木森科技UV激光微加工應用實例

由于高功率二極管泵浦紫外激光器的迅猛發展,正逐漸取代原有的燈泵浦固體激光器和準分子激光器,在電子工業中得到越來越廣泛的應用。在全固態紫外激光微加工設備方面,國外起步較早,例如德國某公司的MicroLine紫外激光系列設備,利用全固態紫外激光進行FPC成型技術已經比較成熟, 釆用紫外激光在FPC表面實現柔性度高的精密高效切割、鉆孔和開窗口等微加工，加工表面無毛刺、側壁陡直、無對位難題,備受企業青睞，并長期占領國內相關行業市場。
隨著國內激光應用技術以及數控機床技術的發展,國內一些激光企業也開始研制國產的紫外激光微加工設備。總體上來說,國產紫外激光微加工設備的研發和推廣起步較晚,并且主要部件依賴進口受到諸多限制,在設備性能上存在一定的差距。此外,由于激光微加工設備相對傳統機械加工設備較為昂貴,企業更希望設備功能多樣化,以簡化現有工藝,提高生產效率同時節省成本。
木森科技經過多年研制的多功能紫外激光微加工設備（UV-500S）從用戶需求出發,創新性的將振鏡快速掃描加工方式優化掃描定位,兼具切割、刻蝕和鉆孔功能,可以同時滿足電子行業精密制造高效率、高精度和低成本的要求。
1、在FPC 上的應用
FPC（Flexible Printer Circuit Board，FPCB）板具有配線密度高、重量輕、厚度薄，彎曲度高等特點，因此被廣泛的應用與手機、筆記本電腦、MP3等數碼產品上，目前在市場上電路系統中得到廣泛的應用。
由于紅外或可見光波段激光束的加工機理是將光能轉變成為熱能，使得物質融化或者蒸發，這種方式不可避免的導致激光熱量以熱傳導和熱輻射的方式向材料區域周圍擴散，產生重熔層和熱影響區域，從而限制了微細加工邊緣的質量和精度。
紫外激光由于光子能量高，在與PI等高分子聚合物材料作用時，可將光能轉變為光化學能，直接破壞部分連接物質院子或者分子組分的化學鍵，達到去除材料的目的。這種將物質分離成原子的過程是一個光化學作用的“冷”過程，對加工區域周邊幾乎無熱損傷，可以獲得極高的加工質量和加工尺寸精度，于是UV激光在FPC及其輔材上的得以廣泛的應用。
由于FPC生產工藝復雜，所用的材料在生產過程中容易發生變形，并且不同的部位采用不同的材料，導致不同部位的形變程度不同，在切割上區域使用的切割參數數據不一致，因此對切割系統的控制方式、材料變形的適應性及切割精度都提出了很高的要求。

經過多年的研制，木森科技激光UV激光精密激光成型機（UV-500S）基于坐標影射變換機器視覺自動定位系統，成功的將夾具加工精度和安裝方式等限制條件打破，直接通過基于每一個電路單元的mark點來對FPC板的實際變形情況有根據的選擇mark點來進行定位切割，有效的解決了由于材質變形所產生的誤差，其精度均控制在±0.05mm以內。

2、高密度互連板(HDI)鉆孔
隨著半導體電子產品朝著便攜式、小型化和功能多樣化的方向發展,要求PCB的尺寸越來越小。提高PCB板小型化水平的關鍵在于導線寬和不同層面線路之間微型過孔的尺寸大小。如果線寬足夠小,在PCB板上不僅可以預留更多的布線空間,而且過孔越小,越適合用于高速電路。傳統機械鉆孔方法對加工孔徑100um以下的微孔已經無能為力,在這種情況下,激光鉆孔便成為唯一的選擇。
目前在電子行業應用較多的激光鉆孔方式是C02激光鉆孔和紫外激光鉆孔。C02激光器主要鉆直徑75至150um的微孔,但存在對位和不能穿透一些高反射率金屬（如銅等）表面的問題。木森科技激光UV激光精密激光成型機不但可以鉆25um以下的孔,且不存在對位問題,能在多種材料上鉆孔、切割和焊接。HDI的重要特征是大量微盲孔,一些高密度PCB上的微孔多達數萬個,孔徑小于50um。加工微細孔時不會出現伴隨熱效應產生的分層現象,鉆孔速度快、質量好。圖為木森科技激光設備在PI (底層為銅)和環氧材料上鉆的微細盲孔,可見對于高分子聚合物材料,其加工熱影響非常小。對于多層FPC的盲孔加工,難點在于徹底去除孔底絕緣材料,從下孔正反圖可以看到,利用紫外激光在多層FPC上可鉆小于50um盲孔,環氧樹脂粘結劑被徹底除去,被燒蝕區域無任何殘余物殘留。

