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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(xiàn)路層貼合前,需根據線(xiàn)路設計要求,在相應位置切割大小、形狀不同的窗口(行業(yè)內亦稱(chēng)為PI膜開(kāi)窗)。在過(guò)去很長(cháng)一段時(shí)間,PI膜的切割主要用傳統的模切方式實(shí)現,該工藝存在加工精度低、制造成本高等問(wèn)題,且隨著(zhù)電子電路設計向小型化和高密度化發(fā)展,傳統的模切方式已日漸不能滿(mǎn)足設計的要求。

    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,則不會(huì )對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,能夠實(shí)現高密度線(xiàn)路和微孔的加工,這一優(yōu)勢正迎合了電路設計的發(fā)展步伐,是PI 覆蓋膜開(kāi)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(cháng)一般為355nm,單光子能量約為 3.5EV,在PI的化學(xué)鍵結構中,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(cháng)紫外激光的單光子能量,當該波長(cháng)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(jìn)了一步,但在實(shí)際應用過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題:

  1.激光的光子能量在達到或高于材料化學(xué)鍵的鍵能的同時(shí),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(shí),已不僅只是光化學(xué)作用,還存在光熱轉換及傳遞過(guò)程,隨著(zhù)熱量的產(chǎn)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(shí),相對于 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(xiàn)路間的短路,尤其是微短路,不僅給產(chǎn)品維修檢測帶來(lái)很大困難,而且影響產(chǎn)品合格率,雖然在實(shí)際應用過(guò)程中可通過(guò)優(yōu)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(kāi)窗的圖例,在 50 倍放大狀態(tài)下,可見(jiàn)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(gè)脈沖持續時(shí)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(shí),激光脈沖寬度越大,激光產(chǎn)生的熱能在材料上的擴散距離越大,也就是說(shuō)對材料的熱損傷越大,當在加工高密度孔時(shí),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(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(shí)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(shí)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(kāi)窗的圖例,將切樣在 50倍放大狀態(tài)下觀(guān)察,PI 覆蓋膜切割后邊緣很平整,下層環(huán)氧樹(shù)酯以及PI 材料本身未見(jiàn)有碳化現象。

FPC覆蓋膜激專(zhuān)用激光切割機_副本.png

   經(jīng)過(guò)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(kāi)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)格段對應的激光工藝是最合理的選擇。

作者:梁波靜

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