Лейзър Систъмс, СП. ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ - Брой 9, 2013

Осъществяване на контакт със светлина Изглежда, че краят не е близо, било то за намаляване размера и едновременното увеличение на мощността на микрочиповете или другите електрoнни компоненти. За щастие, това също важи и за печатните платки, върху които са монтирани. Печатната платка на утрешния ден ще бъде много тънка, но все пак ще се състои от няколко слоя, всеки от които съдържа плътно разположени проводящи писти, така че и изключително сложните схеми да се поместят в това тясно пространство. Платката ще бъде достатъчно гъвкава за да бъде монтирана в извити и гъвкави устройства. PCB платките се изработват от висококачествени пластмаси като полиамидни смоли, учудващо постигащи адекватна изолация дори и с дебелина от само няколко стотни от милиметъра. Новите материали като например бисмалеимид-триазин (BT за кратко), PTFE, керамика и стъкло ще бъдат използвани за да отговарят на новите изисквания, свързани с високочестотните сигнали. Така платката на утрешния ден ще представи нови предизвикателства пред инструментите използвани днес. Това е очевидно при свързващите микроотвори. Тези отвори, покрити с мед, правят връзките между проводящи слоеве в модерните, многослойни печатни платки. По-малките отвори правят възможно стесняването на пистите. Бъдещето на подобни PCB платки е тясно свързано с нов инструмент, вече готов за употреба: ултракратко-импулсния лазер. Не всички лазери са идентични В момента има два начина за създаване на тези контактни микроотвори: конвенционално механично пробиване и чрез лазер. Основното предимство на механичните свредла е, че комбинацията от материали не представлява проблем. Недостатък е, че не постигат диаметри по-малки от една десета от милиметъра. Tе могат да пробият само около 20 отвора в секунда, като при това се износват за минути. Ето защо производителите започнаха да използват UV и CO2 лазери. UV наносекундните лазери могат да бъдат насочени толкова тясно, че са в състояние да създадат 50 микронни отвори. Тяхната изходна мощност е ниска, въпреки че подсилените със стъклени влакна пластмаси в много от PCB платките могат да причинят проблеми. CO2 лазерите от друга страна, могат да създадат много повече от хиляда микроотвора в секунда, но не по-малки от 75 микрона в диаметър. Нещо повече, силно отразяващата мед върху и между слоевете от пластмаса представлява естествена бариера срещу светлината. Като резултат, тези два типа лазери често се използват заедно при различни операции. Ултракратко-импулсните лазери премахват тези ограничения, защото те просто променят правилата при поглъщане на енергията. Със своите изключително енергийно-интензивни, ултракратки лазерни проблясъци, карат молекулите или атомите в материала да поглъщат повече от един фотон в даден момент. В няколко трилионни от секундата, материалът поглъща енергията на импулса без да има достатъчно време да се разпространява под формата на топлина. Материалът сублимира и се изпарява веднага независимо от това дали е от пластмаса, стъкло, мед или керамика. Прецизно пробиване Прецизното лазерно пробиване е техника, обикновено използвана при създаване на контактни микроотвори. Тук лазерът прилага множество импулси върху една точка. Това "навлизане" в дълбочина на материала с всеки импулс е с диаметър, съответстващ на размера на фокусната точка. По този начин, хиляди отвори могат да бъдат пробити много бързо, благодарение на импулсната честота и високата енергия на импулса. Пикосекундните лазери в серията TruMicro, в сравнение с CO2 лазерите, постигнат подобни или дори по-големи скорости на обработка. При работата с печатни платки с дебелина 200 микрона, покрити с мед от всяка страна, ултракратко-импулсните лазери със средна мощност от 50W могат да пробият 1200 отвора в секунда. Когато средната мощност се увеличи до 100W, този брой може да се увеличи до повече от 3000. Тук отворите са директно пробити през медния слой, без необходимостта от допълнителен слой лак, насърчаващ абсорбцията. В допълнение, те постигат диаметър от само 30 микрона. Големите изисквания по отношение на точността също могат да бъдат удовлетворени. Ако механичната система е достатъчно точна отворите ще се отклоняват от идеалната си позиция с не повече от 10 микрона. Пазара обаче изисква резултати, които са още по-оптимизирани. С въвеждането на нови основи (ABF филми) съчетано с иновативната концепция на лъча и нова пречупваща технология, изглежда че историческата цел от 10 000 дупки в секунда, може да бъде постигната с пикосекундните лазери. Трепанация Трепанация е другият основен процес на пробиване. В миналото се използва при обработка на платки като импровизирано решение когато наносекундните UV лазери премахват медния слой преди CO2 лазера. В сравнение с наносекундния UV лазер, TruMicro прави трепанацията два пъти по-бързо - около 40 отвори в секунда. Това ограничение е наложено само от пречупващата технологията, а не от самия лазер. Процесът помага да се създаде всяко възможно проникване през платката, от изключително фини микроотвори до отвори за поставяне на скоби или винтове. Рязане Разграничението между трепанация и рязане е по-скоро въпрос на дефиниция. И в двата случая лазерът премахва материала равномерно по една въображаема линия. Тук не е важно дали материалът е полиамид, метал, керамика или стъкло. Рязането например, се използва при производството на подложки за светодиоди. Те често са направени от керамичен материал с проводящи писти, приложени към задната страна. Ултракратко-импулсните лазери сега могат в една-единствена операция да пробиват контактните отвори за светодиодите, и използвайки трепанация да направят монтажните гнезда. Като накрая гравират фини, шаблонни канали в панела, приличащи на перфорации, по които отделните платки могат да бъдат отчупени по-късно. Това води до намаляване броя на стъпките при обработка. По време на така нареченото разкрояване, диамантените триони могат да оставят прах и микропукнатини, докато лазера оставя чист и прав ръб. Това елиминира всички слаби места, където по време на работа топлинният стрес може да причини проблеми. info@lasersystems.bg www.lasersystems.bg