3、有機覆蓋膜CVL切割
CLV是一種熱成形或冷成形的有機聚合物，主要的作用與PCB的綠漆類似。其主要作用是：
1）保護銅箔不暴露在空氣中，避免銅箔的氧化；
2）為后續的表面處理進行覆蓋。如不需要鍍金的區域用CVL覆蓋起來。
3）在SMT中，起到阻焊作用。 
    

CLV由于其材料厚度在40um~100um均有分布，所以在切割時對紫外激光切割設備的穩定性要求極高。木森科技激光UV激光精密激光成型機所采用的激光器采用經過市場廣泛驗證了的技術實現平均功率大于 12 W單脈沖能量大于250 μJ 的紫外輸出，并且在數萬小時的工作壽命周期內實現重復頻率0-500 kHz寬幅范圍保證極高的脈沖對脈沖穩定性以及卓越的TEM00模式光束質量。其脈沖能量控制等特殊功能，實現不同頻率下保持恒定的脈沖能量和脈寬，保證了加工效果和效率達到最佳狀態。在工作頻率范圍高達 500 kHz 的情況下，光束模式質量仍然穩定，其穩定性在100KHz時小于2%，300KHz時小于3%。對于切割CLV膜，木森科技累計了大量的切割經驗，在控制切割小孔時，得以切割邊緣碳化程度小，輕微發黑，邊緣碳化均在0.02mm左右，拐角直角度良好，邊緣光滑，無毛刺。

4、PCB分板、外形切割
傳統的PCB分板、外形切割是采用沖壓方式進行切割，傳統的設備需要根據其切割圖形來制作沖壓治具。其治具開模成本較高，且不可通用。紫外激光設備無需開模即可按CAD圖檔切割任意外形產品，縮短生產周期，解放人力資源。
木森科技激光UV激光精密激光成型機支持斷點分割，以及復雜外形切割，切割精度高。設備使用紫外激光，在切割FR4、FR5、CEM、陶瓷、聚酰亞胺、聚酯、以及其它電路板基板的材料時，切割邊緣清潔、無毛刺。尤其在切割薄而柔軟的材料時，與傳統切割設備相比，激光顯示出了強大的優越性，而其價格與傳統切割設備相當。
結束語：
木森激光切割設備搭載國際一流品牌的紫外激光器，為用戶提供簡便、快速、無耗材、非接觸式、非機械式、高精度的任意形狀的劃線、半切割、切割等解決方案，滿足嚴苛的制造要求，適合量產和加工工藝的飛速變化。

開創了全新加工模式：
無需開模即可按CAD圖檔切割任意外形產品，縮短生產周期，解放人力資源；高精度、低漂移的振鏡與伺服系統平臺結合帶來卓越的微米量級切割精度；無應力切割模式與全自動CCD定位系統有機結合帶來完美的切割效果；綠色環保的切割制程有效的避免了對操作人員的危害及對環境的污染

引領全球的核心激光技術：
引進美國最先進的激光切割技術，光路優化使得激光光斑聚焦小于20μm，輸出脈沖寬度<20ns，脈沖峰值功率高，可連續穩定工作，切割時不易在柔性電路板邊緣留下焦痕，提高整體加工效率。

人性化中文操作軟件系統：
MUSENMARK軟件可以在Windows XP 上運行，中文界面，功能齊全；多種切割模式支持分層、選取等多樣化切割方式；強大圖檔處理支持分圖加工，陣列加工以及圖檔平移、旋轉、縮放；精準平臺控制支持CCD自動聚焦、自動對位，自動調整Z軸高度。

專業支持和售后服務：
為用戶提供最專業的技術解決方案以及最適合的工藝制程；為用戶提供售前技術咨詢、售后培訓；覆蓋全國的服務保障網絡，保證24小時之內提供“快速反應”的設備維護、維修以及保養服務；終身為用戶提供技術支持、軟件升級等服務。
木森科技堅持走博彩眾長自主創新的道路，在小功率高精密激光切割加工領域以國際先進技術為標桿不斷地努力進取，與時俱進地研發制造出更多實用有效的專業設備，更好地為客戶提供優質的產品和滿意的服務。