在电子产品向高密度、小型化、高牢靠方向开展的背景下,柔性线路板(FPC)由于其可以自在弯曲、配线密度高、厚度薄等特点,成为满足电子产品小型化和挪动要求的唯一处理办法。在FPC外表有一层树酯薄膜,起到线路维护和阻焊等的作用,其次要成分为聚酰亚氨(Polyimide,PI),工业界又称之为PI掩盖膜,它是主链上含有酰亚胺环(-CO-NH-CO-)的一类聚合物,其中以含有酞酰亚胺构造的聚合物最为重要。PI掩盖膜在低温下具有突出的介电性能、机械性能、耐辐射功能和耐磨性能,普遍用于航空、兵器、电子、电器等精密机械方面。
随着激光技术的开展,运用紫外激光切割FPC与PI掩盖膜逐步取代传统的模切。紫外激光切割属于无接触加工,无需价格昂贵的模具,生产成本大大降低,聚焦后的光斑可仅有十几微米,可以满足高精度切割和钻孔的加工需求,这一优势正投合电路设计精密化的发展趋势,是FPC、PI膜切割的理想工具。
根本加工原理:为什么选紫外、为什么选短脉宽
以后用在FPC、PI膜切割的紫外激光切割机次要为纳秒级固体紫外激光器,波长普通为355nm,绝对于1064nm红外和532nm绿光,355nm紫外有更高的单光子能量,资料吸收率更高,发生的热影响更小,完成更高的加工精度。脉冲紫外激光切割资料分为两种原理,一种是光化学原理,应用激光单光子能量到达或超越资料化学键键能,打断资料某些化学键来完成切割;另一种是光物理原理,当激光单光子能量低于资料化学键键能时,依托聚焦光斑处十分高的能量密度,超越资料的气化阈值,从而霎时气化资料,完成资料的切割。在PI膜的化学键构造中,常态下C-C键和C-N键的键能辨别为3.45eV 和3.17eV,而355nm紫外激光切割设备的单光子能量为3.49eV,高于常态下C-C键和C-N键的键能,可直接毁坏资料的化学键。但实践在用紫外激光切割FPC或PI膜的使用中,上述两种切割原理同时存在,在光物理效应中,会有热量的发生和积聚,资料温度不时上升。研讨标明,当 PI 资料温度高于600℃时,绝对于 C元素,N和O两种元素的比例会不时减小,最终资料中次要以C元素为主,即资料发作碳化。资料吸收激光能量转化为热能的扩散距离公式 L = [4Dt]^1/2,其中 D为资料热扩散率,t为激光脉宽。由此可知当资料一定时,激光脉宽越大,激光发生的热能在资料上的扩散距离越大,也就是说对资料的热损伤越大。
实验验证脉宽对切割效果的影响
本实验所采用的PI掩盖膜厚度为30±2µm,拉伸强度≥160 MPa,热分解温度≥500℃。比照单脉冲能量为20uJ,脉宽辨别为42ns、21ns以及11ns的切割效果。实验中坚持OVERLAP分歧,切割次数2次,实验检测设备为奥利巴斯BX51光学显微镜。
图1为外表热影响及粉尘比照,可以分明发现脉宽越长,切割道附着的粉尘以及颗粒会越多,而这些粉尘很容易附着在电路上从而惹起短路。图2为切割后底部胶层热影响比照,脉宽为42ns时的热影响约为22.7µm;而脉宽为21ns以及11ns时切割后底部根本看不到胶层的熔融。经过以上实验发现脉宽越短越有利于覆盖面的加工。
高频短脉宽纳秒紫外激光器
为满足FPC、PI膜切割行业对更少碳化和更快效率的要求,采用高频率、窄脉宽紫外激光切割机。该款设备有如下特点:
1.频率更高。最高频率可达300K,在200K时最大功率有5.8W,300K时最大功率有2.6W。
2.脉宽更窄。最小脉宽仅11ns,150K下脉宽也只要24ns,相比旧款窄了20ns。
3.光束质量优秀,M2<1.2,光斑圆度>90%,功能波动牢靠,同时具有突出的性价比。
4.一体化紧凑型设计,将控制箱和激光头合二为一,愈加便于设备集成。
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