সবুজ লেজার ছাপানো সার্কিট বোর্ড দক্ষতার সাথে কাটে

এর উৎপাদনমুদ্রিত সার্কিট বোর্ড (PCBs)অনেকগুলি বিভিন্ন প্রক্রিয়া জড়িত, যার মধ্যে অনেকগুলি লেজারের ব্যবহার প্রয়োজন। UV ন্যানোসেকেন্ড স্পন্দিত লেজারের ব্যবহার বাড়ছে ছোট এবং ছোট অ্যাপারচারের কারণে।

উন্নত প্যাকেজিং প্রযুক্তির জন্য ডিভাইস এবং মডিউলগুলি আরও কমপ্যাক্ট হয়ে উঠছে। সেমিকন্ডাক্টর নোড এবং PCB মাত্রার মধ্যে একটি বড় পার্থক্য রয়েছে তা উপলব্ধি করার পরে - চরম ক্ষেত্রে ন্যানোমিটার থেকে মিলিমিটার স্তর পর্যন্ত - বিকাশকারীরা বিভিন্ন আকারের উপাদানগুলিকে সংযুক্ত করার জন্য উন্নত প্যাকেজিং প্রযুক্তি বিকাশের উপর ফোকাস করতে থাকে। এরকম একটি প্রযুক্তি হল সিস্টেম-ইন-প্যাকেজ (SiP) সিস্টেম, যেখানে স্বতন্ত্র ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (IC) ডিভাইসগুলি চূড়ান্ত প্যাকেজিং এবং বিচ্ছেদের আগে এমবেডেড মেটাল ট্রেস ইন্টারকানেক্ট সহ একটি PCB সাবস্ট্রেটে বান্ডিল করা হয়। পিসিবিতে চিপ সংযোগের যুক্তিসঙ্গতভাবে ঘন বন্টন অর্জনের জন্য আর্কিটেকচারে সাধারণত একটি মধ্যস্থতাকারী স্তর অন্তর্ভুক্ত থাকে। চূড়ান্ত প্যাকেজিংয়ের সময় মডিউলগুলি এখনও একটি একক বড় প্যানেলে সাজানো হয়, সাধারণত ইপোক্সি মোল্ডিং যৌগ (EMC) প্যাকেজিং বা অন্যান্য পদ্ধতি ব্যবহার করে। মডিউলগুলি তারপর একটি লেজার কাটিয়া প্রক্রিয়া ব্যবহার করে পৃথক করা হয়।

ফলন, গুণমান এবং খরচ অবশ্যই মেলে

SiP পৃথকীকরণের জন্য আদর্শ লেজার নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে এবং অবশ্যই থ্রুপুট, গুণমান এবং খরচের মধ্যে একটি সর্বোত্তম ভারসাম্য বজায় রাখতে হবে। যখন অত্যন্ত সংবেদনশীল উপাদান জড়িত থাকে, তখন আল্ট্রা শর্ট পালস (ইউএসপি) লেজার এবং/অথবা সহজাতভাবে নিম্ন তাপীয় প্রভাবগুলি ব্যবহার করার প্রয়োজন হতে পারে।UV তরঙ্গদৈর্ঘ্য. অন্যান্য ক্ষেত্রে, কম খরচ, উচ্চতর থ্রুপুট ন্যানোসেকেন্ড স্পন্দিত এবং দীর্ঘ তরঙ্গ লেজারগুলি আরও উপযুক্ত পছন্দ। এসআইপি পিসিবি সাবস্ট্রেট কাটিংয়ের উচ্চ প্রক্রিয়াকরণের গতি প্রদর্শনের জন্য, এমকেএস অ্যাপ্লিকেশন ইঞ্জিনিয়াররা একটি সবুজ উচ্চ-শক্তি ন্যানোসেকেন্ড স্পন্দিত লেজার পরীক্ষা করেছেন। একটি স্পেকট্রা-ফিজিক্স ট্যালন GR70 লেজার ব্যবহার করা হয়েছিল এসআইপি উপাদান কাটার জন্য, এতে এমবেডেড তামার তারের সাথে পাতলা FR4 এবং একটি ডবল-পার্শ্বযুক্ত সোল্ডারমাস্ক রয়েছে, একটি ডুয়াল-অক্ষ স্ক্যানিং গ্যালভানোমিটারের সাথে উচ্চ-গতির মাল্টিপ্রসেসিং ব্যবহার করে। উপাদানটির মোট পুরুত্ব হল 250 µm, যার মধ্যে 150 µm হল (অতি পাতলা) FR4 শীট এবং অবশিষ্ট 100 µm হল দ্বিমুখী পলিমার সোল্ডারমাস্ক। 6 m/s উচ্চ স্ক্যানিং গতি ব্যবহার করে, গুরুতর তাপীয় প্রভাব প্রশমিত করা যেতে পারে এবং তাপ প্রভাবিত অঞ্চল (HAZ) গঠন এড়ানো যায়। তুলনামূলকভাবে পাতলা উপাদানের পরিপ্রেক্ষিতে, একটি ছোট ফোকাল স্পট আকার (প্রায় 16 µm, 1/e2 ব্যাস) এবং 450 kHz এর একটি উচ্চ পালস পুনরাবৃত্তি ফ্রিকোয়েন্সি (PRF) ব্যবহার করা হয়েছিল। পরামিতিগুলির এই সংমিশ্রণটি উচ্চ PRF (এই উদাহরণে 450 kHz এ 67 W) উচ্চ শক্তি বজায় রাখার জন্য লেজারের অনন্য ক্ষমতার সম্পূর্ণ সুবিধা নেয়, যা উচ্চ স্ক্যানিং গতিতে সঠিক শক্তির ঘনত্ব এবং স্পট-টু-স্পট ওভারল্যাপ বজায় রাখতে সহায়তা করে।

