- 首頁(yè)
- 產(chǎn)品中心
- 行業(yè)
- 應(yīng)用
-
關(guān)于我們
關(guān)于我們
了解更多 -
服務(wù)支持
- 激光資訊
- 聯(lián)系我們
EN
瑞豐恒紫外激光切割FPC、PI膜切割速度與效果研究
發(fā)布時(shí)間：2020/02/06
在電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠方向發(fā)展的背景下，柔性線路板（FPC）因?yàn)槠淇梢宰杂蓮澢?、配線密度高、厚度薄等特點(diǎn)，成為滿足電子產(chǎn)品小型化和移動(dòng)要求的惟一解決方法。在FPC表面有一層樹(shù)酯薄膜，起到線路保護(hù)和阻焊等的作用，其主要成分為聚酰亞氨（Polyimide，PI），工業(yè)界又稱(chēng)之為PI覆蓋膜，它是主鏈上含有酰亞胺環(huán)（-CO-NH-CO-）的一類(lèi)聚合物，其中以含有酞酰亞胺結(jié)構(gòu)的聚合物最為重要。PI覆蓋膜在高溫下具有突出的介電性能、機(jī)械性能、耐輻射性能和耐磨性能，廣泛用于航空、兵器、電子、電器等精密機(jī)械方面。
隨著激光技術(shù)的發(fā)展，使用紫外激光切割FPC與PI覆蓋膜逐漸取代傳統(tǒng)的模切。紫外激光切割屬于無(wú)接觸加工，無(wú)需價(jià)格昂貴的模具，生產(chǎn)成本大大降低，聚焦后的光斑可僅有十幾微米，能夠滿足高精度切割和鉆孔的加工需求，這一優(yōu)勢(shì)正迎合電路設(shè)計(jì)精密化的發(fā)展趨勢(shì)，是FPC、PI膜切割的理想工具。
基本加工原理：為什么選紫外、為什么選短脈寬
當(dāng)前用在FPC、PI膜切割的紫外激光切割機(jī)主要為納秒級(jí)固體紫外激光器，波長(zhǎng)一般為355nm，相對(duì)于1064nm紅外和532nm綠光，355nm紫外有更高的單光子能量，材料吸收率更高，產(chǎn)生的熱影響更小，實(shí)現(xiàn)更高的加工精度。脈沖紫外激光切割材料分為兩種原理，一種是光化學(xué)原理，利用激光單光子能量達(dá)到或超過(guò)材料化學(xué)鍵鍵能，打斷材料某些化學(xué)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)切割；另一種是光物理原理，當(dāng)激光單光子能量低于材料化學(xué)鍵鍵能時(shí)，依靠聚焦光斑處非常高的能量密度，超過(guò)材料的氣化閾值，從而瞬間氣化材料，實(shí)現(xiàn)材料的切割。在PI膜的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)中，常態(tài)下C－C鍵和C－N鍵的鍵能分別為3.45eV 和3.17eV，而355nm紫外激光切割設(shè)備的單光子能量為3.49eV，高于常態(tài)下C－C鍵和C－N鍵的鍵能，可直接破壞材料的化學(xué)鍵。但實(shí)際在用紫外激光切割FPC或PI膜的應(yīng)用中，上述兩種切割原理同時(shí)存在，在光物理效應(yīng)中，會(huì)有熱量的產(chǎn)生和積累，材料溫度不斷上升。研究表明，當(dāng) PI 材料溫度高于600℃時(shí)，相對(duì)于 C元素，N和O兩種元素的比例會(huì)不斷減小，最終材料中主要以C元素為主，即材料發(fā)生碳化。材料吸收激光能量轉(zhuǎn)化為熱能的擴(kuò)散距離公式 L = [4Dt]^1/2，其中 D為材料熱擴(kuò)散率，t為激光脈寬。由此可知當(dāng)材料一定時(shí)，激光脈寬越大，激光產(chǎn)生的熱能在材料上的擴(kuò)散距離越大，也就是說(shuō)對(duì)材料的熱損傷越大。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證脈寬對(duì)切割效果的影響
本實(shí)驗(yàn)所采用的PI覆蓋膜厚度為30±2μm，拉伸強(qiáng)度≥160 MPa，熱分解溫度≥500℃。對(duì)比單脈沖能量為20uJ，脈寬分別為42ns、21ns以及11ns的切割效果。實(shí)驗(yàn)中保持OVERLAP一致，切割次數(shù)2次，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備為奧利巴斯BX51光學(xué)顯微鏡。
圖1為表面熱影響及粉塵對(duì)比，可以明顯發(fā)現(xiàn)脈寬越長(zhǎng)，切割道附著的粉塵以及顆粒會(huì)越多，而這些粉塵很容易附著在電路上從而引起短路。圖2為切割后底部膠層熱影響對(duì)比，脈寬為42ns時(shí)的熱影響約為22.7μm；而脈寬為21ns以及11ns時(shí)切割后底部基本看不到膠層的熔融。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)脈寬越短越有利于覆蓋面的加工。
高頻短脈寬納秒紫外激光器
為滿足FPC、PI膜切割行業(yè)對(duì)更少碳化和更快效率的要求，采用高頻率、窄脈寬紫外激光切割機(jī)。該款設(shè)備有如下特點(diǎn)：
1.頻率更高。最高頻率可達(dá)300K，在200K時(shí)最大功率有5.8W，300K時(shí)最大功率有2.6W。
2.脈寬更窄。最小脈寬僅11ns，150K下脈寬也只有24ns，相比舊款窄了20ns。
