柔性線路板具有節(jié)省空間、減輕重量及靈活性高等諸多優(yōu)點狂芋，全球?qū)θ嵝跃€路板的需求正逐年增加榨馁。本文針對柔性線路板材料的特殊性質(zhì)，介紹利用激光加工高密度柔性線路板以及進行微過孔鉆孔時需要重點考慮的一些問題帜矾。

　　高密度柔性線路板是整個柔性線路板的一個部分翼虫，一般定義為線間距小于200μm或微過孔小于250μm的柔性線路板。高密度柔性線路板的應(yīng)用領(lǐng)域很廣屡萤，如電信珍剑、計算機掸宛、集成電路以及醫(yī)療設(shè)備等。

　　柔性線路板獨有的特性使其在多種場合成為剛性線路板及傳統(tǒng)布線方案的替代方式招拙，同時它也推動了很多新領(lǐng)域的發(fā)展唧瘾。柔性線路板增長最快的部分是計算機硬盤驅(qū)動器(HDD)內(nèi)部連接線。硬盤磁頭要在旋轉(zhuǎn)的盤片上前后移動掃描别凤，可用柔性線路代替導(dǎo)線實現(xiàn)移動磁頭和控制線路板之間的連接禀丁。硬盤制造商通過一種叫做“懸浮柔性板”(FOS)的技術(shù)增加產(chǎn)量并降低裝配成本，此外無導(dǎo)線懸浮技術(shù)具有更好抗震性乃描，能提高產(chǎn)品可靠性跨基。在硬盤中用到的另一種高密度柔性線路板是內(nèi)部連接式柔性板(interposer  flex)，用在懸浮體和控制器之間斯凑。

　　柔性線路板增長速度位居第二的領(lǐng)域是新型集成電路封裝肾俯。芯片級封裝(CSP)、多芯片模塊(MCM)以及柔性線路板上芯片封裝(COF)等都要用到柔性線路界赦，其中CSP內(nèi)連式線路的市場尤其巨大诬忱，因為它可用在半導(dǎo)體器件和閃速存儲器上而廣泛用于PCMCIA卡、磁盤驅(qū)動器焰箩、個人數(shù)字助理(PDA)疚编、移動電話、傳呼機影晋、數(shù)字攝像機及數(shù)字照相機中在膏。此外，液晶顯示器 (LCD)镜会、聚脂薄膜開關(guān)和噴墨打印機墨盒是高密度柔性線路板的另外三個高增長應(yīng)用領(lǐng)域檬寂。

　　柔性線路技術(shù)在便攜式裝置(如移動電話)中的市場潛力非常大，這是很自然的戳表，因為這些設(shè)備要求體積小重量輕以迎合消費者的需求桶至；除此之外，柔性技術(shù)的最新應(yīng)用還包括平板顯示器和醫(yī)療設(shè)備匾旭，設(shè)計人員可以利用它減少產(chǎn)品(如助聽器和人體植入裝置)的體積和重量镣屹。

　　上述各領(lǐng)域的巨大增長使得全球柔性線路板的產(chǎn)量也跟著增加。如硬盤年銷售量預(yù)計在2004年將達到3.45億臺价涝，差不多是1999年的兩倍女蜈，移動電話在 2005年的銷量保守的估計也是6億部，這些增長導(dǎo)致高密度柔性線路板的產(chǎn)量預(yù)計每年將增加35%色瘩，到2002年達到350萬平方米伪窖。如此高的產(chǎn)量需求需要有高效低成本的加工工藝，激光加工技術(shù)就是其中之一。

　　激光在柔性線路板制造過程中有三個主要功能：加工成型(切割與切除)覆山、切片和鉆孔竹伸。激光作為一種非接觸式加工工具，能在一個很小的焦點(100～500μm)上施加高強度光能(650mW/mm2), 如此高的能量可以用來對材料進行切割胜玖、鉆孔袄优、作標記、焊接竿疫、劃線及其他各種加工,加工速度和質(zhì)量與被加工材料性質(zhì)和所用的激光特性如波長紫掷、能量密度、峰值功率胃争、脈沖寬度及頻率等有關(guān)伯梧。柔性線路板加工使用紫外(UV)和遠紅外(FIR)激光，前者通常采用準分子或UV二極管泵浦固態(tài)(UV-DPSS)激光器所讶，而后者一般用密封式CO2激光器惊眠。

　　◆加工成型

　　激光加工精度高用途廣，是進行柔性線路板成型處理的理想工具妄温。不論是CO2激光還是DPSS激光尖鲜，聚焦后都可以將材料加工成任意形狀。它通過在檢流計上安裝反射鏡將聚焦后的激光束射到工件表面任何地方瓷莽，再利用矢量掃描技術(shù)對檢流表進行計算機數(shù)控(CNC)宣璧，并借助CAD/CAM軟件作出切割圖形。這種“軟工具”在設(shè)計更改時可方便地對激光作即時控制溃卡。利用對光縮放量和各種不同的切割工具進行調(diào)節(jié)溢豆，激光加工能夠精確地再現(xiàn)出設(shè)計圖形，這是它的另一個顯著優(yōu)點瘸羡。

