고출력 UV 레이저 기반 PCB 커팅 Depaneling 의 장점

PCB의 재료, 두께 및 구성의 기술적 변화는

기존의 기계적 절단 및 디패널링 방법에서 레이저 기반으로 전환

프로세스. 그러나 모든 PCB 디패널링용 레이저가 동일하게 만들어지는 것은 아닙니다. 상당한

절단 특성 및 품질, 특히 측면에서 다양한 레이저 간의 차이

열영향부(HAZ). 이것은 차례로 프로세스 활용도에 영향을 미칩니다.

밀접하게 회로를 PCB에 배치할 수 있으며 회로 기능 및

방수 또는 EMI 차폐와 같은 다운스트림 프로세스. 이 문서는 새로운

Coherent Inc.에서 개발한 나노초 레이저 및 관련 절단 프로세스는

현재 사용 가능한 다른 제품에 비해 HAZ가 크게 감소된 레이저 PCB 디패널링

제품.

레이저 디패널링의 진화하는 필요성

스마트폰을 비롯한 소형 전자기기의 지속적인 시장 성장으로

다양한 웨어러블, VR 기기, 자동차 센서, 홈 오토메이션 장비 등

몇 가지 예에 불과하지만 밀도가 높은 고성능 PCB에 대한 필요성으로 직접 변환됩니다. 아니다

이러한 장치는 이전 세대의 장치보다 물리적으로 더 작고 더 복잡합니다.

마이크로일렉트로닉스의 경우 에너지 효율을 높이고자 하는 소비자 요구도 있습니다.

더 긴 배터리 수명) 더 저렴합니다.

PCB 기술 측면에서 이것은 몇 가지 추세를 주도했습니다. 그 중에서 다음을 사용합니다.

더 얇은 기존 보드, 플렉스 회로의 광범위한 구현, 더 두꺼운 전도성 레이어,

낮은 k 유전체의 활용도 증가(특히 5G 기술의 경우 후자). 비용

고려 사항은 또한 개선된 프로세스 활용에 대한 필요성을 유발합니다. 특히 이것은 번역

수율을 높이기 위해 패널에 보드를 더 가깝게 배치합니다.

디패널링 측면에서 이 모든 것은 점점 더 좁아지는 절폭 폭과 더 높은 폭을 필요로 합니다.

절단 공정의 치수 정확도. 절단면과 절단면의 물리적 근접성

PCB의 기능 영역은 절단 공정이 PCB에 영향을 미치지 않아야 함을 의미합니다.

기계적 응력 또는 열로 인한 주변 물질 또는 회로. 최소

후속 청소 단계가 필요할 수 있는 파편 생성은 또 다른 요구 사항입니다. 

이러한 모든 제약으로 인해 라우터를 포함한 기존의 기계식 PCB 디패널링 방법은

톱, 다이 커팅, 펀칭, 스코어링 및 피자 커팅 등은 덜 실용적이고 비용 효율적입니다.

이는 거의 모든 분야에서 상당한 이점을 제공하는 레이저 절단으로의 이동을 촉진합니다.

일반적으로 절단 속도가 감소하지만 이전에 언급한 영역의

레이저 절단 이해

물론 레이저 디패널링은 한동안 사용되어 왔습니다. 그러나 중요한 것은

다양한 레이저 기반 기술을 이해하고 구별합니다. 원래

구현은 원적외선에서 방출하는 CO2 레이저를 사용했습니다. 이 기술은

벌크 재료를 가열하면 상당한 HAZ가 발생합니다. 또한 짧은 UV에 비해

파장, 이 긴 파장은 작은 스폿 크기만큼 초점을 맞출 수 없습니다.

커프 폭.

10여 년 전에 DPSS(diode-pumped solid-state), 나노초 펄스폭, 주파수 3배 레이저가 PCB 디패널링을 위한 실행 가능한 소스로 등장했습니다. 자외선(355nm)을 제공합니다.

상대적으로 "차가운" 상태를 통해 재료 제거를 가능하게 하는 충분한 펄스 에너지로 출력

절제 과정. 즉, CO2 레이저보다 HAZ가 훨씬 더 작은(그러나 여전히 눈에 띕니다),

또한 파편 및 재주조 재료의 생성이 상당히 적습니다. 펄스 에너지와

상업적으로 이용 가능한 소스의 반복률로 경제적으로 실행 가능한 피드에서 절단 가능

속도는 CO2 레이저만큼 빠르지는 않지만. 이 기술의 주요 이점은 다음과 같습니다.

