Laser er öflugur ljósgeisli sem spenntur er þegar „geisli“ er örvaður af utanaðkomandi áreiti sem eykur orku hans. Innrautt og sýnilegt ljós hafa varmaorku en útfjólublátt ljós hefur sjónorku. Þegar þessi tegund ljóss lendir á yfirborði vinnustykkis koma þrjú fyrirbæri fram: endurspeglun, frásog og skarpskyggni.
Meginhlutverk leysiborana er að geta fjarlægt á fljótlegan hátt undirlagsefnið sem á að vinna, aðallega með ljóshitaeyðingu og ljósefnafræðilegri brottnám eða svokallaðri útskurði.
- Ljóshitaeyðing: Meginreglan um holumyndun þar sem efnið sem á að vinna gleypir háorkuleysisljós, hitnar að bráðnun á mjög stuttum tíma og gufar upp. Þessi ferli aðferð í undirlagsefninu er háð mikilli orku, í holunni sem myndast af veggnum á svörtu kolsýrðu leifunum, verður gatið að hreinsa upp áður.
- Ljósefnafræðileg brottnám: vísar til útfjólubláu svæðisins hefur mikla ljóseindaorku (meira en 2 eV rafeindavolt), leysibylgjulengd meira en 400 nanómetrar af háorkuljóseindum gegnir hlutverki í niðurstöðunum. Þessar orkumiklu ljóseindir geta eyðilagt langa sameindakeðju lífrænna efna, orðið að smærri agnir og orka hennar er meiri en upprunalegu sameindirnar, öfgakrafturinn sem á að sleppa úr, ef um er að ræða ytra klípasog, þannig að undirlagsefnið er fljótt fjarlægt og myndun örporous. Þessi tegund af ferli inniheldur ekki hitauppstreymi og veldur ekki kolsýringu. Þess vegna er mjög auðvelt að þrífa það áður en það er borið. Þetta eru grundvallarreglur um myndun leysigata. Sem stendur eru algengustu tvær tegundir leysiborana: Boranir á prentborði með leysir eru aðallega RF-spenntir CO2 gas leysir og UV solid-state Nd: YAG leysir.
- Á gleypni undirlagsins: árangur leysisins hefur bein tengsl við gleypni undirlagsefnisins. Prentaðar hringrásarplötur eru úr koparþynnu og glerdúk og plastefni samsetningu, gleypni þessara þriggja efna er einnig mismunandi vegna mismunandi bylgjulengda, en koparþynnan og glerdúkurinn í útfjólubláa 0.3mμ fyrir neðan svæðið frásogshraðinn er hærri, en inn í sýnilegt ljós og IR eftir verulega lækkun. Lífræn plastefni geta aftur á móti haldið nokkuð háu frásogshraða í öllum þremur litrófsböndunum. Þetta er einkennin sem plastefni hafa og er grundvöllurinn fyrir vinsældum leysiborunarferlisins.
Hvers konar leysiboranir eru fáanlegar í PCB verksmiðjum?
Laser er öflugur ljósgeisli sem örvast þegar „geislar“ eru örvaðir af utanaðkomandi áreiti sem eykur orku þess, þar sem innrautt og sýnilegt ljós hefur varmaorku og útfjólublátt ljós hefur sjónorku. Þegar þessi tegund ljóss lendir á yfirborði vinnustykkis koma þrjú fyrirbæri fram: endurspeglun, frásog og skarpskyggni. Meginhlutverk leysiborana er að geta fjarlægt á fljótlegan hátt undirlagsefnið sem á að vinna, sem er aðallega með ljóshitaeyðingu og ljósefnafræðilegri brottnám eða svokallaðri útskurði.
Tvær leysirtækni eru notuð við leysiboranir í PCB framleiðslu í atvinnuskyni: CO2 leysir með bylgjulengdum í langt-innrauða bandinu og UV leysir með bylgjulengdum á útfjólubláa bandinu. , sem þarf að hafa meira en 100 μm þvermál (Raman, 2001). Til að búa til þessar stóru ljósopsholur eru CO2 leysir mjög afkastamiklir vegna mjög stutts gatatíma sem þarf til að búa til stór ljósop með CO2 leysi. UV leysitækni er mikið notuð við framleiðslu á örvögnum með þvermál sem er minna en 100 μm, og jafnvel minna en 50 μm með notkun örgerða raflagnateikninga. UV leysitækni er mjög afkastamikil við framleiðslu á holum sem eru minna en 80 μm í þvermál. Þess vegna, til að mæta aukinni eftirspurn eftir framleiðni örvia, hafa margir PCB framleiðendur byrjað að kynna tvíhöfða leysiborunarkerfi.
Eftirfarandi eru þrjár helstu gerðir af tvíhöfða leysiborakerfum sem eru fáanlegar á markaðnum í dag:
- Tvíhöfða UV leysiborunarkerfi
- Tvíhöfða CO2 leysiborunarkerfi; og
- Stick laser borkerfi (CO2 og UV)
Allar þessar gerðir af borkerfum hafa sína kosti og galla. Laserborunarkerfi má einfaldlega skipta í tvær gerðir, tvíborunarkerfi með einbylgjulengdum og tvíborunarkerfi með tvíbylgjulengdum.
Óháð gerðinni eru tveir meginþættir sem hafa áhrif á getu til að bora holur:
- Laser orkan/púlsorkan
- Staðsetningarkerfi geisla
Orka leysirpúlsins og skilvirkni geislaafhendingar ákvarðar borunartímann, borunartíminn er tíminn sem það tekur leysiborann að bora örpassagöt og geislastaðsetningarkerfið ákvarðar hraðann sem hann getur færst á milli tveggja holur. Saman ákvarða þessir þættir þann hraða sem leysiborvélin getur framleitt örvarnir sem þarf fyrir tiltekna kröfu. Tvíhöfða UV leysikerfi henta best til að bora göt minni en 90μm í samþættum hringrásum með háum stærðarhlutföllum.
