激光在PCB/柔性電路板制造中的應用

時間:2020-01-03

來源: JulieC ACT激光聚匯

導語:PCB從單面發(fā)展到雙面、多層和撓性,不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展,并且不斷地縮小體積、減輕成本、提高性能,使得PCB在電子設備的發(fā)展過程中,始終保持強大的生命力。

01  PCB VS 柔性電路板

PCB是電子工業(yè)重要的電子部件之一,幾乎每種電子設備,如電子手表、計算器,計算機、通訊電子設備、軍用的武器系統(tǒng)等,只要有集成電路等電子元器件,都需要使用印制板進行電氣互連。PCB從單面發(fā)展到雙面、多層和撓性,不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展,并且不斷地縮小體積、減輕成本、提高性能,使得PCB在電子設備的發(fā)展過程中,始終保持強大的生命力。

相對于硬式電路板,柔性電路板軟板材質特性為可撓性,且具有容易轉折、重量輕、厚度薄等優(yōu)點,軟板產(chǎn)品構造上由軟性銅箔基板和軟性絕緣層以接著劑(膠)貼附后壓合而成,具有許多硬性印刷電路板不具備的優(yōu)點。例如自由彎曲、卷繞、折疊,可依照空間布局要求任意安排,并在三維空間任意移動和伸縮,從而達到元器,件裝配和導線連接的一體化。利用柔性電路板可大大縮小電子產(chǎn)品的體積,適用電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠方向發(fā)展的需要。因此,F(xiàn)PCB在航天、軍事、移動通訊、手提電腦、計算機外設、PDA、數(shù)字相機等領域或產(chǎn)品上得到了廣泛的應用。

PCB及柔性電路板FPC是3C行業(yè)中的重要元件和線路連接載體。

隨著電子行業(yè)智能化的不斷發(fā)展,PCB以及柔性電路板FPC,越做越小,越做越薄,容納的電子元器件也越來越多,對加工精密度的要求也越來越高。與此同時,激光在PCB以及柔性電路板上的應用也越來越廣泛!

02  激光在PCB及FPC制造中的應用

隨著現(xiàn)在柔性電路的發(fā)展,在未來更小、更復雜的柔性電路板將成為未來的發(fā)展方向,傳統(tǒng)的加工方式由于自身條件的限制很難滿足該加工需要,為了實現(xiàn)更加精細化的柔性電路設計,就需要更加精細化的加工解決方案。

1、激光打標

激光打標精度高、速度快、性能穩(wěn)定。只需要通過電腦控制,操作簡單,能打印各種復雜的圖案、文字、二維碼等內(nèi)容,非接觸式加工,無耗材,環(huán)保無污染,完全符合現(xiàn)有PCB以及柔性電路板行業(yè)高品質標記要求。能彌補絲印加工的不足,逐漸成為PCB標記的最佳加工工具,在電路板行業(yè)發(fā)揮著舉足輕重的作用!

紫外激光打標機,具有高能量的激光束,在作用于PI等高分子聚合物材料時能夠將光能轉變?yōu)榛瘜W能,在精密度激光束的作用下,部分連接物質原子和分子的化學鍵發(fā)生變化,從而達到表面處理的目的。在加工過程中,由于加工時間段、能量集中,幾乎不會損傷加工物品表面。因此,無論是在加工的精度還是質量上面,都可以得到有效的保障。雖然目前的紫外激光打標機價格相比傳統(tǒng)的加工設備較貴,但是標記的工藝要求,卻是現(xiàn)在其他加工方式所難以到達的。在未來,激光技術將有力給予現(xiàn)在柔性加工更加精細化的加工解決方案,為未來柔性電路向更小、更復雜化提供有力的保障。

與傳統(tǒng)印刷技術相比,激光打標技術具有多種優(yōu)勢性能:

1)品質好、耐磨性強。PCB板表面打標清晰美觀,可以標注各種LOGO、圖案、二維碼、文字而且圖案是直接雕刻在材料上面,耐磨性更突出;

2)加工精度高。激光器發(fā)射的激光束被聚焦后最小光斑直徑可以達到10um(UV激光),在處理復雜圖形及精密加工時具有小大助益;

3)效率高、操作簡單、降低成本。用戶只需要在計算機上設置好參數(shù)即可直接打標,在短短幾秒至十幾秒鐘即可完成材料表面標記;

4)無損打標。激光打標采用非接觸式加工,激光頭無需接觸材料表面,故不需要考慮對材料的損壞;

5)使用范圍廣、安全環(huán)保。各種薄型金屬/非金屬材料都可以進行打標;

6)性能穩(wěn)定、設備使用壽命長。隨著技術的發(fā)展,激光器使用壽命大幅增加,設備使用壽命大大加長。

2、激光切割

1)精度高

激光切割比起傳統(tǒng)的切割技術,其精度之高是不言而喻的。通常情況下,以大族超能MPS-0606LP機型為例,激光切割的定位精度是±0.01mm,重復定位精度是0.005mm。適用于精密配件的切割和各種工藝字、畫的精細切割。

2)切縫窄

激光束聚焦成很小的光點,使焦點處達到很高的功率密度,材料很快加熱至氣化程度,蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動,使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。切口寬度一般為0.10~0.20mm,比起傳統(tǒng)的切割技術,激光切割形成的切縫則是非常窄的。

3)切割面光滑

一般來說,對于一些切割要求非常高的行業(yè)或者產(chǎn)品,是不能容許有任何毛刺存在的。傳統(tǒng)的切割技術是無法滿足這樣的要求,而激光切割技術則能夠達到切割面無毛刺。

