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纳秒紫外欢乐生肖注册切割机切割FPC得救膜研讨

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纳秒紫外欢乐生肖注册切割机切割FPC得救膜研讨

公布日期:2019-04-02 作者: 点击:

欢乐生肖注册    择要:本文对欢乐生肖注册切割 PI 得救膜的基源头基本理举行先容,并对证料碳化的缘故缘故原因举行阐发,区分对单个脉冲以及多个脉冲叠加作用于 PI 薄膜的实行结果举行阐发,颠末参数的优化,在包管切割遵从的同时,失失无碳化的切割质量。结果表现: PI 发生碳化的条件条件是单个欢乐生肖注册脉冲孕育发生富裕的热效应,而多个脉冲叠加所孕育发生的热积聚是 PI 碳化的终极缘故缘故原因,因此,在对峙较高切割遵从的同时,为失失较高的边沿切割质量,需采取振镜高速重复扫描来完成质料的切割。

1小序

柔性线路板(Flexible Printed Circuit,FPC)得救膜,紧张要素为聚酰亚胺(Polyimide,PI),通常财富所运用的PI薄膜借助于粘合剂附着于纸质基底(图1),呈卷状蕴藏,财富界也称之为PI得救膜,聚酰亚胺是分子主链上含有酰亚胺环状布局的耐高温聚合物,具有良好的综合遵从,而耐热和耐辐射遵从在如今财富化斲丧的高分子质猜中极为突出[1]。高温下具有突出的介电遵从、呆板遵从、耐辐射遵从和耐磨遵从,普及用于航空、武器、电子、电器等风雅呆板方面。自五十年代末发现了聚酰亚胺精良热坚定性和力学遵从以来,人们对这类聚合物的研讨不绝很生动。但是,难以加工和较高的制造资源却告急限定了它的运用。

图1 PI得救膜布局表现图

在FPC中,得救膜的作用如下:(1)掩护铜箔不表露在气氛中,抑制铜箔的氧化;(2)为后续的外貌处置处分举行得救,如不消要镀金的地域用PI得救起来;(3)在后续的外貌贴装工序中,阻焊作用。因此,在财富斲丧中要求对得救膜相应的位置举行窗口切割,同时差异电子线路所要求的得救膜切割窗口的尺寸和模范都不一样。如今FPC得救膜大批量斲丧所采取的工艺为传统冲压要领,该工艺存在精度低、淹灭人力物力,且加工环境粉尘和噪音污染较大等标题。

近些年来,随着欢乐生肖注册技术的不绝生长,采取全固态紫外欢乐生肖注册器切割FPC得救膜冉冉成为主流,斲丧范围也逐年扩展。尽管云云,业外延采取欢乐生肖注册加工FPC得救膜时,若欢乐生肖注册器遵从存在缺陷或工艺参数选择不当当,极易招致切割边沿发生碳化,由于碳具有导电性,会使后续所制造的电子元器件发生微短路,产品良率不高。

欢乐生肖注册本项目紧张内容针对以上标题,采取英诺欢乐生肖注册自主研发的欢乐生肖注册器开拓出更具性价比的欢乐生肖注册加工方案来完成得救膜欢乐生肖注册加工的范围化斲丧,颠末本项目,客户可以节流大批人力资源,完成更高精度的加工,紧缩产品斲丧周期并节流大批资源。本项目也快乐于推进欢乐生肖注册在电子行业中的运用,本工艺未来可改换或改良无法餍足斲丧需求的工艺。

2基本加工原理

采取纳秒欢乐生肖注册作用高分子质料时,若光子能量高于质料的某些化学键,欢乐生肖注册光子可以使质料的化学键直接断裂,孕育发生以光化学作用为主的“冷”加工进程。如图2所示,在PI的化学键布局中,常态下C-C键和C-N键的键能区分为3.45eV 和3.17eV,而355nm紫外欢乐生肖注册的单光子能量为3.49eV,高于常态下C-C键和C-N键的键能,可直接粉碎质料的化学键[2],波长越短,光子能量越高,因此,相敷衍1064nm红外欢乐生肖注册和532nm绿欢乐生肖注册,355nm紫外欢乐生肖注册越发妥当于PI薄膜的切割。

欢乐生肖注册图2 联苯型PI的平面对称环状布局

纵然云云,在光子能量高于质料的化学键能的同事,若欢乐生肖注册能量密度抵达质料的热毁伤阈值,其相互作用不但为光化学进程,还存在光热转换进程,随着热量的孕育发生和积聚,质料温度不绝上升。相关研讨标明[3],当聚酰亚胺温度高于600℃时,相敷衍C元素,N和O的比例会不绝减小,这也是紫外欢乐生肖注册工艺参数选择不事前,PI发生碳化的缘故缘故原因。因此,本文的目的为在不减小加工遵从的条件下尽管纵然飞扬紫外欢乐生肖注册加工进程中孕育发生和积聚的热量,失失无碳化的加工结果。

