생산인쇄 회로 기판(PCB)다양한 공정이 필요하며 그 중 다수는 레이저를 사용해야 합니다. 요구되는 조리개가 점점 더 작아지기 때문에 UV 나노초 펄스 레이저의 사용이 증가하고 있습니다.
첨단 패키징 기술 덕분에 장치와 모듈이 더욱 컴팩트해지고 있습니다. 반도체 노드와 PCB 치수(극단적인 경우 나노미터에서 밀리미터 수준까지) 사이에 큰 차이가 있다는 사실을 깨달은 개발자들은 다양한 크기의 구성 요소를 연결하기 위한 고급 패키징 기술 개발에 계속 집중하고 있습니다. 그러한 기술 중 하나가 SiP(시스템 인 패키지) 시스템입니다. 여기서 개별 집적 회로(IC) 장치는 최종 패키징 및 분리 전에 내장된 금속 트레이스 상호 연결이 있는 PCB 기판에 번들로 제공됩니다. 아키텍처에는 일반적으로 PCB에서 칩 연결의 조밀한 분포를 달성하기 위한 중간 레이어가 포함됩니다. 모듈은 일반적으로 EMC(에폭시 성형 화합물) 포장 또는 기타 방법을 사용하여 최종 포장 중에 하나의 대형 패널에 배열됩니다. 그런 다음 레이저 절단 공정을 사용하여 모듈을 분리합니다.
수율, 품질, 비용이 일치해야 합니다.
SiP 분리에 이상적인 레이저는 특정 요구 사항에 따라 다르며 처리량, 품질 및 비용 간에 최적의 균형을 유지해야 합니다. 매우 민감한 구성요소가 관련된 경우 USP(초단펄스) 레이저 및/또는 본질적으로 낮은 열 효과를 활용해야 할 수도 있습니다.UV 파장. 다른 경우에는 더 낮은 비용, 더 높은 처리량의 나노초 펄스 및 장파 레이저가 더 적절한 선택입니다. SiP PCB 기판 절단의 높은 처리 속도를 입증하기 위해 MKS 애플리케이션 엔지니어는 녹색 고출력 나노초 펄스 레이저를 테스트했습니다. Spectra-Physics Talon GR70 레이저는 이중 축 스캐닝 검류계를 사용한 고속 다중 처리를 사용하여 구리선이 내장된 얇은 FR4와 양면 솔더 마스크로 구성된 SiP 재료를 절단하는 데 사용되었습니다. 재료의 총 두께는 250μm이며, 그 중 150μm는 (초박형) FR4 시트이고 나머지 100μm는 양면 폴리머 솔더마스크입니다. 6m/s의 빠른 스캔 속도를 사용하면 심각한 열 영향을 완화하고 열 영향부(HAZ) 형성을 방지할 수 있습니다. 상대적으로 얇은 소재를 고려하여 작은 초점 크기(약 16μm, 1/e2 직경)와 450kHz의 높은 펄스 반복 주파수(PRF)가 사용되었습니다. 이러한 매개변수 조합은 높은 PRF(이 예에서는 450kHz에서 67W)에서 높은 출력을 유지하는 레이저의 고유한 능력을 최대한 활용하여 높은 스캐닝 속도에서 적절한 에너지 밀도와 지점 간 중첩을 유지하는 데 도움이 됩니다.
열분해 없는 절단
여러 번의 고속 스캔 후에 달성된 전체 순 절단 속도는 200mm/s였습니다. 그림 1은 절단 경로가 매설된 구리선과 교차하는 표면 아래 영역뿐만 아니라 커프의 들어오고 나가는 측면을 보여줍니다. 들어오는 표면과 나가는 표면 모두 HAZ가 거의 또는 전혀 없이 깔끔하게 절단되었습니다. 또한, 구리선의 존재는 절단 공정에 부정적인 영향을 미치지 않았으며, 구리 절단 모서리의 품질은 시야각이 다소 제한되었지만 이상적인 것으로 나타났습니다.
구리선(실제로 전체 절단부) 주변의 품질을 더 자세히 보려면 절단부 측벽의 단면을 살펴보십시오(그림 2).
HAZ의 양이 매우 적고 탄화 및 미립자 조각이 약간 존재하여 품질이 매우 좋습니다. FR4 층의 모든 섬유는 명확하게 식별 가능하며, 용융된 부분은 측벽에서 바깥쪽으로 돌출된(즉, 절단 표면을 따라 연장되는 섬유에 수직인) 절단된 섬유의 끝면에 국한됩니다. 중요한 것은 이러한 층에서는 박리가 관찰되지 않았다는 것입니다.
또한 결과는 구리 와이어 주변 영역의 품질이 좋고 구리 흐름이나 주변 FR4 또는 솔더마스크 층의 박리와 같은 유해한 열 영향을 받지 않는다는 것을 나타냅니다.
큰 스폿 직경이 필요한 두꺼운 FR4 보드
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 (>250μJ) 공칭 PRF 275kHz에서 더 큰 스폿 크기(~36μm)가 사용되었습니다. 또한, 집속된 빔의 Rayleigh 범위가 재료 두께의 1.5배인 1.5mm를 초과하여 빔 품질이 우수합니다. 결과적으로, 스폿 크기는 재료의 전체 두께에 걸쳐 상대적으로 크고 일정하며, 균일한 조사량과 그에 따른 넓은 홈으로 인해 잔해물 제거가 용이해지기 때문에 효율적인 절단에 기여합니다. 그림 3은 6m/s(전체 순 절단 속도 20mm/s)의 다중 고속 스캔을 사용하여 처리된 절단의 들어오고 나가는 현미경 이미지를 보여줍니다.
SiP 플레이트의 경우와 유사하게, 커프의 들어오는 쪽과 나가는 쪽의 표면 품질이 매우 좋고 HAZ가 최소화됩니다. 유리/에폭시 FR4 기판의 불균일한 특성과 레이저 절제 절단 끝 부분의 낮은 에너지 밀도로 인해 출구 절단 가장자리는 일반적으로 완벽한 직선에서 약간 벗어납니다. 단면 측벽 이미징은 절단 품질에 대한 더 자세한 정보를 보여줍니다(아래 그림 4).
그림 4에서 우수한 품질이 달성된 것을 볼 수 있습니다. 절단부에는 소량의 HAZ 및 탄소 생성물(코크스)만 형성됩니다. 또한, 유리섬유의 용융도 거의 없었다. 최대 20 mm/s의 순 절단 속도를 갖춘 Talon GR70은 두꺼운 FR4 PCB의 패널 분리에 이상적으로 적합하며 동시에 우수한 품질과 높은 처리량을 보장합니다.
