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FPC覆蓋膜劃片切割一般用什么機器加工?

2019-04-11 返回列表

 FPC覆蓋膜劃片切割一般用什么機器加工?
      覆蓋膜在與 FPC線路層貼合前,需根據線路設計要求,在相應位置切割大小、形狀不同的窗口(行業內亦稱為PI膜開窗)。在過去很長一段時間,PI膜的切割主要用傳統的模切方式實現,該工藝存在加工精度低、制造成本高等問題,且隨著電子電路設計向小型化和高密度化發展,傳統的模切方式已日漸不能滿足設計的要求。

    利用激光進行PI 覆蓋膜切割,不僅切割精度高,還可省去高額的模具費用,產品合格率亦高,能夠大大降低生產成本,提高產品質量;激光采用的是無接觸式加工,如激光光源的選型以及工藝方法得當,則不會對加工材料造成如模切方式產生的拉伸變形、壓傷等損傷;因激光的聚焦光斑僅有幾十微米,能夠實現高密度線路和微孔的加工,這一優勢正迎合了電路設計的發展步伐,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,其紫外激光器波長一般為355nm,單光子能量約為 3.5EV,在PI的化學鍵結構中,C-C 鍵和C-N鍵的化學鍵的鍵能約為3.4EV,略低于355nm波長紫外激光的單光子能量,當該波長的紫外激光作用在材料上時,可直接將這兩種化學鍵打斷,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器加工_副本.png

   雖然納秒紫外激光相較于傳統的模切方式更前進了一步,但在實際應用過程中仍存在一些問題:

  1.激光的光子能量在達到或高于材料化學鍵的鍵能的同時,其能量密度亦達到材料的熱損傷閾值,當激光與材料相互作用時,已不僅只是光化學作用,還存在光熱轉換及傳遞過程,隨著熱量的產生和積累,材料溫度不斷上升,研究表明,當 PI 材料溫度高于600℃時,相對于 C元素,N和O兩種元素的比例會不斷減小,最終材料中主要以C元素為主,即材料發生碳化,碳化的材料極易造成線路間的短路,尤其是微短路,不僅給產品維修檢測帶來很大困難,而且影響產品合格率,雖然在實際應用過程中可通過優化工藝參數減小碳化的程度,但仍難做到絕對的保障。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 倍放大狀態下,可見有輕微碳化現象;

  2.目前市面上的納秒紫外激光器的脈沖寬度均為納秒級別,其單個脈沖持續時間為10-9S,根據材料吸收激光能量轉化為熱能的擴散距離公式 L = [4Dt]1/2,其中 D為材料熱擴散率,t為激光脈沖寬度,由此可知當材料一定時,激光脈沖寬度越大,激光產生的熱能在材料上的擴散距離越大,也就是說對材料的熱損傷越大,當在加工高密度孔時,極易導至孔與孔之間 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點:

  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化為熱能的擴散距離公式可知,這將大大減小激光加工材料時的熱擴散距離,降低激光對材料的熱損傷;

  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。下圖為韻騰激光實驗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倍放大狀態下觀察,PI 覆蓋膜切割后邊緣很平整,下層環氧樹酯以及PI 材料本身未見有碳化現象。

FPC覆蓋膜激專用激光切割機_副本.png

   經過上述試驗,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量更好,適合高品質的加工需求。激光工藝的選擇取決于產品的品質要求,在保證質量的前提下,低價格段對應的激光工藝是最合理的選擇。

作者:梁波靜

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