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浅谈皮秒紫外激光工艺原理及优势

2020-10-15 08:37:53


        近年来,随着激光技术的不断发展,采用紫外激光器切割FPC覆盖膜逐渐成为主流,生产规模也逐年扩大。尽管如此,业内在采用激光加工FPC覆盖膜时,若激光器性能存在缺陷或工艺参数选择不恰当,极易导致切割边缘发生碳化,由于碳具有导电性,会使后续所制作的电子元器件发生微短路,产品良率不高。 

一、什么是PI覆盖膜

       柔性线路板(Flexible Printed Circuit,FPC)覆盖膜,主要成分为聚酰亚胺(Polyimide,PI),通常工业所使用的PI薄膜借助于粘合剂附着于纸质基底,呈卷状储藏,工业界也称之为PI覆盖膜,聚酰亚胺是分子主链上含有酰亚胺环状结构的耐高温聚合物,具有优异的综合性能,而耐热和耐辐射性能在目前工业化生产的高分子材料中极为突出。高温下具有突出的介电性能、机械性能、耐辐射性能和耐磨性能,广泛用于航空、电子、电器等精密机械方面。自五十年代末发现了聚酰亚胺优良热稳定性和力学性能以来,人们对这类聚合物的研究一直很活跃。然而,难以加工和较高的制造成本却严重限制了它的应用。 

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       在FPC中,覆盖膜的作用如下:1.保护铜箔不暴露在空气中,避免铜箔的氧化;2.为后续的表面处理进行覆盖,如不需要镀金的区域用PI覆盖起来;3.在后续的表面贴装工序中,阻焊作用。因此,在工业生产中要求对覆盖膜相应的位置进行窗口切割,同时不同电子线路所要求的覆盖膜切割窗口的尺寸和类型都不一样。目前FPC覆盖膜大批量生产所采用的工艺为传统冲压方法,该工艺存在精度低、耗费人力物力,且加工环境粉尘和噪音污染较大等问题。 

加工原理

       采用纳秒激光作用高分子材料时,若光子能量高于材料的某些化学键,激光光子可以使材料的化学键直接断裂,产生以光化学作用为主的“冷”加工过程。因此,相对于1064nm红外激光和532nm绿激光,355nm紫外激光更加适合于PI薄膜的切割。即便如此,在光子能量高于材料的化学键能的同事,若激光能量密度达到材料的热损伤阈值,其相互作用不仅为光化学过程,还存在光热转换过程,随着热量的产生和积累,材料温度不断上升。相关研究表明,当聚酰亚胺温度高于600℃时,相对于C元素,N和O的比例会不断减小,这也是皮秒紫外激光工艺参数选择不当时,PI发生碳化的原因。

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韵腾激光科技有限公司作为FPC激光加工领域的专业设备厂商,激光工艺一直走在行业的最前端,皮秒紫外激光工艺便是核心之一。与纳秒紫外激光相比,皮秒紫外激光具有以下优点:1.激光脉冲宽度更窄,仅为 10-12S,这将大大减小激光加工材料时的热扩散距离,降低激光对材料的热损伤;2.因脉冲宽度变窄,激光单脉冲峰值功率成倍增加,提升了激光加工材料的能力。

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机台特点:1、覆盖膜产品可实现卷对卷、卷对片或片对片加工;

     2、可降低切割边缘碳化,达到无碳化加工;

     3、双台面加工,提高加工效率;

     4、高效率的软件处理功能,人工介入少,实现全自动化生产。

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