低㎡UVレーザーとPCB技術の応用メリット

以下は、PCB 製造におけるマイクロエレクトロニクス材料の PCB 技術における低 ㎡ UV レーザーのアプリケーションの利点についてです。

スマートフォンやタブレットなどのモバイルデバイスは急速に成長しています。 モバイル機器の小型化、高速化、軽量化、高機能化、複雑化に伴い、部品の製造も小型化・高精度化が進んでいます。 半導体チップ、マイクロエレクトロニクス パッケージ、タッチ スクリーン、プリント回路基板 (PCB) などの一部の主要コンポーネントでは、歩留まりと生産性の向上とコストの削減などの課題に直面し続けるでしょう。 これにより、モバイル機器の製造におけるレーザーの幅広い応用が促進されました。 機器の複雑さが増しているため、ますます複雑な製造プロセスが必要になり、レーザー光源の研究の進歩に対してより高い要件が提唱されています。

波長とパルス幅が短く、M2 (ビーム品質) が低いレーザーは、より焦点の合ったスポットを作成し、最小の熱影響部 (HAZ) を維持できるため、より正確な微細加工を実現できます。 特に紫外 (UV) 波長と短パルス範囲での高いエネルギー吸収により、材料は急速に蒸発し、熱影響部と炭化が減少します。 集光スポットが小さいほど、より高精度で小型の加工を実現できます。 高出力、高パルス繰り返し率 (PRF)、パルス整形、およびパルス分割はすべて、微細加工の生産性の向上に貢献できます。 継続的な高いパルス安定性により、プロセスの再現性が保証され、より高い歩留まりの達成に役立ちます。

従来の UV Q スイッチ ダイオード励起固体 (DPSS) レーザーは、精密製造の要件を合理的に満たすことができますが、より高い処理速度とより高い微細処理品質の達成にはまだ欠けています。 加工速度を向上させる一般的な方法は、他の加工パラメータを変更せずに、レーザーのパルス繰り返し率を上げることです。 ただし、これは一般的な Q スイッチ DPSS レーザーでは不可能です。 これらのレーザーの平均出力とパルスエネルギーは、パルス繰り返し周波数の増加とともに急速に減少します。 さらに、パルス繰り返し率が高い場合、レーザーのパルス幅とパルス エネルギーの変動が大幅に増加することがよくあります。

この論文は、高出力で個別に調整可能な UV レーザー パルス幅と高度なパルス調整技術を高いパルス繰り返し率で組み合わせ、シリコン (チップ製造におけるアプリケーション)、酸化アルミニウム (マイクロエレクトロニクス パッケージングにおけるアプリケーション) を含むさまざまなマイクロエレクトロニクス材料の微細加工に適用します。 製造) ガラス (タッチ スクリーン製造におけるアプリケーション) および銅 (プリント回路基板およびマイクロエレクトロニクス パッケージ製造におけるアプリケーション)。

半導体製造におけるシリコンマーキング

レーザー切断シリコンウェーハは、従来の精密ソーイングに取って代わることができます。 チップがますます薄くなり、レーザーがより強力になるにつれて、レーザーの利点はソーイングと比較してさらに強化されます。 従来の鋸引きに対抗するためには、より高いスコアリング速度とより優れた切断品質を実現することが不可欠です。

クエーサーレーザーを使用して、100μm未満の研磨された単結晶シリコンウェーハの厚さを測定し、熱損傷を最小限に抑えて高速マーキングを行います。 図 1 の曲線は、スコアリング速度の増加に伴い、スコアリング深度が減少することを示しています (200kHz、25ns 単一パルス)。 より高い繰り返し率では、より高い電力が使用されます。 同時に、TimeShift テクノロジーは、ソフトウェアを使用して広範囲のパルス エネルギーとパルス幅を設定できます。 最後に、マーキング速度がほぼ 3 倍に向上したことがわかります (25ns シングル パルス、50 μ M)。

アルミナセラミックスのマーキング

アルミナ (Al2O3) セラミックは、誘電特性が高く、強度が高く、耐食性が高く、安定性が高く、比較的低コストであるため、マイクロエレクトロニクス パッケージングで広く使用されています。 通常の製造工程では、複数のモジュールを搭載した大型の酸化アルミニウム基板は、最終的に 1 つのモジュール (単一モジュール) に分離されます。 一般的に使用されるマーキング技術 (「スクラッチ アンド ブレーク」) では、レーザーを使用して基板に深いスクラッチを作成し、機械的圧力によって基板を分割して分離します。 ハイパワーUVレーザーにより、きれいで正確な高速マーキングが可能です。

シリコン彫刻と同様に、クエーサー レーザーを使用してアルミナ彫刻を高速で実行する場合、より高い出力と TimeShift テクノロジを使用して最小限の熱効果を達成できることがわかります。

フラットパネルディスプレイのガラス切断

ディスプレイの製造工程において、タッチパネルや液晶のガラスブロックの剥がしには直線カットが必要ですが、角や穴、溝の作成には曲線カットが必要です。 家電製品に使用されるガラス基板は、さまざまな化学処理や熱処理によりますます薄くなり、その強度もますます高くなっています。 したがって、ガラスのレーザー加工は、高品質の切断と高い生産性を実現する上で大きな可能性を秘めているだけでなく、従来の機械的な彫刻や剥離プロセスによって引き起こされる出力損失を削減することもできます。

当社が開発したタイムシフト技術は、レーザーと物質の相互作用を利用してガラスを加工する技術です。 PCB技術は特許取得中です。 この技術では、単一のレーザーパルスを変更することで、熱負荷と結果として生じる材料の破片を減らすことができます。 これにより、コーニングゴリラガラス、旭ドラゴンテールガラス、ショットキセネーションガラスなどの化学強化ガラスの切断において、良好な切断品質と1.5m/s以上のワイヤ切断速度を達成できます。 同様の結果は、ソーダ ライム ガラスや高度なフレキシブル ガラス (コーニング ウィロー ガラスなど) の処理でも得られ、サファイア処理のプロセス開発も進行中です。

高度なパッケージングと相互接続における銅の切断

薄い (10 ～ 20 μ m) 銅層のクリーンで高速な切断は、フレキシブル回路基板の切断の典型的なアプリケーションです。 さらに、PCB 構造の穴あけには、同様の厚さの銅層のアブレーションが含まれます。 我々は、主にサブパルス (パルス列) を使用して銅にマークを付け、溝の深さを改善することにより、これらのアプリケーションにおける TimeShift 技術の潜在的な有用性を研究しました。概要

高いパルス繰り返し率を備えた高出力 UV レーザーと TimeShift プログラマブル パルス整形技術 (Quasar レーザー) を組み合わせることで、マイクロマシニングの加工効果を大幅に改善できることがわかりました。

さまざまな一般的なマイクロエレクトロニクス材料 (シリコン、セラミック、ガラス、銅など) の大量処理に紫外線レーザーを適用すると、多くの利点がもたらされます。 高度なパルス分割および成形技術と相まって、PCB プロセス パラメータ空間を拡大する (より高いパルス繰り返し率で電力を増加させる) ことにより、処理速度と微細加工の品質を向上させることができます。 適切なパラメータの最適化により、この新しい UV ナノ秒パルス レーザー光源を使用すると、品質と生産性が向上し、今日のレーザー微細加工の能力が向上し、将来の民生用 PCB 製品の製造に対するより高い課題に直面することができます。