তাপীয় অবক্ষয় ছাড়াই কাটা

একাধিক উচ্চ-গতি স্ক্যান করার পরে সামগ্রিক নেট কাটিংয়ের গতি ছিল 200 মিমি/সেকেন্ড। চিত্র 1 কার্ফের আগত এবং বহির্গামী দিকগুলি দেখায়, সেইসাথে সাবসারফেস এলাকা যেখানে কাটা পথটি সমাহিত তামার তারকে অতিক্রম করে। আগত এবং বহির্গামী উভয় পৃষ্ঠতল পরিষ্কারভাবে সামান্য বা কোন HAZ সঙ্গে কাটা ছিল. উপরন্তু, তামার তারের উপস্থিতি কাটার প্রক্রিয়াকে বিরূপভাবে প্রভাবিত করেনি, এবং তামার কার্ফ প্রান্তের গুণমানটি আদর্শ বলে মনে হয়েছিল, যদিও দেখার কোণ কিছুটা সীমিত ছিল।

তামার তারের (এবং প্রকৃতপক্ষে সম্পূর্ণ কাটা) চারপাশের গুণমানের আরও বিশদ দৃষ্টিভঙ্গির জন্য, কাটার সাইডওয়ালের ক্রস-সেকশনটি দেখুন (চিত্র 2)।

গুণমানটি খুব ভাল, শুধুমাত্র খুব অল্প পরিমাণে HAZ এবং কয়েকটি কার্বনাইজড এবং কণার টুকরা উপস্থিত। FR4 স্তরের প্রতিটি ফাইবার স্পষ্টভাবে বোঝা যায়, এবং গলিত অংশটি কাটা ফাইবারগুলির শেষ মুখের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে যা সাইডওয়াল থেকে বাইরের দিকে বেরিয়ে আসে (অর্থাৎ, কাটা পৃষ্ঠ বরাবর প্রসারিত তন্তুগুলির লম্ব)। গুরুত্বপূর্ণভাবে, এই স্তরগুলিতে কোনও বিচ্ছিন্নতা লক্ষ্য করা যায়নি।

উপরন্তু, ফলাফলগুলি ইঙ্গিত করে যে তামার তারের চারপাশের এলাকাটি ভাল মানের এবং ক্ষতিকারক তাপীয় প্রভাব যেমন তামার প্রবাহ বা আশেপাশের FR4 বা সোল্ডারমাস্ক স্তরগুলি থেকে বিচ্ছিন্নকরণের সাপেক্ষে নয়।

ঘন FR4 বোর্ডের জন্য বড় স্পট ব্যাস প্রয়োজন

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) 275 kHz এর একটি নামমাত্র PRF এ, একটি বড় স্পট সাইজ (~36 µm) ব্যবহার করা হয়েছিল; অধিকন্তু, রশ্মির গুণমানটি চমৎকার, ফোকাসড বিমের রেলেহ পরিসর 1.5 মিমি অতিক্রম করে, যা উপাদানটির পুরুত্বের 1.5 গুণ। ফলস্বরূপ, দাগের আকার উপাদানের সম্পূর্ণ বেধের উপর তুলনামূলকভাবে বড় এবং ধ্রুবক, যা দক্ষ কাটতে অবদান রাখে কারণ অভিন্ন বিকিরণ আয়তন এবং ফলস্বরূপ প্রশস্ত খাঁজগুলি ধ্বংসাবশেষ অপসারণকে সহজ করে। চিত্র 3 একটি কাটের আগত এবং বহির্গামী মাইক্রোস্কোপিক চিত্রগুলি দেখায় যা 6 মি/সেকেন্ড (সামগ্রিক নেট কাটিংয়ের গতি 20 মিমি/সেকেন্ড) এ একাধিক উচ্চ-গতি স্ক্যান ব্যবহার করে প্রক্রিয়া করা হয়েছিল।

SiP প্লেটের ক্ষেত্রে অনুরূপ, কার্ফের আগত এবং বহির্গামী উভয় দিকের পৃষ্ঠের গুণমান খুব ভাল এবং সর্বনিম্ন HAZ তৈরি করে। গ্লাস/ইপক্সি এফআর4 সাবস্ট্রেটের একজাতীয় প্রকৃতির কারণে এবং লেজার অ্যাবেশন কার্ফের দূরবর্তী প্রান্তে কম শক্তির ঘনত্বের কারণে, প্রস্থান কার্ফ প্রান্তগুলি সাধারণত একটি পুরোপুরি সরল রেখা থেকে কিছুটা বিচ্যুত হয়। ক্রস-বিভাগীয় সাইডওয়াল ইমেজিং কার্ফের গুণমান সম্পর্কে আরও বিশদ তথ্য দেখায় (নীচের চিত্র 4)।

চিত্র 4 এ আমরা অর্জিত চমৎকার গুণমান দেখতে পাচ্ছি। শুধুমাত্র একটি ছোট পরিমাণ HAZ এবং কার্বন পণ্য (কোক) কাটা মধ্যে গঠিত হয়। উপরন্তু, কাচের ফাইবার প্রায় কোন গলেনি। 20 মিমি/সেকেন্ড পর্যন্ত নেট কাটিং স্পিড সহ, ট্যালন GR70 মোটা FR4 PCBs ডিপ্যানেল করার জন্য স্পষ্টভাবে উপযুক্ত, একই সাথে চমৎকার গুণমান এবং উচ্চ থ্রুপুট নিশ্চিত করে।