표에 요약되어 있습니다.

표 1. UV 레이저 기반 PCB 절단의 주요 특성 및 장점 

레이저 디패널링은 분명히 많은 이점을 제공하지만 PCB 제조업체는 이미

점점 더 엄격해지는 사이즈, 소재,

그리고 처음에 언급한 시장 세력에 의해 제시된 비용 문제. 특히,

HAZ 및 이물질 형성을 더욱 감소시키고 절단 품질을 개선합니다.

나노초 펄스폭 UV DPSS 레이저로 얻은 것은 개발의 활성 영역입니다.

이러한 노력을 지원하기 위해 Coherent Inc.의 애플리케이션 연구는 결과를 탐색하고

나노초 펄스 폭, 높은 펄스 에너지, UV DPSS 레이저(AVIA LX)를 사용하는 공정 공간

다양한 PCB 재료 및 재료 조합 ​​절단. 이 작업을 기반으로 Coherent

팀은 감소된 HAZ를 제공하는 것으로 이미 입증된 새로운 PCB 절단 방법을 개발했습니다.

더 높은 품질의 절단 모서리, 커프 너비 감소 및 생산 처리량 증가.

 

이 기술의 핵심 요소 중 하나는 타이밍 및 공간 제어를 위한 독점적인 방법입니다.

열이 축적되는 방식으로 작업 표면에 전달되는 레이저 펄스의 위치 지정

피했다. 이 접근법에는 열 손상이 없기 때문에 다음과 같은 레이저를 활용할 수 있습니다.

두꺼운 재료(1mm 이상)를 절단할 때 훨씬 더 높은 펄스 에너지.

더 높은 펄스 에너지의 장점은 전통적인 방법을 사용할 필요가 없다는 것입니다.

두꺼운 재료 절단에 사용되는 방식. 특히, 이것은 일련의 측면을 만드는 것을 포함합니다.

"v-groove"를 생성하기 위해 변위된 서기관. "v-groove" 형상은 다음을 위해 필요합니다.

높은 종횡비를 만들 때 빔이 재료 깊숙이 침투하므로 빔이 클리핑되지 않도록 하십시오.

비율 컷. 이것은 그 힘을 감소시킬 것이고 따라서 절제 효율을 제한할 것입니다. 그러나 AVIA LX는

이 새로운 펄스 타이밍 접근 방식과 결합하여 ~400μJ만큼 높은 펄스 에너지를 활용하여 

동일한 라인을 따라 반복적으로 스크라이브합니다(측면 변위 또는 "v-홈" 없음). 결과는

절단 속도가 빨라지고 커프 폭이 크게 줄어듭니다.

펄스 에너지가 높을수록 작업 표면에서 레이저 초점 허용 오차도 증가합니다. 구체적으로,

낮은 펄스 에너지 레이저를 사용할 때 빔의 초점을

최소 초점 스폿 크기가 항상 정확하게 유지되도록 재료가 침투됩니다.

절단이 발생하는 깊이. 이는 충분한 레이저를 얻기 위해 필요합니다.

재료 절제 임계값을 초과하는 플루언스. 그러나 이를 실제로 수행하려면 다음이 필요합니다.

PCB를 물리적으로 위로 이동하여 공정 속도를 늦추거나 3축

스캐너(초점 기능이 있는 스캐너)는 장비 비용과 복잡성을 증가시킵니다.

AVIA LX의 더 높은 펄스 에너지로 레이저를 한 지점에 간단히 집중시킬 수 있습니다.

PCB 중간에 절단을 수행합니다. 충분한 레이저 플루언스가 있기 때문입니다.

절제를 위해 레이저에 대한 완벽한 초점을 벗어났습니다. 이점은 더 빠른 절단이며,

시스템 복잡성 감소.

개선의 예는 아래 사진에 나와 있습니다.

현재 UV DPSS 레이저 유형을 사용하여 만든 구리 트레이스가 있는 1.6mm 두께의 PCB

AVIA를 사용하여 처리된 동일한 재료 대 이 응용 프로그램에 대해 상업적으로 사용 가능한

LX와 이 새로운 접근 방식. 이 기술로 처리된 보드는 더 깨끗한 절단면을 보여줍니다.

