PCB/柔性电路板制造中的激光应用
随着全球5G时代的到来,手机材质及制造工艺将为适应5G新技术而发生改变,新一轮商机将为激光设备提供商带来了巨大的经济效益。新的市场需求将释放并惠及产业链各环节,从5G商用设备和产品的研发趋势看,PCB及柔性电路板行业将成为最大的受益方之一。PCB及柔性电路板可以说是电子产品的输血管道。柔性电路板具有配线密度高、轻薄、可弯曲、可立体组装的优点,和市场发展趋势配适度高,需求日益旺盛。行业快速发展的同时,柔性电路板的加工技术也在不断革新。
在电子行业中,大部分的制造环节都离不开激光加工应用,先进激光加工技术的生产效率与精密加工特性,决定了电子制造中其地位的重要性,激光打标、激光焊接、激光切割、激光打孔、激光蚀刻、LDS激光直接成型等广泛应用于电子制造中。激光加工技术的大规模应用,将为激光设备提供商带来了巨大的经济效益。
一,PCB VS柔性电路板
作为重要的电子连接件,PCB几乎用于所有的电子产品上,被称为是“电子系统产品之母”。只要有集成电路等电子元器件,都需要使用印制板进行电气互连。PCB从单面发展到双面、多层和挠性,不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展,并且不断地缩小体积、减轻成本、提高性能,使得PCB在电子设备的发展过程中,始终保持强大的生命力。
相对于硬式电路板,软板产品构造上由软性铜箔基板和软性绝缘层以接着剂(胶)贴附后压合而成,具有许多硬性印刷电路板不具备的优点。利用柔性电路板可大大缩小电子产品的体积,适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要。
PCB及柔性电路板FPC是3C行业中的重要元件和线路连接载体。
随着电子行业智能化的不断发展,PCB以及柔性电路板FPC,越做越小,越做越薄,容纳的电子元器件也越来越多,对加工精密度的要求也越来越高。与此同时,激光在PCB以及柔性电路板上的应用也越来越广泛!
二,激光在PCB及FPC制造中的应用
在未来更小、更复杂的柔性电路板将成为未来的发展方向,传统的加工方式很难满足该加工需要,为了实现更加精细化的柔性电路设计,需要更加精细化的加工解决方案。
1、激光打标
激光打标是激光加工最大的应用领域之一。激光打标的原理是利用高能量密度的激光对材料进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记。由于大多数材料对紫外光都有较好的吸收,可以通过它对大多数材料的表面进行精细打标,可以打出各种图案、文字和符号等。非接触式加工,无耗材,环保无污染,完全符合现有PCB以及柔性电路板行业高品质标记要求。能弥补丝印加工的不足,逐渐成为PCB标记的最佳加工工具,在电路板行业发挥着举足轻重的作用!同时打标效果的对比度较高,易于识别。
紫外激光打标机,具有高能量的激光束,在作用于PI等高分子聚合物材料时能够将光能转变为化学能,在精密度激光束的作用下,部分连接物质原子和分子的化学键发生变化,从而达到表面处理的目的。在加工过程中,由于加工时间段、能量集中,几乎不会损伤加工物品表面。在未来,激光技术将有力给予现在柔性加工更加精细化的加工解决方案,为未来柔性电路向更小、更复杂化提供有力的保障。
与传统印刷技术相比,激光打标技术具有多种优势性能:
品质好、耐磨性强;
加工精度高;
效率高、操作简单、降低成本;
无损打标;
使用范围广、安全环保;
性能稳定、设备使用寿命长;
2、激光切割的优势
精度高;
切缝窄;
切割面光滑;
速度快;
质量好,无损伤;
不受材料性质影响;
节约模具;
节省材料;
提高样品出厂速度;
安全环保;
切割PCB硬板
紫外激光器在PCB生产中的应用,还包括切割较厚的PCB硬板。PCB硬板由FR4等基于玻璃纤维的多聚物组成。从分板到曲线切割都需要用到激光切割,下图的样品,是使用15 W的激光器,从一片0.445 mm厚的硬板中切下的10 mm2正方形。激光器的脉冲宽度和多种重复频率使材料的热效应得到控制,也降低了碳化物残留的产生,由此平衡了产出与质量的矛盾。下图样品便是以7.5 mm/sec的平均速度加工完成的。
切割柔性电路板的覆盖膜
覆盖膜用于保护脆弱的导体。它构成了多层电路板组装元件之间的绝缘区域,用于环境隔绝和电绝缘。覆盖膜是由一层12.5到25微米厚的聚酰亚胺通过黏合剂附着于剥离纸上组成。覆盖膜需要按照特定形状切割,同时要避免伤到剥离纸。这样,成型的覆盖膜即可从剥离纸上较容易的揭下来。下图展示的样品来源于功率12 W的激光器,以400 mm/sec的平均速度,对25微米厚的聚酰亚胺薄膜进行的高质量切割。如果使用15 W的激光器,500 mm/sec或更高的切割速度也可能达到。
3、绿光/紫外PCB激光切割机加工PCB电路板的优势
与CO2激光相比适用的材料更加广泛,除了铝基板,几乎所有材料产品都可以加工。另外紫外光和绿光的波长更短,脉宽小,热影响小,不会出现烧焦现象。
非接触式加工,可针对任意图形加工不受影响,因而在PCB电路板行业中相比较于传统加工方式无需做任何调整,能够有效提升响应速度,针对任何曲线加工。
加工效果好,激光的波长短,热影响小,切割边缘是光滑的,不会对PCB电路板产生任何应力,不会使板子变形。
割精度高,采用相机定位,切割缝隙小于50微米,切割位置精度高。
操作过程简便,软件自动控制,可对接自动上下料机构,节省人工成本。