki formowane przez wiercenie laserowe w celu uzyskania ciągłości pomiędzy górną i dolną warstwą lub do warstw pośrednich. Powodem, dla którego wykorzystuje się wiercenie laserowe do mikroprzelotek, jest to, że tylko wiercenie laserowe może osiągnąć precyzyjnie kontrolowaną głębokość wiercenia w małych rozmiarach i strukturach otworów nieprzelotowych. Na cienkim, płaskim wzmocnieniu szklanym, wiercenie laserowe może wiercić mikrootwory od 2.5 do 3 mils, a na niewzmocnionym dielektryku (bez szkła) można wywiercić mikrootwory 1 mil.
Jak działa wiercenie laserowe?
Wiercenie laserowe wykorzystuje wiązkę laserową o długości fali od głębokiej podczerwieni do ultrafioletu do mikroprzelotek. Chociaż prędkość wiercenia laserowego jest mniejsza niż wiercenia mechanicznego, koszt wiercenia mechanicznego z czasem przewyższa korzyści wynikające z wiercenia laserowego. Również, wiercenie laserowe może wydajnie wiercić gęste przelotki w obwodach na płytkach wielowarstwowych. Jednak głównym problemem związanym z wierceniem laserowym jest ograniczona głębokość wiercenia skupionej wiązki laserowej, szczególnie w przypadku niezawodnego i powtarzalnego wiercenia. Na przykład, gdy do ogniskowania wiązki używana jest pojedyncza soczewka, głębokość, na której laser może wiercić, jest ograniczona ze względu na ograniczoną głębię ostrości. Ze względu na mały rozmiar przelotek, wiązka laserowa podlega dyfrakcji Fresnela, która wpływa na intensywność wiązki w bardzo głębokich przelotkach.
Technologia laserowego wiercenia szkła
Dzięki technologii kształtowania wiązki wiązka laserowa jest kierowana na powierzchnię materiału, która pochłania energię wiązki, aby zerwać wiązania chemiczne. Uwolniona para wytworzy ciśnienie odrzutu, wywierając skierowaną w dół siłę na pozostały stopiony materiał, a także zmuszając stopiony materiał do wypłynięcia z otworu.
Istnieją głównie 4 metody wiercenia laserowego: pojedynczy impuls, udar, trepanacja i wiercenie śrubowe. Rysunek 1 poniżej przedstawia różne metody wiercenia.
Rysunek 1: Cztery metody wiercenia laserowego
Pojedynczy puls
W metodzie pojedynczego impulsu pojedynczy impuls wiązki laserowej jest wystrzeliwany na materiał, tworząc żądany otwór. Zarówno źródło lasera, jak i materiał roboczy pozostają w tej metodzie nieruchome.
Perkusja
W przeciwieństwie do metody pojedynczego impulsu, metoda uderzeniowa wykorzystuje serię impulsów laserowych do wielokrotnego strzelania w materiał roboczy. Metoda uderzeniowa może tworzyć głębsze i bardziej precyzyjne otwory o mniejszych średnicach niż metoda pojedynczego impulsu. Dzieje się tak, ponieważ pomiędzy wiązką lasera a materiałem roboczym nie ma względnego ruchu.
Trepanowanie
Trepanning odnosi się do metody prowadzenia wiązki laserowej po określonej trajektorii. Trajektoria to środek otworu, który ma zostać wywiercony. Warto zauważyć, że średnica wycinanych mikroprzelotów jest większa niż średnica wiązki laserowej. W związku z tym, Dokładność mikroprzelotek do wiercenia laserowego zależy od ruchu wiązki.
Wiercenie spiralne
W metodzie wiercenia śrubowego wiązka lasera porusza się po torze spiralnym. Jednocześnie wiązka lasera obraca się wokół własnej osi względem obrabianego materiału. „Pryzmat gołębi kontroluje ruch wiązki laserowej” (Sagar, 2021).
Masz więcej pytań dotyczących wiercenia mechanicznego i wiercenia laserowego na PCB? Skontaktuj się z naszymi inżynierami już dziś: tech@orientdisplay.com lub odwiedzić naszą firmę Strona wiedzy o PCB.
Sprawdź również: Jak działa wyświetlacz LCD?
Numer referencyjny:
https://resources.altium.com/p/mechanical-drilling-laser-drilling-microvias
https://www.protoexpress.com/blog/how-does-laser-drilling-work-pcbs/