Tvíhöfða CO2 leysikerfið notar Q-mótaðan RF-spennt CO2 leysir. Helstu kostir þessa kerfis eru mikil endurtekningarhæfni (allt að 100 kHz), stuttur borunartími og breitt vinnuflötur, sem gerir kleift að bora blindhol með örfáum hlaupum, en gæði holanna geta verið lágt.
Algengasta tvíhöfða leysiborunarkerfið er blendinga leysiborunarkerfið, sem samanstendur af UV leysirhaus og CO2 leysihaus. Þessi sameinaða blendinga leysiborunaraðferð gerir kleift að bora kopar og rafeindaefni samtímis. Koparinn er boraður með UV leysinum til að búa til þá holastærð og lögun sem óskað er eftir, og CO2 leysirinn er notaður til að bora óhjúpað rafeindaefnið strax á eftir. Borunarferlið er gert með því að bora 2 tommu X 2 tommu blokk sem kallast akur.
CO2 leysirinn fjarlægir á áhrifaríkan hátt rafstraum, jafnvel ósamræmd glerstyrkt rafefni. Hins vegar getur einn CO2 leysir ekki gert lítil göt (minna en 75 μm) og fjarlægt kopar, með þeim fáu undantekningum að hann getur fjarlægt formeðhöndlaða þunna koparþynnur sem eru minni en 5 μm (lustino, 2002). UV leysirinn er fær um að gera mjög lítil göt og fjarlægja allar algengar kopargötur (3 - 36 μm, 1oz, jafnvel húðaðar koparþynnur). UV leysirinn getur einnig fjarlægt rafræn efni einn, en á hægari hraða. Þar að auki, fyrir ójöfn efni, td styrkt gler FR-4, eru niðurstöðurnar yfirleitt slæmar. Þetta er vegna þess að aðeins er hægt að fjarlægja glerið ef orkuþéttleiki er aukinn að vissu marki, sem eyðileggur einnig innri púðana. Þar sem staflaseiskerfið samanstendur af UV leysi og CO 2 leysi er það ákjósanlegt á báðum svæðum, með UV leysinum er hægt að gera allar koparþynnur og lítil göt, og með CO 2 leysinum er hægt að bora rafstrauminn fljótt. Myndin gefur mynd af uppbyggingu tvíhöfða leysiborunarkerfis með forritanlegu borabili. Bilið á milli tveggja boranna er hægt að stilla af sjálfu sér í samræmi við skipulag íhlutanna, sem tryggir hámarks leysiborunargetu.
Nú á dögum er bilið á milli tveggja boranna fast í flestum tvíhöfða leysiborakerfum með skref-og-endurtaka geislastaðsetningartækni. Kosturinn við skref-og-endurtaka leysir fjarstýringuna sjálfa er stórt aðlögunarsvið lénsins (allt að (50 X 50) μm). Ókosturinn er sá að leysifjarbreytirinn verður að stíga yfir fastan reit og bilið á milli tveggja boranna er fast. Fjarlægðin milli tveggja boranna á dæmigerðum tvíhöfða leysir fjarstýringu er föst (u.þ.b. 150 μm). Fyrir mismunandi spjaldastærðir er ekki hægt að stilla fasta fjarlægðaræfingar sem best til að ljúka aðgerðinni sem og forritanlegar millibilsæfingar.
Tvíhöfða leysiborunarkerfi nútímans eru fáanleg í fjölmörgum stærðum og afköstum fyrir bæði smærri PCB framleiðendur sem og fyrir framleiðendur PCB í miklu magni.
Keramik áloxíð er notað við framleiðslu á prentuðum hringrásum vegna hás rafstuðuls. Hins vegar, vegna viðkvæmni þess, er borunarferlið sem krafist er fyrir raflögn og samsetningu erfitt með stöðluðum verkfærum, þar sem vélrænni streitu verður að lágmarka, sem er gott fyrir laserboranir.Rangel o.fl. (1997) sýndu fram á að fyrir súráls undirlag, sem og fyrir súráls undirlag húðuð með gulli og akkerum, er hægt að bora með stilltum QNd:YAG leysi. Notkun skammpúls, lágorkuleysis með hámarksafli hjálpaði til við að koma í veg fyrir skemmdir á sýninu vegna vélrænnar álags og framkallaði hágæða gegnumgöt með þvermál undir 100 μm. Þessi tækni hefur verið notuð með góðum árangri í örbylgjumögnurum með lágum hávaða á tíðnisviðinu 8 - 18 GHz.
Nd:YAG leysitækni hefur verið notuð til að vinna úr bæði blindum og gegnum göt í margs konar efni. Þar á meðal er borun tilraunagöta í pólýímíð koparhúðuðum lagskiptum með holuþvermál að lágmarki 25 míkron. Við greiningu á framleiðslukostnaði er hagkvæmasta þvermálið sem notað er 25-125 míkron. Borhraði er 10,000 holur/mín. Hægt er að nota beint leysigataferli, holuþvermál allt að 50 míkron. Innra yfirborð mótuðu holanna er hreint og laust við kolsýringu og auðvelt er að húða það. Hið sama getur einnig verið í PTFE koparhúðuðu lagskiptum sem bora í gegnum göt, minnsta gat í þvermál 25 míkron, hagkvæmasta þvermálið sem notað er fyrir 25-125 míkron. Borhraði er 4500 holur/mín. Ekki þarf að foræta glugga. Götin sem myndast eru hrein og þurfa ekki sérstakar vinnslukröfur.