　　矢量掃描可切割聚酰亞胺膜之類的基材漩仙，切出整個電路或者去除線路板上的某個區(qū)域如一個槽或一個方塊。在加工成型過程中犹赖，反射鏡掃描整個加工表面時激光束是一直打開的队他，這和鉆孔工藝相反，鉆孔時只有當反射鏡固定在每個鉆孔位置后激光才打開峻村。

　　◆切片

　　“切片”用行話來說就是用激光從一層材料上除掉另一層材料的加工過程漱挎。這種工藝對激光再適合不過，可用與前面相同的矢量掃描技術(shù)去除電介質(zhì)雀哨，露出下面的導(dǎo)電焊盤，此時激光加工的高精度再一次體現(xiàn)出極大的好處私爷。由于FIR激光射線會被銅箔反射雾棺，所以這里通常使用CO2激光。

　　◆鉆孔

　　雖然現(xiàn)在有的地方還在用機械鉆孔痒仇、沖壓或等離子蝕刻等方法形成微通孔然那，但激光鉆孔還是使用得最廣泛的一種柔性線路板微過孔成形方法邀敲，主要原因是因為其生產(chǎn)率高、靈活性強及正常運行時間長涝沈。

　　機械鉆孔和沖壓采用高精度鉆頭和模具珍媚，能在柔性線路板上作出直徑接近250μm的孔，但這些高精度設(shè)備非常昂貴侍醇，而且相對來說壽命較短尼布。由于高密度柔性線路板所需孔徑比250μm小，所以機械鉆孔并不被看好子历。

　　使用等離子蝕刻能在50μm厚的聚酰亞胺膜基材上作出尺寸小于100μm的微過孔朦舟，但是設(shè)備投資及工藝成本都相當高，等離子蝕刻工藝的維護費用也很高稻便，特別是一些化學廢物處理以及易耗品等相關(guān)費用投湿，此外等離子蝕刻在建立新工藝時需要相當長的時間才能作出一致可靠的微過孔。這種工藝的優(yōu)點是可靠性高趁宠，據(jù)報道它作出的微過孔合格率達到98%不从，因此在醫(yī)療和航空電子設(shè)備中，等離子蝕刻加工還是有一定的市場犁跪。

　　相比之下椿息，用激光制作微過孔則是一種簡單的低成本工藝。激光設(shè)備投資非常低耘拇，而且激光是一種非接觸式工具撵颊，不像機械鉆孔那樣會有一筆昂貴的工具更換費用。此外惫叛，現(xiàn)代密封式CO2和UV-DPSS激光器都是免維護的倡勇，可將停機時間減到最小，極大地提高了生產(chǎn)率嘉涌。

　　在柔性線路板上產(chǎn)生微過孔的方法與在剛性PCB上一樣妻熊，但是由于基材和厚度的差異，激光的一些重要參數(shù)需要改變仑最。密封CO2和 UV-DPSS激光都可以使用同成型加工一樣的矢量掃描技術(shù)在柔性線路板上直接鉆孔扔役，唯一的差異是鉆孔應(yīng)用軟件會在掃描反射鏡從一個微過孔掃至另外一個微過孔過程中將激光關(guān)掉，只有到達另一個鉆孔位置時激光束才打開警医。為了使作出的孔垂直于柔性線路板基材表面亿胸，激光束必須垂直照在線路板基材上，這可以通過在掃描反射鏡和基材間使用遠心透鏡系統(tǒng)做到酱晾。

　　CO2激光也可以采用共形掩膜技術(shù)鉆微過孔国产。使用這種技術(shù)時，將銅表面作為掩膜，先用普通印刷腐蝕方法在上面蝕刻出孔拼固，然后將CO2激光束照在銅箔的孔上雹纤，除掉那些暴露出來的電介質(zhì)材料。

　　采用準分子激光通過投影掩膜的方法也可以制作微過孔今攀，這項技術(shù)需要將一個微過孔或整個微過孔陣列的圖像映射到基材上墓趋，然后準分子激光束照射掩膜使掩膜圖映射到基材表面，從而將孔鉆出敲抄。準分子激光鉆孔的質(zhì)量很好奈兢，它的缺點是速度低、成本高逮碾。

　　激光選擇

　　雖然加工柔性線路板的激光類型和加工剛性PCB的一樣汪兢，但材質(zhì)和厚度上的差異會極大影響加工參數(shù)和速度。有的時候可使用準分子激光和橫向激勵氣體(TEA)CO2激光辞槐，但是這兩種方法速度慢掷漱、維護費用高，限制了生產(chǎn)率的提高榄檬。比較起來卜范，由于CO2和UV-DPSS激光用途廣、速度快而且成本底鹿榜，因此柔性線路板微過孔制作和加工成型主要還是使用這兩種激光海雪。

