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FPC覆盖膜划片切割一般用什么机器加工?

2019-04-11 返回列表

 FPC覆盖膜划片切割一般用什么机器加工?
      覆盖膜在与 FPC线路层贴合前,需根据线路设计要求,在相应位置切割大小、形状不同的窗口(行业内亦称为PI膜开窗)。在过去很长一段时间,PI膜的切割主要用传统的模切方式实现,该工艺存在加工精度低、制造成本高等问题,且随着电子电路设计向小型化和高密度化发展,传统的模切方式已日渐不能满足设计的要求。

    利用激光进行PI 覆盖膜切割,不仅切割精度高,还可省去高额的模具费用,产品合格率亦高,能够大大降低生产成本,提高产品质量;激光采用的是无接触式加工,如激光光源的选型以及工艺方法得当,则不会对加工材料造成如模切方式产生的拉伸变形、压伤等损伤;因激光的聚焦光斑仅有几十微米,能够实现高密度线路和微孔的加工,这一优势正迎合了电路设计的发展步伐,是PI 覆盖膜开窗最理想的加工工具。

    目前,PI覆盖膜切割主要为纳秒紫外激光工艺,其紫外激光器波长一般为355nm,单光子能量约为 3.5EV,在PI的化学键结构中,C-C 键和C-N键的化学键的键能约为3.4EV,略低于355nm波长紫外激光的单光子能量,当该波长的紫外激光作用在材料上时,可直接将这两种化学键打断,这亦是紫外激光能够切割PI材料的原因。

FPC覆盖膜划片切割一般用什么机器加工_副本.png

   虽然纳秒紫外激光相较于传统的模切方式更前进了一步,但在实际应用过程中仍存在一些问题:

  1.激光的光子能量在达到或高于材料化学键的键能的同时,其能量密度亦达到材料的热损伤阈值,当激光与材料相互作用时,已不仅只是光化学作用,还存在光热转换及传递过程,随着热量的产生和积累,材料温度不断上升,研究表明,当 PI 材料温度高于600℃时,相对于 C元素,N和O两种元素的比例会不断减小,最终材料中主要以C元素为主,即材料发生碳化,碳化的材料极易造成线路间的短路,尤其是微短路,不仅给产品维修检测带来很大困难,而且影响产品合格率,虽然在实际应用过程中可通过优化工艺参数减小碳化的程度,但仍难做到绝对的保障。下图为使用纳秒紫外激光器工艺做的厚度分别为 0.5mil和1mil的 PI膜开窗的图例,在 50 倍放大状态下,可见有轻微碳化现象;

  2.目前市面上的纳秒紫外激光器的脉冲宽度均为纳秒级别,其单个脉冲持续时间为10-9S,根据材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为材料热扩散率,t为激光脉冲宽度,由此可知当材料一定时,激光脉冲宽度越大,激光产生的热能在材料上的扩散距离越大,也就是说对材料的热损伤越大,当在加工高密度孔时,极易导至孔与孔之间 PI材料的热变形,甚至是熔断。

FPC覆盖膜划片切割机加工样品展示.jpg

   与纳秒紫外激光相比,皮秒紫外激光具有以下优点:

  1.激光脉冲宽度更窄,仅为 10-12S,从上述材料吸收激光能量转化为热能的扩散距离公式可知,这将大大减小激光加工材料时的热扩散距离,降低激光对材料的热损伤;

  2.因脉冲宽度变窄,激光单脉冲峰值功率成倍增加,提升了激光加工材料的能力。下图为韵腾激光实验室使用皮秒紫外激光器工艺做的厚度分别为 0.5mil和1mil的 PI膜开窗的图例,将切样在 50倍放大状态下观察,PI 覆盖膜切割后边缘很平整,下层环氧树酯以及PI 材料本身未见有碳化现象。

FPC覆盖膜激专用激光切割机_副本.png

   经过上述试验,我们得出皮秒紫外激光相比纳秒紫外激光在 PI 覆盖膜开窗上加工质量更好,适合高品质的加工需求。激光工艺的选择取决于产品的品质要求,在保证质量的前提下,低价格段对应的激光工艺是最合理的选择。

作者:梁波静

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