3 实行质料和装置

欢乐生肖注册本实行所采取的PI得救膜厚度为20±2µm,拉伸强度≥160 MPa,热剖析温度≥500℃。实行所采取的欢乐生肖注册加工体系为英诺欢乐生肖注册运用实行室自主搭建的微加工实行平台,如图3所示,该加工体系紧张包括本公司自主研产斲丧的355nm全固态紫外欢乐生肖注册器、光束变卦体系、振镜扫描体系和真空吸附平台,欢乐生肖注册器的最高功率为15W。实行检测配置为电子扫描显微镜(SEM)和奥力把斯BX51光学显微镜。

欢乐生肖注册图3 欢乐生肖注册加工体系表现图

4 实行结果

当采取脉冲欢乐生肖注册举行切割时,任何实行结果都是多个脉冲的叠加,因此,为优化多个欢乐生肖注册脉冲叠加举行切割的实行结果,必需先研讨单个欢乐生肖注册脉冲对证料的作用。如图4所示,为单个欢乐生肖注册脉冲作用深度随欢乐生肖注册能量密度增长的改造曲线,由于实行所触及的能量密度紧张聚集在1~100 J/cm2,为分身对高能量密度的实行结果举行研讨,横坐标以指数情势举行表现,结果表现刻蚀深度HPI(μm)随欢乐生肖注册能量密度E(J/cm2)的上升呈线性趋向增长(),除此以外,当欢乐生肖注册能量密度较低时(1.13J/cm2),欢乐生肖注册作用地域无任何熔渣和热变形(图5),此时仅发生了光化学作用,而欢乐生肖注册能量密度增长到单个脉冲便可穿透质料时,欢乐生肖注册作用地域边沿发生明白的热变形,这说明白由于欢乐生肖注册能量密度较高,光热作用的比重较大。相关研讨标明,当欢乐生肖注册能量密度大于38.94J/cm2时,光热作用占主导职位中间,且能量密度越高比重越大[4]。

图4能量密度对单脉冲刻蚀深度的影响

欢乐生肖注册图5 单个欢乐生肖注册脉冲烧蚀PI薄膜SEM图片:(a)1.13J/cm2,(b)194.8J/cm2

以上实行结果固然表现欢乐生肖注册能量密度的高涨直接招致了热效应的孕育发生,但在单个欢乐生肖注册脉冲作用的进程中,纵然能量密度高到足以穿透质料的水平,也观察不到质料发生明白的碳化,因此得救膜实际斲丧中的碳化是由多个欢乐生肖注册脉冲叠加所招致的。如图6所示,当欢乐生肖注册功率为3W时,扫描速率为100mm/s时,由于相邻光斑间的距离过低招致所积聚的热量抵达质料的碳化阈值,切割边沿发生明白的碳化,随着振镜扫描速率的增长,切缝不绝变窄,切割边沿的热影响区和热变形的尺寸也冉冉减小,此时,由于扫描速率较高,单次扫描切割深度较浅,需举行重复扫描方可完成质料的切割。因此,在采取紫外欢乐生肖注册切割PI得救膜时,为失失较高的边沿切割质量,需采取振镜高速重复扫描来完成质料的切割。

图6 差异扫描速率下欢乐生肖注册切割PI显微图片

上述结果表现,当采取紫外欢乐生肖注册器对PI得救膜举行切割时,颠末重复频率和扫描速率的优化,可以失失无碳化的高遵从切割,由此本项目颠末对差异功率下的实行参数举行优化,失失如下结果,图7表现随着欢乐生肖注册功率的增长PI得救膜的切割遵从不绝变大,当功率为12W时可以失失500mm/s的加工遵从。

图7 欢乐生肖注册输入功率对加工遵从的影响

5 小结

欢乐生肖注册本文先容了紫外欢乐生肖注册切割得救膜的基源头基本理和下风,对证料碳化的缘故缘故原因举行阐发,颠末自主研发的高遵从紫外欢乐生肖注册器区分对PI加工进程中单个欢乐生肖注册脉冲及多个脉冲叠加的结果举行研讨和阐发,结果标明:PI发生碳化的条件条件是单个欢乐生肖注册脉冲孕育发生富裕的热效应,而多个脉冲叠加所孕育发生的热积聚是PI碳化的终极缘故缘故原因,因此,在对峙较高切割遵从的同时,为失失较高的边沿切割质量,需采取振镜高速重复扫描来完成质料的切割。


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