激光加工技术在柔性线路板中的应用

图2：利用UV激光在Kapton上钻出的孔
　　CO2激光也可以采用共形掩膜技术钻微过孔。使用这种技术时，将铜表面作为掩膜，先用普通印刷腐蚀方法在上面蚀刻出孔，然后将CO2激光束照在铜箔的孔上，除掉那些暴露出来的电介质材料。
　　采用准分子激光通过投影掩膜的方法也可以制作微过孔，这项技术需要将一个微过孔或整个微过孔阵列的图像映射到基材上，然后准分子激光束照射掩膜使掩膜图映射到基材表面，从而将孔钻出。准分子激光钻孔的质量很好，它的缺点是速度低、成本高。
　　激光选择
　　虽然加工柔性线路板的激光类型和加工刚性PCB的一样，但材质和厚度上的差异会极大影响加工参数和速度。有的时候可使用准分子激光和横向激励气体(TEA)CO2激光，但是这两种方法速度慢、维护费用高，限制了生产率的提高。比较起来，由于CO2和UV-DPSS激光用途广、速度快而且成本底，因此柔性线路板微过孔制作和加工成型主要还是使用这两种激光。
　　与气流型CO2激光不同，密封式CO2激光(http://www.auto-alt.cn)采用了块释放技术，使激光气体混合物限制在两个矩形电极板规定的激光腔内，激光腔在整个使用寿命(通常约2～3年)期间都是密封的。密封激光腔结构紧凑，不需要换气，激光头可连续工作25,000小时以上而无需维护。密封设计的最大优点是能够产生快速脉冲，如块释放激光可发出功率峰值为1.5kW的高频(100kHz)脉冲。利用高频率和高峰值功率可进行快速加工而不会引起任何热退化。
　　UV-DPSS激光器是一种用激光二极管阵列连续吸入钒酸钕(Nd：YVO4)晶体棒的固体器件，它由一个声光Q型开关产生脉冲输出，并用三次谐波晶体发生器改变Nd：YVO4激光的输出，将输出从1,064nm  IR基本波长降为355nm UV波长。一般情况下355nm
　　UV-DPSS激光在20kHz标称脉冲重复率下平均输出功率在3W以上。
　　UV-DPSS激光
　　电介质和铜都能很容易地吸收输出波长为355nm的UV-DPSS激光。UV-DPSS激光比CO2激光的光点小而且输出功率低，在电介质加工过程中UV-DPSS激光通常用于小尺寸(小于50μm)工艺，因此要在高密度柔性线路板基材上加工直径小于50μm的微过孔，用UV激光是非常理想的。现在已有了大功率UV-DPSS激光，可以增加UV-DPSS激光的加工和钻孔速度。
　　UV-DPSS激光的优点是其高能量UV光子照在多数非金属表面层上时，能直接打断分子的链接，用“冷”光刻工艺使切割边缘平滑，同时热损坏和烧焦程度最小，所以UV微切割加工适用于无法或无需进行后处理的高要求场合。
　　CO2激光 (Automation Alternatives)
　　密封CO2激光可以发射波长为10.6μm或9.4μm的FIR激光，尽管两个波长都易于被电介质如聚酰亚胺膜基材吸收，但研究表明用9.4μm波长加工这类材料效果要好得多。电介质9.4μm波长的吸收系数较高，用这一波长来钻孔或切割材料比用10.6μm波长快。9.4μm激光不仅在钻孔及切割时优势明显，切片效果也非常突出，因而使用较短波长的激光可以提高生产率和质量。
　　一般来说，FIR波长容易被电介质吸收，但是会被铜反射回来，所以绝大多数CO2激光用于电介质的加工成型、切片以及电介质基材和层压板分层。由于CO2激光的输出功率比DPSS激光高，多数情况下使用CO2激光来加工电介质。CO2激光和UV-DPSS激光经常结合起来使用，例如在钻微过孔时，首先用DPSS激光去掉铜层，然后再用CO2激光快速在电介质层中钻孔，直至下一个覆铜层出现再重复该过程。
　　由于UV激光本身波长很短，所以它射出的光点比CO2激光的精细，但某些应用中CO2激光产生的大直径光点比UV-DPSS激光更有用。例如切除槽、方块等大面积材料或钻大孔(直径大于50μm)时，用CO2激光加工所需时间更短。一般来说，孔径比50μm大时用CO2激光加工比较合适，孔径小于50μm时则用UV-DPSS激光效果更好。