Mae cynhyrchubyrddau cylched printiedig (PCBs)yn cynnwys nifer o brosesau gwahanol, y mae llawer ohonynt yn gofyn am ddefnyddio laserau. Mae'r defnydd o laserau UV nanosecond pulsed yn cynyddu oherwydd yr agorfeydd llai a llai sydd eu hangen.
Mae dyfeisiau a modiwlau yn dod yn fwy cryno diolch i dechnolegau pecynnu uwch. Ar ôl sylweddoli bod gwahaniaeth mawr rhwng y nod lled-ddargludyddion a'r dimensiwn PCB - o'r nanomedr i'r lefel milimetr mewn achosion eithafol - mae datblygwyr yn parhau i ganolbwyntio ar ddatblygu technolegau pecynnu uwch i gysylltu cydrannau o wahanol feintiau. Un dechnoleg o'r fath yw'r system system-mewn-pecyn (SiP), lle mae dyfeisiau cylched integredig unigol (IC) yn cael eu bwndelu ar swbstrad PCB gydag olion metel wedi'i fewnosod yn rhyng-gysylltu cyn eu pecynnu a'u gwahanu'n derfynol. Mae'r bensaernïaeth fel arfer yn cynnwys haen gyfryngol i gyflawni dosbarthiad cymharol drwchus o gysylltiadau sglodion yn y PCB. Mae'r modiwlau'n dal i gael eu trefnu ar un panel mawr yn ystod y pecynnu terfynol, fel arfer gan ddefnyddio pecynnu cyfansawdd mowldio epocsi (EMC) neu ddulliau eraill. Yna caiff y modiwlau eu gwahanu gan ddefnyddio proses torri laser.
Rhaid i gynnyrch, ansawdd a chost gyfateb
Mae'r laser delfrydol ar gyfer gwahanu SiP yn dibynnu ar y gofynion penodol a rhaid iddo sicrhau'r cydbwysedd gorau posibl rhwng trwybwn, ansawdd a chost. Pan fydd cydrannau sensitif iawn yn gysylltiedig, efallai y bydd angen defnyddio laserau Ultra Short Pulse (USP) a/neu effeithiau thermol isel eu hanfod.Tonfeddi UV. Mewn achosion eraill, mae cost is, laserau nanosecond pulsed trwygyrch uwch a thonfedd hir yn ddewisiadau mwy priodol. Er mwyn dangos cyflymder prosesu uchel torri swbstrad PCB SiP, profodd peirianwyr cais MKS laser pwls nanosecond pŵer uchel gwyrdd. Defnyddiwyd laser Spectra-Ffiseg Talon GR70 i dorri deunydd SiP, sy'n cynnwys FR4 tenau gyda gwifrau copr wedi'i fewnosod a mwgwd solder dwy ochr, gan ddefnyddio amlbrosesu cyflym gyda galfanomedr sganio echel ddeuol. Cyfanswm trwch y deunydd yw 250 µm, a 150 µm ohono yw'r ddalen FR4 (uwch-denau) a'r 100 µm sy'n weddill yw'r mwgwd solder polymer dwy ochr. Trwy ddefnyddio cyflymder sganio uchel o 6 m/s, gellir lliniaru effeithiau thermol difrifol ac osgoi ffurfio parthau yr effeithir arnynt gan wres (HAZ). O ystyried y deunydd cymharol denau, defnyddiwyd maint man ffocal bach (tua 16 µm, diamedr 1/e2) ac amlder ailadrodd pwls uchel (PRF) o 450 kHz. Mae'r cyfuniad hwn o baramedrau yn manteisio'n llawn ar allu unigryw'r laser i gynnal pŵer uchel ar PRF uchel (67 W ar 450 kHz yn yr enghraifft hon), sy'n helpu i gynnal dwysedd ynni priodol a gorgyffwrdd o'r fan a'r lle ar gyflymder sganio uchel.
