PCB穴あけおよび紫外線技術

現在、プリント回路基板のマイクロ ビアの作成に使用されるレーザーには、CO 2 レーザー、YAG レーザー、エキシマ レーザー、銅蒸気レーザーの 4 種類があります。 CO2 レーザーは通常、約 75% の μ M を生成するために使用されますが、光ビームは銅の表面から反射されるため、誘電体の除去にのみ適しています。 CO 2 レーザーは非常に優れており、安価でメンテナンスフリーです。 エキシマ レーザーは、高品質で小径の穴を作成するのに最適な選択肢であり、典型的な開口値は 10 μ m 未満です。これらのタイプは、マイクロ BGA 装置のポリウレタン基板の高密度アレイ穴あけに最適です。 銅蒸気レーザーの開発はまだ初期段階にありますが、高歩留まりが必要な場合には依然として優位性があります。 銅蒸気レーザーは誘電体と銅を除去できますが、PCB 製造プロセスに深刻な問題をもたらし、気流が限られた環境でしか製品を製造できなくなります。

PCB 業界で使用される最も一般的なレーザーは Q スイッチ Nd: YAG レーザーで、その波長は紫外線範囲内で 355nm です。 この波長は、PCB PCB 穴あけ時にほとんどの金属 (Gu、Ni、Au、Ag) を溶かすことができ、その吸収率は 50% を超えます (Meier and Schmidt, 2002)。 有機物も溶かすことができます。 紫外線レーザーの光子エネルギーは 3.5 ～ 7.5 eV にもなり、一部は紫外線レーザーの光化学作用によって、一部は光熱作用によって、溶融プロセス中に化学結合が切断される可能性があります。 これらの機能により、UV レーザーは PCB 業界のアプリケーションの第一の選択肢になります。

YAG レーザー システムには、マイクロ スルー ホールの表面に銅循環をドリル加工するために必要な 4J/cm2 以上のエネルギー密度 (フロー) を提供するレーザー ソースがあります。 有機材料の溶融に必要なエネルギー密度は、エポキシ樹脂やポリウレタンなどわずか100mJ/cm2程度です。 このような広いスペクトル範囲で正確に動作するためには、レーザーエネルギーを正確に制御する必要があります。 微細貫通孔の穴あけ加工には、2 つの工程が必要です。 最初のステップでは、高エネルギー密度レーザーで銅箔を開き、2 番目のステップでは、低エネルギー密度レーザーで誘電体を除去します。

レーザーの波長が 355nm の場合、一般的なスポット径は約 20 μ m です。

レーザー ビームは、コンピューター制御のスキャナー/反射システムによって検出され、焦点開口レンズによって焦点を合わせることができるため、ビームは正確な角度で穴を開けることができます。 スキャン プロセスでは、ソフトウェアを使用してベクトル パターンを生成し、材料と設計の偏差を補正します。 スキャン領域は 55 x 55mm です。 このシステムは CAM ソフトウェアと互換性があり、一般的に使用されるすべてのデータ パターンをサポートします。

レーザーシステムは、ドイツのMis LPKFによって提案されています。 その機械設計は硬質花崗岩に基づいており、その表面研磨精度は 3 μ m 以上です。 位置決めの精度はガラス定規によって制御され、その再現性は ± 1 μ m 以内であることが保証されています。 長期ドリフト。 調整後、ソフトウェアによって生成された一連の補正データは、スキャン領域全体をカバーできます。 ドリフトスケール補正の動作には約 lmin かかります。 基準からの位置ずれなどの基板の変化は、高解像度のCCDカメラによって検出され、ソフトウェア制御によって補正されます。

このシステムは、プロトタイプの製造に非常に適しています。 ドリルで穴を開けて成形できるため、はんだ抵抗、保護層、誘電体などの金属ポリマーを含め、フレキシブル PCB からリジッド PCB まで使用できます。 Raman et al. は、最先端の固体 UV レーザー システムと、高密度相互接続マイクロ ビアの製造におけるその応用を紹介しました。

Lange と Vollrath は、穴あけ、構成、および切断における紫外線レーザー システム (マイクロワイヤー穴あけ 600 システム) のさまざまなアプリケーションについて説明しました。 このシステムは、穴やマイクロ スルー ホールをドリル加工することができ、銅層の開口部は 30 μ m に縮小されます。 このシステムでは、最小幅 20 μ も製造できます。M の PCB 外層ワイヤの製造能力は、光化学のそれよりもはるかに高くなっています。 このシステムの生産速度は 250 回の掘削操作に対応でき、Gerber や HPGL などのすべてのスケールの入力が可能です。 その動作領域は 640 mm x 560 mm (25.2 インチ x 22 インチ) で、材料の最大高さは 50 mm (2 インチ) で、最も一般的に使用される PCB 基板に使用できます。 機械作業台のベースとそのガイド レールは、精度 ± 3 μ m の天然花崗岩でできています。 位置は温度補償付きのガラス定規で制御され、その精度は土 i μ m です。 コンソールのベースプレートは真空装置によって取り付けられています。