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FPC覆蓋膜劃片切割一般用什么機(jī)器加工?

2019-04-11 返回列表

 FPC覆蓋膜劃片切割一般用什么機(jī)器加工?
      覆蓋膜在與 FPC線路層貼合前,需根據(jù)線路設(shè)計(jì)要求,在相應(yīng)位置切割大小、形狀不同的窗口(行業(yè)內(nèi)亦稱為PI膜開窗)。在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間,PI膜的切割主要用傳統(tǒng)的模切方式實(shí)現(xiàn),該工藝存在加工精度低、制造成本高等問題,且隨著電子電路設(shè)計(jì)向小型化和高密度化發(fā)展,傳統(tǒng)的模切方式已日漸不能滿足設(shè)計(jì)的要求。

    利用激光進(jìn)行PI 覆蓋膜切割,不僅切割精度高,還可省去高額的模具費(fèi)用,產(chǎn)品合格率亦高,能夠大大降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量;激光采用的是無(wú)接觸式加工,如激光光源的選型以及工藝方法得當(dāng),則不會(huì)對(duì)加工材料造成如模切方式產(chǎn)生的拉伸變形、壓傷等損傷;因激光的聚焦光斑僅有幾十微米,能夠?qū)崿F(xiàn)高密度線路和微孔的加工,這一優(yōu)勢(shì)正迎合了電路設(shè)計(jì)的發(fā)展步伐,是PI 覆蓋膜開窗最理想的加工工具。

    目前,PI覆蓋膜切割主要為納秒紫外激光工藝,其紫外激光器波長(zhǎng)一般為355nm,單光子能量約為 3.5EV,在PI的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)中,C-C 鍵和C-N鍵的化學(xué)鍵的鍵能約為3.4EV,略低于355nm波長(zhǎng)紫外激光的單光子能量,當(dāng)該波長(zhǎng)的紫外激光作用在材料上時(shí),可直接將這兩種化學(xué)鍵打斷,這亦是紫外激光能夠切割PI材料的原因。

FPC覆蓋膜劃片切割一般用什么機(jī)器加工_副本.png

   雖然納秒紫外激光相較于傳統(tǒng)的模切方式更前進(jìn)了一步,但在實(shí)際應(yīng)用過程中仍存在一些問題:

  1.激光的光子能量在達(dá)到或高于材料化學(xué)鍵的鍵能的同時(shí),其能量密度亦達(dá)到材料的熱損傷閾值,當(dāng)激光與材料相互作用時(shí),已不僅只是光化學(xué)作用,還存在光熱轉(zhuǎn)換及傳遞過程,隨著熱量的產(chǎn)生和積累,材料溫度不斷上升,研究表明,當(dāng) PI 材料溫度高于600℃時(shí),相對(duì)于 C元素,N和O兩種元素的比例會(huì)不斷減小,最終材料中主要以C元素為主,即材料發(fā)生碳化,碳化的材料極易造成線路間的短路,尤其是微短路,不僅給產(chǎn)品維修檢測(cè)帶來(lái)很大困難,而且影響產(chǎn)品合格率,雖然在實(shí)際應(yīng)用過程中可通過優(yōu)化工藝參數(shù)減小碳化的程度,但仍難做到絕對(duì)的保障。下圖為使用納秒紫外激光器工藝做的厚度分別為 0.5mil和1mil的 PI膜開窗的圖例,在 50 倍放大狀態(tài)下,可見有輕微碳化現(xiàn)象;

  2.目前市面上的納秒紫外激光器的脈沖寬度均為納秒級(jí)別,其單個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間為10-9S,根據(jù)材料吸收激光能量轉(zhuǎn)化為熱能的擴(kuò)散距離公式 L = [4Dt]1/2,其中 D為材料熱擴(kuò)散率,t為激光脈沖寬度,由此可知當(dāng)材料一定時(shí),激光脈沖寬度越大,激光產(chǎn)生的熱能在材料上的擴(kuò)散距離越大,也就是說對(duì)材料的熱損傷越大,當(dāng)在加工高密度孔時(shí),極易導(dǎo)至孔與孔之間 PI材料的熱變形,甚至是熔斷。

FPC覆蓋膜劃片切割機(jī)加工樣品展示.jpg

   與納秒紫外激光相比,皮秒紫外激光具有以下優(yōu)點(diǎn):

  1.激光脈沖寬度更窄,僅為 10-12S,從上述材料吸收激光能量轉(zhuǎn)化為熱能的擴(kuò)散距離公式可知,這將大大減小激光加工材料時(shí)的熱擴(kuò)散距離,降低激光對(duì)材料的熱損傷;

  2.因脈沖寬度變窄,激光單脈沖峰值功率成倍增加,提升了激光加工材料的能力。下圖為韻騰激光實(shí)驗(yàn)室使用皮秒紫外激光器工藝做的厚度分別為 0.5mil和1mil的 PI膜開窗的圖例,將切樣在 50倍放大狀態(tài)下觀察,PI 覆蓋膜切割后邊緣很平整,下層環(huán)氧樹酯以及PI 材料本身未見有碳化現(xiàn)象。

FPC覆蓋膜激專用激光切割機(jī)_副本.png

   經(jīng)過上述試驗(yàn),我們得出皮秒紫外激光相比納秒紫外激光在 PI 覆蓋膜開窗上加工質(zhì)量更好,適合高品質(zhì)的加工需求。激光工藝的選擇取決于產(chǎn)品的品質(zhì)要求,在保證質(zhì)量的前提下,低價(jià)格段對(duì)應(yīng)的激光工藝是最合理的選擇。

作者:梁波靜

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