Torri heb ddiraddio thermol
Y cyflymder torri net cyffredinol a gyflawnwyd ar ôl sganiau cyflym lluosog oedd 200 mm/s. Mae Ffigur 1 yn dangos ochrau sy'n dod i mewn ac allan o'r kerf, yn ogystal â'r ardal is-wyneb lle mae'r llwybr torri yn croesi'r wifren gopr claddedig. Roedd yr arwynebau sy'n dod i mewn ac allan wedi'u torri'n lân gydag ychydig neu ddim HAZ. Yn ogystal, nid oedd presenoldeb y wifren gopr yn effeithio'n andwyol ar y broses dorri, ac roedd ansawdd yr ymylon kerf copr yn ymddangos yn ddelfrydol, er bod yr ongl wylio braidd yn gyfyngedig.
I gael golwg fanylach ar yr ansawdd o amgylch y wifren gopr (ac yn wir y toriad cyfan), edrychwch ar drawstoriad wal ochr y toriad (Ffigur 2).
Mae'r ansawdd yn dda iawn, gyda dim ond ychydig iawn o HAZ ac ychydig o ddarnau carbonedig a gronynnol yn bresennol. mae pob ffibr yn yr haen FR4 yn amlwg yn amlwg, ac mae'r rhan wedi'i doddi wedi'i chyfyngu i wynebau diwedd y ffibrau wedi'u torri sy'n ymwthio allan o'r waliau ochr (hy, yn berpendicwlar i'r ffibrau sy'n ymestyn ar hyd yr arwyneb torri). Yn bwysig, ni ellid gweld unrhyw ddadlaminiad yn yr haenau hyn.
Yn ogystal, mae'r canlyniadau'n dangos bod yr ardal o amgylch y gwifrau copr o ansawdd da ac nad yw'n destun effeithiau thermol niweidiol fel llif copr neu ddadlaminiad o'r haenau FR4 neu fasg solder cyfagos.
Byrddau FR4 trwchus sydd angen diamedrau sbot mawr
Cutting thick FR4 for depaneling is a more mature PCB application for nanosecond pulsed lasers, where arrays of devices are separated from panels by cutting small connecting breakpoints, which was tested with the Talon GR70, for which an entirely new breakpoint cutting process was developed specifically for device panels consisting of approximately 900 µm thick FR4 boards. For this thicker material, the use of the largest possible focal spot diameter, while maintaining sufficient energy density (in J/cm2), is a key aspect of achieving the desired yield. Due to the laser's high pulse energy (>250 µJ) mewn PRF enwol o 275 kHz, defnyddiwyd sbot maint mwy (~36 µm); ar ben hynny, mae ansawdd y trawst yn ardderchog, gydag ystod Rayleigh y trawst ffocws yn fwy na 1.5 mm, sef 1.5 gwaith trwch y deunydd. O ganlyniad, mae maint y fan a'r lle yn gymharol fawr ac yn gyson dros drwch cyfan y deunydd, sy'n cyfrannu at dorri'n effeithlon oherwydd bod y cyfaint arbelydru unffurf a'r rhigolau eang sy'n deillio o hynny yn hwyluso symud malurion. Mae Ffigur 3 yn dangos y delweddau microsgopig sy'n dod i mewn ac yn mynd allan o doriad a gafodd ei brosesu gan ddefnyddio sganiau cyflym lluosog ar 6 m/s (cyflymder torri net cyffredinol o 20 mm/s).
Yn debyg i achos platiau SiP, mae ansawdd wyneb ochrau sy'n dod i mewn ac allan o'r kerf yn dda iawn ac yn cynhyrchu ychydig iawn o HAZ. Oherwydd natur anhomogenaidd y swbstrad gwydr / epocsi FR4 a'r dwysedd ynni isel ar ben pellaf y kerf abladiad laser, mae ymylon y kerf ymadael yn gyffredinol yn gwyro ychydig oddi wrth linell hollol syth. Mae delweddu wal ochr trawstoriadol yn dangos gwybodaeth fanylach am ansawdd y kerf (Ffigur 4 isod).
Yn Ffig. 4 gallwn weld yr ansawdd rhagorol a gyflawnwyd. Dim ond ychydig bach o HAZ a chynhyrchion carbon (golosg) sy'n cael eu ffurfio yn y toriad. Yn ogystal, nid oedd bron unrhyw doddi o'r ffibrau gwydr. gyda chyflymder torri net o hyd at 20 mm / s, mae'r Talon GR70 yn amlwg yn ddelfrydol ar gyfer dadbanelu PCBs FR4 mwy trwchus, tra ar yr un pryd yn sicrhau ansawdd rhagorol a mewnbwn uchel.
