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超快微加工: 使用紫外皮秒激光器实现高质量柔性印刷电路加工
发布时间:2022-09-03 12:02

超短脉冲(USP)激光器在工业制造中的应用越来越多,其主要应用领域包括玻璃加工、金属雕刻和医疗器械制造。与更长的纳秒和微秒脉冲宽度相比,在~1µm 的红外(IR)波长范围内,短脉冲宽度能够以很低的热效应实现高质量加工,从而在加工金属时产生最低限度的熔融和毛边,在加工玻璃时产生更少的碎屑和破裂。

然而,在许多情况下,更短的紫外(UV)波长会带来额外的好处。更短的波长可实现更小的聚焦光斑和更长的加工场深度。此外,与红外波长相比,紫外波长可将激光能量耦合到更多种类的材料中。结合许多不同材料的行业之一是柔性印刷电路(FPC)制造。FPC已经用于各种紧凑的电子设备中,如智能手机、手表以及越来越多的“可穿戴”电子产品。材料多种多样,包括铜、聚合物、黏合剂甚至还包括纸。常用的工艺包括钻孔和轮廓切割。

对于FPC,聚酰亚胺保护膜的作用与FR4基印刷电路板(PCB)的阻焊膜相同。聚酰亚胺的厚度通常为12~25µm,涂有压敏黏合剂,并与纸基材料相连。关键挑战是在聚酰亚胺中高速烧蚀图案,同时避免黏合剂熔融和纸基燃烧/炭化等热效应。当前最先进的保护膜制图工艺是将脉冲纳秒紫外激光器与二维振镜相结合,以很低的热效应实现高速加工。然而,在某些应用中,质量至关重要,因此紫外皮秒脉冲宽度更有利。

与使用纳秒紫外激光器相比,使用皮秒紫外激光器产生的碎片更少,同时能够以更高的脉冲频率(从而以更高的速度)进行加工,并且不会在黏合剂和纸基层中造成不必要的热效应。

采用更短的脉冲宽度和更短的波长,激光加工倾向于产生更高的质量,这里的各种FPC加工结果展示了这一点。更短的相互作用时间和更浅的光穿透深度,可以实现烧蚀工艺的更精细的控制,实现更精细的加工精度,同时降低热效应。

来源:长三角激光联盟

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