低㎡紫外激光器结合PCB技术的应用优势

下面介绍低㎡紫外激光在PCB工艺中微电子材料在PCB制造中的应用优势：

智能手机和平板电脑等移动设备正在快速增长。 随着移动设备变得越来越小、越来越快、越来越轻、越来越便宜、功能越来越强大、越来越复杂，零部件的制造也朝着小型化和精密化方向发展。 对于一些关键部件，例如半导体芯片、微电子封装、触摸屏和印刷电路板 (PCB)，它们将继续面临挑战，例如提高产量和生产率，同时降低成本。 这促进了激光在移动设备制造中的广泛应用。 由于设备越来越复杂，需要的制造工艺也越来越复杂，对激光光源的研究进展提出了更高的要求。

具有更短波长和脉冲宽度以及更低 M2（光束质量）的激光可以创建更聚焦的光斑，并保持最小的热影响区 (HAZ)，从而实现更精密的微加工。 具有高能量吸收，特别是在紫外 (UV) 波长和短脉冲范围内，材料将迅速气化，从而减少热影响区和碳化。 更小的聚焦光斑可以实现更高精度和更小尺寸的加工。 高功率、高脉冲重复率 (PRF)、脉冲整形和脉冲分离都有助于提高微加工的生产率。 连续的高脉冲稳定性确保了过程的可重复性，有助于实现更高的产量。

传统的紫外调Q二极管泵浦固态（DPSS）激光器可以较好地满足精密制造的要求，但在实现更高的加工速度和更高的微加工质量方面仍有不足。 提高加工速度的常用方法是在保持其他工艺参数不变的情况下，提高激光器的脉冲重复率。 然而，这对于典型的 Q 开关 DPSS 激光器来说是不可能的。 这些激光器的平均功率和脉冲能量会随着脉冲重复频率的增加而迅速下降。 此外，当脉冲重复率较高时，激光脉冲宽度和脉冲能量波动往往会显着增加。

本文结合高功率独立可调紫外激光脉冲宽度和先进的高脉冲重复率脉冲调节技术，将其应用于各种微电子材料的微加工，包括硅（在芯片制造中的应用）、氧化铝（在微电子封装中的应用） 制造）玻璃（应用于触摸屏制造）和铜（应用于印刷电路板和微电子封装制造）。

半导体制造中的硅标记

激光切割硅片可以替代传统的精密锯切。 随着芯片越来越薄，激光越来越强大，激光相对于锯切的优势进一步增强。 为了与传统锯切竞争，必须实现更高的刻划速度和更好的切割质量。

我们使用 Quasar 激光测量厚度小于 100 μ M 的抛光单晶硅片，以实现热损伤最小的高速打标。 在图1中，曲线显示随着刻划速度的增加，刻划深度会减小（200kHz，25ns单脉冲）。 更高的功率用于更高的重复率。 同时，TimeShift技术可以使用软件设置宽范围的脉冲能量和脉冲宽度。 最后，我们可以看到打标速度几乎提高了三倍（25ns 单脉冲，50 μ M）。

氧化铝陶瓷打标

氧化铝(Al2O3)陶瓷由于具有高介电性能、高强度、耐腐蚀、高稳定性和相对较低的成本等优点，广泛应用于微电子封装。 在典型的制造过程中，具有多个模组的大尺寸氧化铝基板最终会被分离成一个模组（single module）。 在常用的打标技术（“划痕和折断”）中，激光用于在基板上形成较深的划痕，然后通过机械压力将基板打断分离。 高功率紫外激光器可实现干净、准确的高速打标。

与硅雕刻类似，我们可以看到，当使用Quasar激光器以更高的速度进行氧化铝雕刻时，我们可以使用更高的功率和TimeShift技术来实现最小的热效应。

平板显示器玻璃切割

在显示器的制造过程中，触摸屏和LCD玻璃块的剥离需要直线切割，而拐角、孔洞和凹槽的制作需要曲线切割。 消费电子产品中使用的玻璃基板，通过各种化学或热处理，变得越来越薄，强度也越来越高。 因此，玻璃的激光加工在实现高质量切割和高生产率方面显示出巨大的潜力，并且还可以减少传统机械雕刻和剥离工艺带来的产出损失。

我们开发的TimeShift技术是一种利用激光与物质相互作用来加工玻璃的技术。 PCB 技术正在申请专利。 在这项技术中，单个激光脉冲的修改可以减少热负荷和由此产生的材料碎片或碎片。 在康宁大猩猩玻璃、旭化成Dragontail玻璃、肖特Xenation玻璃等化学强化玻璃的切割中，可实现良好的切割质量和1.5m/s以上的线切割速度。 在钠钙玻璃和高级柔性玻璃（如康宁柳玻璃）的加工中也可以获得类似的结果，同时蓝宝石加工的工艺开发也在进行中。

先进封装和互连中的铜切割

对于较薄（10-20μm）铜层的干净快速切割是柔性线路板切割的典型应用。 此外，PCB 结构中的钻孔包括类似厚度的铜层的烧蚀。 我们研究了 TimeShift 技术在这些应用中的潜在效用，主要是通过使用子脉冲（脉冲序列）来标记铜以提高凹槽的深度。

概括

我们发现，高脉冲重复率的高功率紫外激光器与TimeShift可编程脉冲整形技术（Quasar激光器）相结合，可以大大提高微加工的加工效果。

将紫外激光应用于各种常见微电子材料（包括硅、陶瓷、玻璃、铜）的批量加工，可以带来很多好处。 通过扩大PCB工艺参数空间（在更高的脉冲重复率下提高功率），结合先进的脉冲分裂和整形技术，可以提高加工速度和微加工质量。 通过适当的参数优化，使用这种新型紫外纳秒脉冲激光源可以获得更好的质量和更高的生产率，从而提高当今激光微加工的能力，从而为未来消费类PCB产品的制造面临更高的挑战