3.光束質(zhì)量?jī)?yōu)秀，M2<1.2，光斑圓度>90%，性能穩(wěn)定可靠，同時(shí)具有突出的性價(jià)比。
4.一體化緊湊型設(shè)計(jì)，將控制箱和激光頭合二為一，更加便于設(shè)備集成。
分別采用普通固體紫外激光切割機(jī)與高頻率、窄脈寬紫外激光切割機(jī)加工效果對(duì)比，分別針對(duì)PI 和FPC做了對(duì)比，圖5為兩款紫外激光切割PI膜外觀效果對(duì)比圖，從切割外觀結(jié)果可以看出高頻率、窄脈寬紫外激光切割效果要明顯好于普通固體紫外激光切割機(jī)。
圖4為兩款紫外激光切割機(jī)切割0.16mm厚FPC外觀效果對(duì)比圖。憑借短脈寬與高頻率下的高速度，F(xiàn)PC的切割質(zhì)量更好，熱影響相比舊款減小了約26%，同時(shí)有效切割速度從50mm/s提高到70mm/s，提高了約40%。
總結(jié)
本文主要闡述了納秒紫外激光切割FPC與PI覆蓋膜的原理及特性，針對(duì)該應(yīng)用更小熱影響及更快效率的需求，我們采用高頻、窄脈寬納秒紫外激光切割機(jī)。分別做了普通與高頻、窄脈寬紫外激光切割機(jī)加工PI覆蓋膜與FPC的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果表明，依靠更短脈寬和更快的切割速度，高頻率、窄面寬紫外激光切割機(jī)的加工效果有明顯改善，熱影響更小，同時(shí)切割效率也有較大提高。
以上文章來(lái)源武漢元祿光電
FPC、PI膜切割的紫外激光切割，推薦瑞豐恒Expert Ⅱ 355nm 紫外激光器產(chǎn)品特點(diǎn)：
1. 激光波長(zhǎng)354.7nm，重復(fù)頻率覆蓋范圍寬（單脈沖至200kHz）
2. 優(yōu)越的光束質(zhì)量（M2<1.2)，在所有頻率范圍內(nèi)都嚴(yán)格保證；脈沖寬度<20ns@30k，加工時(shí)熱影響區(qū)域很小
3. 獨(dú)特的調(diào)Q控制技術(shù)，適合各種激光應(yīng)用控制需求；內(nèi)腔自凈化系統(tǒng)，使得激光器壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定運(yùn)行。
4. 全數(shù)字智能電源控制技術(shù)，操作簡(jiǎn)單、方便監(jiān)控
5. 支持與計(jì)算機(jī)通信，可通過(guò)RS232外部控制激光器; 一體化設(shè)計(jì)，方便設(shè)備集成
12年匠心鍛造，頂級(jí)全固體激光器制造商
全程無(wú)塵車(chē)間生產(chǎn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量管理體系機(jī)制
從采購(gòu)-生產(chǎn)前質(zhì)檢把控-嚴(yán)謹(jǐn)裝配工序-成品測(cè)試-入庫(kù)質(zhì)檢-發(fā)貨前檢測(cè)-售后服務(wù)，層層把關(guān)，確保品質(zhì)穩(wěn)定及設(shè)備參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)一致性。這是瑞豐恒品牌激光器使用壽命優(yōu)于同行的原因
博士級(jí)團(tuán)隊(duì)，自主研發(fā)激光器專(zhuān)用電源控制系統(tǒng)
電源與激光器是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，電源控制系統(tǒng)穩(wěn)定性決定著激光器運(yùn)行時(shí)能否最大限度地發(fā)揮性能。瑞豐恒擁有自主研發(fā)電源技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠及時(shí)更新電源控制系統(tǒng)功能模塊、并且根據(jù)激光器需求，改進(jìn)功能模塊。12年研發(fā)技術(shù)積累，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家、博士級(jí)研發(fā)團(tuán)隊(duì)。
這是瑞豐恒整套激光系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的堅(jiān)實(shí)后盾。
產(chǎn)品核心部件采用進(jìn)口品牌，品質(zhì)保障
泵浦、Q開(kāi)關(guān)核心部件均采用進(jìn)口品牌，零部件與國(guó)內(nèi)一線品牌供應(yīng)商合作。從物料采購(gòu)生態(tài)鏈的源頭上，確保每個(gè)零部件品質(zhì)。
這是給用戶使用瑞豐恒品牌激光器的信心保障。
電源+激光頭+冷卻系統(tǒng)，整套系統(tǒng)銷(xiāo)售
從用戶角度考慮，瑞豐恒推出激光器整套系統(tǒng)銷(xiāo)售方案，確保整套激光系統(tǒng)穩(wěn)定性，發(fā)揮最佳性能
全數(shù)字化顯示，支持與計(jì)算機(jī)通信，可遠(yuǎn)程監(jiān)控激光器，一體式緊湊型設(shè)計(jì)，便于設(shè)備集成
關(guān)鍵詞： 瑞豐恒紫外激光切割,FPC、PI膜切割
Copyright © 2019 深圳瑞豐恒激光技術(shù)有限公司版權(quán)所有 粵ICP備19113987號(hào) 技術(shù)支持：中企動(dòng)力 深圳 SEO標(biāo)簽