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鍵盤|可持續高效的微加工解決方案——用高能、大功率、納秒紫外激光切割5G柔性PCB材料( 二 )

手機行業鍵盤設計師



圖1用類星體UV80激光切割50μm厚的裸LCP 。 入口（左上角）、出口（右上角）和橫截面（底部）視圖顯示了卓越的質量和最小的過度加熱 。
【鍵盤|可持續高效的微加工解決方案——用高能、大功率、納秒紫外激光切割5G柔性PCB材料】這些圖像顯示了納秒紫外線脈沖的卓越品質 ， 幾乎沒有或幾乎沒有熔化和炭化的跡象 。 橫截面圖顯示了無熱熔回流（即表面“平滑”）的精細紋理加工表面 。 橫截面圖顯示了一些朝向切口出口側的“溝道” 。 這是由于該過程的高速/低脈沖重疊性質 ， 以及隨著深度增加而出現的燒蝕直徑減小 ， 這導致燒蝕“點”向切口出口側幾乎分離 。 在實踐中 ， 隨著切割深度的加深 ， 可以通過降低光束掃描速度來減少或消除這種影響 。 通過以8 m/s的掃描速度進行13次重疊掃描 ， 實現了約615 mm/s的凈切割速度 。
覆銅LCP層壓板的高脈沖能量
我們還切割了覆銅LCP層板 ， 使用了兩種不同厚度的Cu / LCP / Cu層板:18 / 100 / 18 μm和9 / 25 / 9 μm 。 較厚的材料尤其具有挑戰性 ， 較高的脈沖能量有助于避免切割切口寬度變寬（例如通過實施平行線/光柵掃描過程） 。 由于類星體激光器的高脈沖能量高達400μJ ， 因此不需要采取此類措施 。 利用激光器的時移脈沖剪裁能力 ， 研究了各種條件 ， 包括短脈沖寬度與長脈沖寬度以及突發模式輸出 。 當脈沖較長（10 ns）時 ， 切割速度在100–120 mm/s時處于較高的一端 ， 質量趨向于較小的邊緣毛刺 ， 但氧化區較大 。 另一方面 ， 較短（2.5 ns）的脈沖較慢（~90 mm/s） ， 邊緣毛刺較高 ， 但氧化程度顯著降低 。 使用短脈沖（2 ns）產生最佳的整體結果 ， 其最高切割速度為130 mm/s ， 且在毛刺高度和氧化量方面質量適中 。
光學顯微鏡圖像

圖2用類星體UV80激光切割的厚覆銅LCP 。 入口（左上角）、出口（右上角）和橫截面（底部）視圖展示了通過時間定制的ns脈沖實現的干凈、高質量的切割 。
圖2顯示了從入口和出口側的這種切口以及橫截面透視圖 。 顯微鏡圖像顯示 ， 通過仔細的工藝優化和脈沖強度輸出的時間裁剪 ， 可以實現整體良好的質量 。 之前展示的優秀LCP切割即使與銅包層一起切割 ， 也是預先準備好的 。 此外 ， 由于與聚酰亞胺相比 ， LCP的銅剝離強度通常要低得多 ， 因此需要注意的是 ， 在Cu-LCP界面上沒有分層的跡象 。 對于較薄的9/25/9μm分層堆疊 ， 觀察到了類似的結果 ， 但凈切割速度顯著高于350 mm/s 。
光學顯微鏡清晰地高亮度顯示了使用ns脈沖激光加工銅時出現的任何氧化物生長和熔融銅區域 ， 如毛刺、粗糙邊緣等 。 掃描電子顯微鏡（SEM）是精細表面結構及其調制的特寫成像的一種替代方法 ， 并用于進一步分析切割樣品 。 圖3顯示了通過SEM觀察到的18/100/18μm堆棧的宏觀透視圖 。

圖3 SEM成像揭示了用類星體UV80激光切割的覆銅LCP的光滑材料表面和清晰的幾何結構 。
用電子顯微鏡和光學顯微鏡觀察 ， 薄氧化物的光學效應和之前熔融銅的散射/反射性質不太明顯 ， 這使得人們可以關注表面的真實尺寸方面 ， 例如調制、邊緣平直度等 。 在這里 ， SEM圖像顯示了一個干凈且經過精密加工的特征 ， 具有高質量的表面 。
特別值得注意的是LCP切割邊緣的光滑度和垂直度 ， 沒有明顯的“桶裝”或從銅鋪管機的切割邊緣拉回 。 高度放大的界面SEM視圖如圖4所示 ， 并確認LCP和Cu層之間的結合得到了很好的保留 。 更詳細的細節還顯示了光滑平坦的LCP表面 ， 沒有任何從切割銅邊緣拉回的痕跡 。

圖4 SEM特寫圖顯示 ， 激光切割后 ， 銅LCP完全完好 ， 沒有LCP從銅切割邊緣拉回 。

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