14 Мар 2011, admin

Излучение ультрафиолетового лазера позволяет формировать прецизионные структуры не только в медной фольге, но и в других материалах. С помощью станка LPKF MicroLine Drill становится возможной прецизионная обрезка печатных плат, формирование отверстий сложной формы в материале самой платы или в покрытии на ее поверхности. Типичным примером может служить изготовление защитной маски, используемой при поверхностном монтаже компонентов. Причем большая разница в мощности, необходимой для разрушения полимерного материала и меди, позволяет обрабатывать полимерную защитную маску уже после нанесения ее на поверхность платы. На следующем рисунке представлен фрагмент защитной маски, предназначенной для монтажа на поверхность печатной платы микросхемы в корпусе BGA. Диаметр отверстий в маске составляет около 50 мкм.

Прямое лазерное формирование проводящей структуры

В основу альтернативного метода формирования проводящей структуры на поверхности платы легла простая мысль: раз уж удаление излишков фольги с сопряжено с большими проблемами – так зачем же вообще наносить фольгу на те участки поверхности, с которых ее придется в последующем удалять. Достаточно сформировать необходимый рисунок дорожек на тонком промежуточном слое и затем химически нарастить проводящие дорожки до нужной толщины.

Проведенные исследования показали, что слой металла толщиной 20…100 нм, нанесенный на поверхность полимерной подложки, может быть легко удален при облучении поверхности ультрафиолетовым лазером уже при плотности мощности порядка 50…200 мДж/см2. При этом излучение лазера, проникая сквозь металлическое покрытие, вызывает взрывообразное разрушение материала подложки, снимающее с поверхности слой металла даже без его испарения. Необходимая для этого плотность мощности значительно ниже уровня, при котором наступает разрушение самого металла, и может быть легко достигнута без фокусировки лазерного излучения. Это позволяет использовать для формирования рисунка высокопроизводительную проекционную установку. На следующем рисунке схематично представлен процесс формирования проводящих дорожек на поверхности полимерного материала:

Материал подложки, используемой для лазерного формирования проводящей структуры, должен обладать определенным набором физических и химических свойств:
должен быть сертифицирован для использования в промышленности
иметь подходящие электрические, механические и температурные параметры
допускать возможность лазерной обработки поверхности без разрушения основного объема
обладать очень хорошим сцеплением с промежуточным покрытием
и, наконец, должен быть химически устойчив по отношению к реактивам, используемым для осаждения основного проводящего покрытия

В качестве одного из подходящих для лазерной обработки материалов может использоваться полиамид. После надлежащей подготовки поверхности и сушки на полиамидное основание напыляется промежуточный слой хрома толщиной около 20 нм и затем медное или золотое покрытие толщиной не более 100 нм. Максимальная толщина покрытия ограничена тем, что как поверхностный слой меди, так и промежуточный слой хрома должны быть прозрачными для ультрафиолетового излучения используемого лазера. Прозрачность металлического покрытия гарантирует возникновение плазмы на границе раздела между металлическим покрытием и полиамидной подложкой. В результате формирование необходимой структуры происходит не в результате плавления металлического покрытия, а в результате мгновенного испарения материала подложки, приводящего к удалению металла с поверхности.