4)速度快

新型的激光切割技術還有一個顯著的優(yōu)勢就是切割速度非常快,正常情況下,以大族超能MPS-0606LP機型為例,最大加速度可達1.5G,最大定位速度可達60m/min,比鑼板機、沖床的速度快很多。對于一些要求比較高的領域,激光切割應用也是非常頻繁的。

5)質量好,無損傷

激光切割屬于無接觸切割,切邊受熱影響很小,基本沒有工件熱變形,完全避免材料沖剪時形成的塌邊,切縫一般不需要二次加工。激光切割頭不會與材料表面相接觸,保證不劃傷工件。

6)不受材料性質影響

激光可以對鋼板、不銹鋼、鋁合金板、硬質合金以及PCB行業(yè)各種材質的基板進行加工,不管什么樣的硬度,都可以進行無變形切割。激光加工柔性好,可以加工任意圖形,也可以切割管材及其它異型材。

7)節(jié)約模具投資相比沖床加工,激光加工不需模具,沒有模具消耗,無須修理模具,節(jié)約更換模具時間,從而節(jié)省了加工費用,降低了生產(chǎn)成本,尤其適合大件產(chǎn)品的加工。

8)節(jié)省材料

采用電腦編程,可以把不同形狀的產(chǎn)品進行裁剪,最大限度地提高材料的利用率。

9)提高樣品出廠速度。

產(chǎn)品圖紙形成后,馬上可以進行激光加工,最短的時間內(nèi)得到新產(chǎn)品的實物。

10)安全環(huán)保

設備集成度高,占地面積小,加工廢料少,噪音低,清潔、安全、無污染,大大改善了工作環(huán)境。

3、綠光/紫外PCB激光切割機加工PCB電路板的優(yōu)勢

1)與CO2激光相比適用的材料更加廣泛,除了鋁基板,幾乎所有材料產(chǎn)品都可以加工,如FR4、玻纖板、紙基板、覆銅板等。另外紫外光和綠光的波長更短,脈寬小,熱影響小,不會出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象。

2)非接觸式加工,可針對任意圖形加工不受影響,因而在PCB電路板行業(yè)中相比較于傳統(tǒng)加工方式無需做任何調(diào)整,能夠有效提升響應速度,針對任何曲線加工。

3.加工效果好,激光的波長短,熱影響小,切割邊緣是光滑的,無毛刺,加工過程中不會產(chǎn)生粉塵。不會對PCB電路板產(chǎn)生任何應力,不會使板子變形。

4)切割精度高,采用相機定位,切割縫隙小于50微米,切割位置精度高。特別適用于加工程度要求高的某些特定PCB分板行業(yè)。

5)操作過程簡便,軟件自動控制,可對接自動上下料機構,節(jié)省人工成本。

03  應用案例

1、拓普銀光電

紫外激光切割機主要是針對0.8mm以下的PCB板切割,超過0.6mm加工效率相對就較慢,主要是薄板切割。不過紫外激光切割的精度更高,熱影響更小。

PCB薄板激光切割樣品

拓普銀光電35W的綠光激光切割機主要是較厚PCB板切割,目前平均功率35W的綠光激光切割機的加工厚度可達到2mm,加工速度可以做到3mm/s,相對于紫外激光切割機而言可加工厚度更高,加工效率更高。

FPC切割、鉆孔

該市場已經(jīng)是一種成熟的機型,主要采用的是紫外激光切割機,可實現(xiàn)對FPC材料的切割、鉆孔,同時可以針對FPC覆蓋膜產(chǎn)品實現(xiàn)卷對卷,卷對張切割。

2、創(chuàng)鑫激光

應用需求

光纖打標在電子元器件和有機聚合物等材質表面精密加工具有相當優(yōu)勢。特別是塑膠外殼雕花、特殊鍵盤打標、電子元件打標等,這種應用全面覆蓋國IC芯片、晶振、手機電池、SIM卡、充電器、PCB、按鍵、晶振、電容、開關面板、線纜、燈具、二極管、家用電器等。

激光切割:集成電路板的切割,速度快,切口光滑平整,一般無需后續(xù)加工;切割熱影響區(qū)小,板材變形小,切縫窄(0.1mm~0.3mm);切口沒有機械應力,無剪切毛刺;加工精度高,重復性好,不損傷材料表面,在電子行業(yè)應用廣泛。

創(chuàng)鑫光纖激光器的特點優(yōu)勢

創(chuàng)鑫光纖激光器性能穩(wěn)定,操作簡單。

高效切割速度,滿足用戶在電子行業(yè)的應用。

用激光加工電子行業(yè),提高了工作效率,增加了收益。

觀點:

隨著全球5G時代的到來,手機材質及制造工藝將為適應5G新技術而發(fā)生改變,新一輪商機將為激光設備提供商帶來了巨大的經(jīng)濟效益。新的市場需求將釋放并惠及產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié),從5G商用設備和產(chǎn)品的研發(fā)趨勢看,PCB及柔性電路板行業(yè)將成為最大的受益方之一。PCB及柔性電路板可以說是電子產(chǎn)品的輸血管道。柔性電路板具有配線密度高、輕薄、可彎曲、可立體組裝的優(yōu)點,和市場發(fā)展趨勢配適度高,需求日益旺盛。行業(yè)快速發(fā)展的同時,柔性電路板的加工技術也在不斷革新。

在電子行業(yè)中,大部分的制造環(huán)節(jié)都離不開激光加工應用,先進激光加工技術的生產(chǎn)效率與精密加工特性,決定了電子制造中其地位的重要性,激光打標、激光焊接、激光切割、激光打孔、激光蝕刻、LDS激光直接成型等廣泛應用于電子制造中。激光加工技術的大規(guī)模應用,將為激光設備提供商帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

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