下面介紹低㎡紫外激光在PCB工藝中微電子材料在PCB制造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備正在快速增長(zhǎng)。 隨著移動(dòng)設(shè)備變得越來越小、越來越快、越來越輕、越來越便宜、功能越來越強(qiáng)大、越來越復(fù)雜，零部件的制造也朝著小型化和精密化方向發(fā)展。 對(duì)于一些關(guān)鍵部件，例如半導(dǎo)體芯片、微電子封裝、觸摸屏和印刷電路板 (PCB)，它們將繼續(xù)面臨挑戰(zhàn)，例如提高產(chǎn)量和生產(chǎn)率，同時(shí)降低成本。 這促進(jìn)了激光在移動(dòng)設(shè)備制造中的廣泛應(yīng)用。 由于設(shè)備越來越復(fù)雜，需要的制造工藝也越來越復(fù)雜，對(duì)激光光源的研究進(jìn)展提出了更高的要求。

具有更短波長(zhǎng)和脈沖寬度以及更低 M2（光束質(zhì)量）的激光可以創(chuàng)建更聚焦的光斑，并保持最小的熱影響區(qū) (HAZ)，從而實(shí)現(xiàn)更精密的微加工。 具有高能量吸收，特別是在紫外 (UV) 波長(zhǎng)和短脈沖范圍內(nèi)，材料將迅速氣化，從而減少熱影響區(qū)和碳化。 更小的聚焦光斑可以實(shí)現(xiàn)更高精度和更小尺寸的加工。 高功率、高脈沖重復(fù)率 (PRF)、脈沖整形和脈沖分離都有助于提高微加工的生產(chǎn)率。 連續(xù)的高脈沖穩(wěn)定性確保了過程的可重復(fù)性，有助于實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)量。

傳統(tǒng)的紫外調(diào)Q二極管泵浦固態(tài)（DPSS）激光器可以較好地滿足精密制造的要求，但在實(shí)現(xiàn)更高的加工速度和更高的微加工質(zhì)量方面仍有不足。 提高加工速度的常用方法是在保持其他工藝參數(shù)不變的情況下，提高激光器的脈沖重復(fù)率。 然而，這對(duì)于典型的 Q 開關(guān) DPSS 激光器來說是不可能的。 這些激光器的平均功率和脈沖能量會(huì)隨著脈沖重復(fù)頻率的增加而迅速下降。 此外，當(dāng)脈沖重復(fù)率較高時(shí)，激光脈沖寬度和脈沖能量波動(dòng)往往會(huì)顯著增加。

本文結(jié)合高功率獨(dú)立可調(diào)紫外激光脈沖寬度和先進(jìn)的高脈沖重復(fù)率脈沖調(diào)節(jié)技術(shù)，將其應(yīng)用于各種微電子材料的微加工，包括硅（在芯片制造中的應(yīng)用）、氧化鋁（在微電子封裝中的應(yīng)用） 制造）玻璃（應(yīng)用于觸摸屏制造）和銅（應(yīng)用于印刷電路板和微電子封裝制造）。

半導(dǎo)體制造中的硅標(biāo)記

激光切割硅片可以替代傳統(tǒng)的精密鋸切。 隨著芯片越來越薄，激光越來越強(qiáng)大，激光相對(duì)于鋸切的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步增強(qiáng)。 為了與傳統(tǒng)鋸切競(jìng)爭(zhēng)，必須實(shí)現(xiàn)更高的刻劃速度和更好的切割質(zhì)量。

我們使用 Quasar 激光測(cè)量厚度小于 100 μ M 的拋光單晶硅片，以實(shí)現(xiàn)熱損傷最小的高速打標(biāo)。 在圖1中，曲線顯示隨著刻劃速度的增加，刻劃深度會(huì)減?。?00kHz，25ns單脈沖）。 更高的功率用于更高的重復(fù)率。 同時(shí)，TimeShift技術(shù)可以使用軟件設(shè)置寬范圍的脈沖能量和脈沖寬度。 最后，我們可以看到打標(biāo)速度幾乎提高了三倍（25ns 單脈沖，50 μ M）。