　　與氣流型CO2激光不同，密封式CO2激光采用了塊釋放技術(shù)舱殿，使激光氣體混合物限制在兩個矩形電極板規(guī)定的激光腔內(nèi)奥裸，激光腔在整個使用壽命(通常約2～3年)期間都是密封的。密封激光腔結(jié)構(gòu)緊湊沪袭，不需要換氣湾宙，激光頭可連續(xù)工作25,000小時以上而無需維護。密封設(shè)計的最大優(yōu)點是能夠產(chǎn)生快速脈沖冈绊，如塊釋放激光可發(fā)出功率峰值為1.5kW的高頻 (100kHz)脈沖侠鳄。利用高頻率和高峰值功率可進行快速加工而不會引起任何熱退化。

　　UV-DPSS激光器是一種用激光二極管陣列連續(xù)吸入釩酸釹(Nd：YVO4)晶體棒的固體器件死宣，它由一個聲光Q型開關(guān)產(chǎn)生脈沖輸出枕捺，并用三次諧波晶體發(fā)生器改變Nd：YVO4激光的輸出，將輸出從1,064nm

　　IR基本波長降為355nm UV波長跷碰。一般情況下355nm

　　UV-DPSS激光在20kHz標稱脈沖重復(fù)率下平均輸出功率在3W以上壁歧。

　　CO2激光 (Automation Alternatives)

　　密封CO2激光可以發(fā)射波長為10.6μm或9.4μm的FIR激光，盡管兩個波長都易于被電介質(zhì)如聚酰亞胺膜基材吸收谎后，但研究表明用9.4μm波長加工這類材料效果要好得多宽用。電介質(zhì)9.4μm波長的吸收系數(shù)較高闭榛，用這一波長來鉆孔或切割材料比用10.6μm波長快。9.4μm激光不僅在鉆孔及切割時優(yōu)勢明顯跌缩，切片效果也非常突出，因而使用較短波長的激光可以提高生產(chǎn)率和質(zhì)量攻睬。

　　一般來說雀肠，F(xiàn)IR波長容易被電介質(zhì)吸收，但是會被銅反射回來浅慎，所以絕大多數(shù)CO2激光用于電介質(zhì)的加工成型胁会、切片以及電介質(zhì)基材和層壓板分層。由于CO2激光的輸出功率比DPSS激光高抵蚊，多數(shù)情況下使用CO2激光來加工電介質(zhì)施绎。CO2激光和UV-DPSS激光經(jīng)常結(jié)合起來使用，例如在鉆微過孔時贞绳，首先用DPSS激光去掉銅層谷醉，然后再用CO2激光快速在電介質(zhì)層中鉆孔，直至下一個覆銅層出現(xiàn)再重復(fù)該過程冈闭。

　　由于UV激光本身波長很短俱尼，所以它射出的光點比CO2激光的精細，但某些應(yīng)用中CO2激光產(chǎn)生的大直徑光點比UV-DPSS激光更有用萎攒。例如切除槽遇八、方塊等大面積材料或鉆大孔(直徑大于50μm)時，用CO2激光加工所需時間更短耍休。一般來說刃永，孔徑比50μm大時用CO2激光加工比較合適，孔徑小于50μm時則用UV-DPSS激光效果更好羊精。

　　UV-DPSS激光

　　電介質(zhì)和銅都能很容易地吸收輸出波長為355nm的UV-DPSS激光斯够。UV-DPSS激光比CO2激光的光點小而且輸出功率低，在電介質(zhì)加工過程中UV-DPSS激光通常用于小尺寸(小于50μm)工藝脆逊，因此要在高密度柔性線路板基材上加工直徑小于 50μm的微過孔稀掠，用UV激光是非常理想的。現(xiàn)在已有了大功率UV-DPSS激光棒鞍，可以增加UV-DPSS激光的加工和鉆孔速度幽滤。

　　UV-DPSS激光的優(yōu)點是其高能量UV光子照在多數(shù)非金屬表面層上時，能直接打斷分子的鏈接崖蟀，用“冷”光刻工藝使切割邊緣平滑哼沃，同時熱損壞和燒焦程度最小，所以UV微切割加工適用于無法或無需進行后處理的高要求場合吹迎。

　　本文結(jié)論

　　像銅這樣有較高UV蝕刻閾值的材料床候，要用高能量低重復(fù)率激光進行加工溃耸；而像聚酰亞胺膜這樣的低閾值材料，只能用低能量高重復(fù)率的激光來加工猩缺，低能量和高重復(fù)率是為了避免對銅焊盤造成損害发惭，提高產(chǎn)能。為增加產(chǎn)能泣爷，多數(shù)大直徑微過孔加工分兩步進行：先用UV-DPSS激光鉆銅箔罩锐，再用CO2激光除去露出來的電介質(zhì)。

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