구리 트레이스의 절단 모서리가 상당히 개선되었습니다. 

과거에는 폴리이미드 및 EMI 차폐 호일의 레이저 절단으로 인해 표면에서 약간의 박리가 발생했습니다.

넓은 HAZ로 인한 컷 라인. 이 경우, 더 낮은 펄스 에너지를 사용해야 합니다.

재료를 손상시키지 마십시오. 그러나 동일한 펄스 접근 방식을 사용하여 열을 제거합니다.

감소된 HAZ 및 절폭 폭의 동일한 이점을 제공합니다. 이는 차례로 감소합니다.

다운스트림 생산 공정을 활성화하여 더 높은 수율을 달성함으로써 생산 비용을 절감할 수 있습니다. 

실용적이고 높은 펄스 에너지 DPSS UV 레이저

기존의 두꺼운 PCB 재료의 경우 Coherent 펄스 제어 방법을

실습에는 이전보다 펄스 에너지가 더 높은 UV DPSS 레이저 소스가 필요합니다.

상업적 이용 가능. 이러한 요구를 충족하기 위해 코히런트는 AVIA LX, 20W(355에서

nm), 고체 상태의 나노초 펄스 폭 레이저로 최대 500의 펄스 에너지를 생성할 수 있습니다.

μJ. 

AVIA LX 레이저는 높은 처리량, 고품질 PCB를 구현하도록 특별히 설계되었습니다.

디패널링. 그것은 디자인과 제조의 많은 기술적 진보를 결합하여

타의 추종을 불허하는 높은 신뢰성 조합과 함께 이 높은 에너지 출력을 제공합니다.

뛰어난 성능과 낮은 소유 비용.

AVIA LX는 코히런트의 광범위한 경험을 바탕으로 안정적이고 긴 수명을 제공합니다.

UV 출력을 가진 레이저. AVIA LX에 사용되는 비선형(주파수 3배) 크리스탈은 다음과 같습니다.

코히런트 내에서 생산되어 우리가 품질과 광학적 특성을 직접 제어할 수

더 긴 수명, 향상된 성능 및

소유 비용 감소. 내장 크리스탈 시프터를 사용하여 수명을 더욱 극대화

여기에는 레이저의 실제 크리스탈 맵과 사전 검증된 20개의 위치가 포함됩니다.

3차 고조파 발생 지점(점당 수명이 1000시간 이상)이 내부에 있습니다.

광학 부품의 오염은 UV 레이저의 수명을 제한하는 주요 요인입니다. AVIA LX 레이저

클린룸에서 제작되며, 내부 광학기기는 자외선에 직접 노출됩니다.

실제 사용 시 오염을 방지하기 위해 PureUV 밀폐 구획 내에 포함됩니다.

이는 수명과 서비스 간격을 최대화합니다.

또한 AVIA LX는 매우 견고한 산업 디자인을 기반으로 합니다.

HASS 및 HALT 테스트로 검증되었습니다. HALT(High Accelerated Life Testing)에서 프로토타입은

반복적으로 파괴 테스트, 재설계 및 재테스트를 거쳐 내재된

약점. HASS(Highly Accelerated Stress Screening)는 실제 생산 단위를 강조합니다.

지정된 운영 환경을 넘어 이 프로토콜은 다음의 모든 결함을 가려냅니다.

제조 및 포장. 그 결과 타의 추종을 불허하는 제품 신뢰성과 수명이 보장됩니다.

AVIA LX는 또한 통합 및 사용 편의성을 염두에 두고 설계되었습니다. 예를 들어,

내장 제어 전자 장치와 통합 빔 익스팬더를 사용하여 통합을 단순화합니다.

수냉식을 사용하여 작동 중에도 수명과 펄스 대 펄스 안정성을 극대화합니다.

고출력에서.

결론적으로 Coherent AVIA LX 레이저는 새로운 펄스 제어 기술과 함께

기존 기계에 비해 PCB 디패널링에 대한 우수한 결과 입증

프로세스 및 이전에 사용 가능한 나노초 펄스폭 UV DPSS 레이저 소스도 있습니다. 그것

다음에 필요한 다양한 제조 공정에 유용한 소스임을 입증해야 합니다.

전통적인 PCB 절단 및 플렉스 회로, SiP를 포함한 세대 마이크로 전자 장치

절단 및 트렌칭, EMI 차폐 절단.