氧化鋁陶瓷打標(biāo)

氧化鋁(Al2O3)陶瓷由于具有高介電性能、高強(qiáng)度、耐腐蝕、高穩(wěn)定性和相對(duì)較低的成本等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于微電子封裝。 在典型的制造過程中，具有多個(gè)模組的大尺寸氧化鋁基板最終會(huì)被分離成一個(gè)模組（single module）。 在常用的打標(biāo)技術(shù)（“劃痕和折斷”）中，激光用于在基板上形成較深的劃痕，然后通過機(jī)械壓力將基板打斷分離。 高功率紫外激光器可實(shí)現(xiàn)干凈、準(zhǔn)確的高速打標(biāo)。

與硅雕刻類似，我們可以看到，當(dāng)使用Quasar激光器以更高的速度進(jìn)行氧化鋁雕刻時(shí)，我們可以使用更高的功率和TimeShift技術(shù)來實(shí)現(xiàn)最小的熱效應(yīng)。

平板顯示器玻璃切割

在顯示器的制造過程中，觸摸屏和LCD玻璃塊的剝離需要直線切割，而拐角、孔洞和凹槽的制作需要曲線切割。 消費(fèi)電子產(chǎn)品中使用的玻璃基板，通過各種化學(xué)或熱處理，變得越來越薄，強(qiáng)度也越來越高。 因此，玻璃的激光加工在實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量切割和高生產(chǎn)率方面顯示出巨大的潛力，并且還可以減少傳統(tǒng)機(jī)械雕刻和剝離工藝帶來的產(chǎn)出損失。

我們開發(fā)的TimeShift技術(shù)是一種利用激光與物質(zhì)相互作用來加工玻璃的技術(shù)。 PCB 技術(shù)正在申請(qǐng)專利。 在這項(xiàng)技術(shù)中，單個(gè)激光脈沖的修改可以減少熱負(fù)荷和由此產(chǎn)生的材料碎片或碎片。 在康寧大猩猩玻璃、旭化成Dragontail玻璃、肖特Xenation玻璃等化學(xué)強(qiáng)化玻璃的切割中，可實(shí)現(xiàn)良好的切割質(zhì)量和1.5m/s以上的線切割速度。 在鈉鈣玻璃和高級(jí)柔性玻璃（如康寧柳玻璃）的加工中也可以獲得類似的結(jié)果，同時(shí)藍(lán)寶石加工的工藝開發(fā)也在進(jìn)行中。

先進(jìn)封裝和互連中的銅切割

對(duì)于較薄（10-20μm）銅層的干凈快速切割是柔性線路板切割的典型應(yīng)用。 此外，PCB 結(jié)構(gòu)中的鉆孔包括類似厚度的銅層的燒蝕。 我們研究了 TimeShift 技術(shù)在這些應(yīng)用中的潛在效用，主要是通過使用子脈沖（脈沖序列）來標(biāo)記銅以提高凹槽的深度。

概括

我們發(fā)現(xiàn)，高脈沖重復(fù)率的高功率紫外激光器與TimeShift可編程脈沖整形技術(shù)（Quasar激光器）相結(jié)合，可以大大提高微加工的加工效果。

將紫外激光應(yīng)用于各種常見微電子材料（包括硅、陶瓷、玻璃、銅）的批量加工，可以帶來很多好處。 通過擴(kuò)大PCB工藝參數(shù)空間（在更高的脈沖重復(fù)率下提高功率），結(jié)合先進(jìn)的脈沖分裂和整形技術(shù)，可以提高加工速度和微加工質(zhì)量。 通過適當(dāng)?shù)膮?shù)優(yōu)化，使用這種新型紫外納秒脈沖激光源可以獲得更好的質(zhì)量和更高的生產(chǎn)率，從而提高當(dāng)今激光微加工的能力，從而為未來消費(fèi)類PCB產(chǎn)品的制造面臨更高的挑戰(zhàn)