Com o desenvolvimento de dispositivos portáteis de alto desempenho, como telefones celulares, a placa de circuito impresso de interconexão de alta densidade (HDI PCB) vem desempenhando um papel vital na indústria eletrônica. Ao contrário do PCB convencional, o HDI PCB usa não apenas orifícios de passagem (PTH), mas também microvias formado por perfuração a laser para obter continuidade entre o topo e o fundo ou para camadas intermediárias. A razão pela qual utiliza a perfuração a laser para microvias é que somente a perfuração a laser pode atingir uma perfuração de profundidade controlada com precisão em tamanhos pequenos e estruturas de furos cegos. Em um reforço de vidro plano fino, a perfuração a laser pode perfurar microvias de 2.5 a 3 mils, e em um dielétrico não reforçado (sem vidro), 1 mil microvias podem ser perfuradas.
Como funciona a perfuração a laser?
A perfuração a laser usa um feixe de laser com comprimentos de onda que variam de infravermelho profundo a ultravioleta para microvias. Embora a velocidade da perfuração a laser seja menor do que a perfuração mecânica, o custo da perfuração mecânica excede os benefícios da perfuração a laser ao longo do tempo. Também, a perfuração a laser pode perfurar com eficiência vias densas em circuitos em placas multicamadas. No entanto, um grande problema com a perfuração a laser é a profundidade de perfuração limitada do feixe de laser focado, especialmente para perfuração confiável e repetível. Por exemplo, quando uma única lente é usada para focalizar o feixe, a profundidade na qual o laser pode perfurar é restrita devido à profundidade de foco limitada. Devido ao pequeno tamanho das vias, o feixe de laser sofre difração de Fresnel, que impacta a intensidade do feixe em vias extremamente profundas.
Tecnologia de perfuração de vidro a laser
Pela tecnologia de modelagem de feixe, o feixe de laser é projetado na superfície do material, que absorve a energia do feixe para quebrar as ligações químicas. O vapor liberado gerará uma pressão de recuo, aplicando uma força descendente no material fundido restante, bem como forçando o material fundido a fluir para fora do furo.
Existem basicamente 4 métodos para perfuração a laser: pulso único, percussão, trepanação e perfuração helicoidal. A Figura 1 abaixo mostra diferentes métodos de perfuração.
Figura 1: Quatro métodos de perfuração a laser
Pulso único
No método de pulso único, um único pulso do feixe de laser é disparado no material para formar o furo desejado. Tanto a fonte de laser quanto o material de trabalho permanecem estacionários neste método.
Percussão
Ao contrário do método de pulso único, o método de percussão utiliza uma série de pulsos de laser para disparar repetidamente no material de trabalho. O método de percussão pode criar furos mais profundos e precisos com diâmetros menores do que o método de pulso único. Isso ocorre porque, entre o feixe de laser e o material de trabalho, não há movimento relativo.
Trepanação
A trepanação refere-se ao método de guiar o feixe de laser em torno de uma trajetória predeterminada. A trajetória é o centro do furo a ser perfurado. Vale ressaltar que o diâmetro das microvias a serem cortadas é maior que o diâmetro do feixe de laser. Portanto, a precisão das microvias de perfuração a laser depende do movimento do feixe.
Perfuração Helicoidal
No método de perfuração helicoidal, o feixe de laser se move ao longo de um caminho em espiral. Ao mesmo tempo, o feixe de laser gira em seu eixo em relação ao material de trabalho. “Um prisma de pomba controla o movimento do raio laser” (Sagar, 2021).
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Referência:
https://resources.altium.com/p/mechanical-drilling-laser-drilling-microvias
https://www.protoexpress.com/blog/how-does-laser-drilling-work-pcbs/