Pengeluaran daripadapapan litar bercetak (PCB)melibatkan beberapa proses yang berbeza, kebanyakannya memerlukan penggunaan laser. Penggunaan laser berdenyut nanosaat UV semakin meningkat disebabkan oleh apertur yang lebih kecil dan lebih kecil yang diperlukan.
Peranti dan modul menjadi lebih padat berkat teknologi pembungkusan termaju. Selepas menyedari bahawa terdapat perbezaan besar antara nod semikonduktor dan dimensi PCB - dari nanometer ke tahap milimeter dalam kes yang melampau - pembangun terus menumpukan pada membangunkan teknologi pembungkusan termaju untuk menyambungkan komponen saiz yang berbeza. Salah satu teknologi sedemikian ialah sistem sistem dalam pakej (SiP), di mana peranti litar bersepadu (IC) individu disatukan pada substrat PCB dengan sambung surih logam terbenam sebelum pembungkusan dan pengasingan akhir. Seni bina biasanya termasuk lapisan perantara untuk mencapai pengedaran sambungan cip yang agak padat dalam PCB. Modul masih disusun pada satu panel besar semasa pembungkusan akhir, biasanya menggunakan pembungkusan kompaun pengacuan epoksi (EMC) atau kaedah lain. Modul kemudiannya diasingkan menggunakan proses pemotongan laser.
Hasil, kualiti dan kos mesti sepadan
Laser yang ideal untuk pemisahan SiP bergantung pada keperluan khusus dan mesti mencapai keseimbangan optimum antara daya pemprosesan, kualiti dan kos. Apabila komponen yang sangat sensitif terlibat, mungkin perlu menggunakan laser Ultra Short Pulse (USP) dan/atau kesan haba yang rendahPanjang gelombang UV. Dalam kes lain, kos yang lebih rendah, nanodetik pemprosesan yang lebih tinggi dan laser gelombang panjang adalah pilihan yang lebih sesuai. Untuk menunjukkan kelajuan pemprosesan tinggi pemotongan substrat PCB SiP, jurutera aplikasi MKS menguji laser berdenyut nanosaat berkuasa tinggi hijau. Laser Spectra-Physics Talon GR70 digunakan untuk memotong bahan SiP, yang terdiri daripada FR4 nipis dengan wayar tembaga terbenam dan soldermask dua muka, menggunakan pelbagai pemprosesan berkelajuan tinggi dengan galvanometer pengimbasan dwi paksi. Jumlah ketebalan bahan ialah 250 µm, di mana 150 µm adalah kepingan FR4 (ultra-nipis) dan baki 100 µm ialah soldermask polimer dua muka. Dengan menggunakan kelajuan pengimbasan yang tinggi 6 m/s, kesan haba yang teruk boleh dikurangkan dan pembentukan zon terjejas haba (HAZ) dapat dielakkan. Memandangkan bahan yang agak nipis, saiz titik fokus kecil (lebih kurang 16 µm, diameter 1/e2) dan frekuensi ulangan nadi tinggi (PRF) 450 kHz telah digunakan. Gabungan parameter ini memanfaatkan sepenuhnya keupayaan unik laser untuk mengekalkan kuasa tinggi pada PRF tinggi (67 W pada 450 kHz dalam contoh ini), yang membantu mengekalkan ketumpatan tenaga yang betul dan pertindihan spot-to-spot pada kelajuan pengimbasan yang tinggi.
Memotong tanpa degradasi haba
Kelajuan pemotongan bersih keseluruhan yang dicapai selepas beberapa imbasan kelajuan tinggi ialah 200 mm/s. Rajah 1 menunjukkan sisi masuk dan keluar alur, serta kawasan bawah permukaan di mana laluan potong melintasi dawai tembaga yang tertimbus. Kedua-dua permukaan masuk dan keluar dipotong bersih dengan sedikit atau tiada HAZ. Di samping itu, kehadiran wayar tembaga tidak menjejaskan proses pemotongan, dan kualiti tepi kerf tembaga kelihatan ideal, walaupun sudut tontonan agak terhad.
Untuk pandangan yang lebih terperinci tentang kualiti di sekeliling dawai tembaga (dan sememangnya keseluruhan potongan), lihat keratan rentas dinding sisi potongan (Rajah 2).
Kualitinya sangat baik, dengan hanya sejumlah kecil HAZ dan beberapa serpihan berkarbonat dan zarah hadir. setiap gentian dalam lapisan FR4 dapat dilihat dengan jelas, dan bahagian cair dihadkan pada muka hujung gentian potong yang menonjol keluar dari dinding sisi (iaitu, berserenjang dengan gentian yang memanjang sepanjang permukaan potong). Yang penting, tiada delaminasi dapat diperhatikan dalam lapisan ini.
Di samping itu, keputusan menunjukkan bahawa kawasan di sekeliling wayar kuprum adalah berkualiti dan tidak tertakluk kepada kesan terma yang berbahaya seperti aliran kuprum atau delaminasi daripada lapisan FR4 atau soldermask sekeliling.
Papan FR4 menebal yang memerlukan diameter tempat yang besar
Cutting thick FR4 for depaneling is a more mature PCB application for nanosecond pulsed lasers, where arrays of devices are separated from panels by cutting small connecting breakpoints, which was tested with the Talon GR70, for which an entirely new breakpoint cutting process was developed specifically for device panels consisting of approximately 900 µm thick FR4 boards. For this thicker material, the use of the largest possible focal spot diameter, while maintaining sufficient energy density (in J/cm2), is a key aspect of achieving the desired yield. Due to the laser's high pulse energy (>250 µJ) pada PRF nominal 275 kHz, saiz tempat yang lebih besar (~36 µm) telah digunakan; lebih-lebih lagi, kualiti rasuk sangat baik, dengan julat Rayleigh rasuk fokus melebihi 1.5 mm, iaitu 1.5 kali ketebalan bahan. Akibatnya, saiz tempat adalah agak besar dan tetap pada keseluruhan ketebalan bahan, yang menyumbang kepada pemotongan yang cekap kerana jumlah penyinaran seragam dan alur lebar yang terhasil memudahkan penyingkiran serpihan. Rajah 3 menunjukkan imej mikroskopik masuk dan keluar bagi potongan yang diproses menggunakan berbilang imbasan kelajuan tinggi pada 6 m/s (kelajuan pemotongan bersih keseluruhan 20 mm/s).
Sama seperti kes plat SiP, kualiti permukaan kedua-dua sisi yang masuk dan keluar dari kerf adalah sangat baik dan menghasilkan HAZ yang minimum. Disebabkan oleh sifat substrat kaca/epoksi FR4 yang tidak homogen dan ketumpatan tenaga yang rendah pada hujung distal ablasi laser, tepi kerf keluar biasanya menyimpang sedikit daripada garis lurus yang sempurna. Pengimejan dinding sisi keratan rentas menunjukkan maklumat yang lebih terperinci tentang kualiti kerf (Rajah 4 di bawah).
Dalam Rajah 4 kita dapat melihat kualiti cemerlang yang dicapai. Hanya sejumlah kecil produk HAZ dan karbon (kok) terbentuk dalam potongan. Di samping itu, hampir tiada pencairan gentian kaca. dengan kelajuan pemotongan bersih sehingga 20 mm/s, Talon GR70 jelas sesuai untuk depaneling PCB FR4 yang lebih tebal, sambil pada masa yang sama memastikan kualiti yang sangat baik dan daya pemprosesan yang tinggi.
