UV激光切割在階梯板生產(chǎn)中運(yùn)用實(shí)驗(yàn)

龔智偉 王高坤 林茂忠 劉 鵬

（四川超聲印制板有限公司；四川 江油 621700）

0 前言

在階梯印制板激光開(kāi)蓋過(guò)程中，如果激光切割參數(shù)調(diào)整不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)激光切傷線路、激光傷基材的現(xiàn)象[1]，（如圖1）。為了改善激光傷線路和基材的現(xiàn)象，測(cè)試UV激光切割機(jī)相關(guān)工藝參數(shù)（激光能量、切割次數(shù)、切割速度和頻率）之間的關(guān)系，減小激光切割深度極差對(duì)銅層和線路的影響，為生產(chǎn)高精度階梯板提供理論依據(jù)。

圖1 優(yōu)化激光參數(shù)前后激光切割圖片

1 UV激光切割原理

UV激光指激光波長(zhǎng)在紫外波段，采用高性能紫外激光器，具有波長(zhǎng)短、光束質(zhì)量高、峰值功率高等特性。因紫外光是通過(guò)分解、汽化，而不是用融化實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的加工，所以加工后幾乎無(wú)毛刺、熱效應(yīng)小、無(wú)分層，切割效果精密、光滑、側(cè)壁陡直。

光對(duì)金屬材料的切割能力在長(zhǎng)波長(zhǎng)時(shí)較弱[2]，而隨著波長(zhǎng)的減小，吸收率漸漸增大，在紫外波段時(shí)，吸收率達(dá)到最大（如圖2）。

圖2 不同波長(zhǎng)下不同金屬材料激光吸收率曲線

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

普通FR-4蝕銅雙面板、不流動(dòng)半固化片、泰康尼克TSM-3板材、廣東正業(yè)UV激光切割機(jī)等。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)步驟

根據(jù)UV激光切割在開(kāi)蓋過(guò)程中的工作原理，選擇切割速度、切割次數(shù)、頻率和功率等四個(gè)因素，選擇正交表L9（34）安排實(shí)驗(yàn)[3]。實(shí)驗(yàn)水平（見(jiàn)表1）以激光切割深度極差作為實(shí)驗(yàn)評(píng)定指標(biāo)進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2極差分析結(jié)果可知，影響激光切割深度極差最大的因素是切割次數(shù)，次之為切割功率及切割速度，影響最小的因素為頻率。切割次數(shù)在5～15次的范圍內(nèi)，激光切割深度極差隨其次數(shù)的增加而增加，在5次時(shí)激光切割深度極差較??；激光切割功率 在2～8 kW的范圍內(nèi)，激光切割深度極差隨切割功率的增加而增大，在2 kW時(shí)激光切割深度極差較??；切割速度在150～250 mm/s的范圍內(nèi)，激光切割深度極差隨切割的速度的增加而減小，在250 mm/s時(shí)激光切割深度極差較?。磺懈铑l率在30～60k HZ的范圍內(nèi)，激光切割深度極差隨切割頻率增加先減小后增大，在激光切割頻率為45 kHz時(shí)激光切割深度極差較小。其激光切割深度極差指標(biāo)-因素圖結(jié)果如圖3。

因此為了獲得較小的切割深度極差，激光切割最佳工藝參數(shù)為A1B3C2D1，即切割次數(shù)5次，切割速度250 mm/s，切割頻率45 kHz，切割功率2 kW。

3 結(jié)論

使用UV激光能有效將階梯板的基材切割掉，露出有效焊盤且不損傷銅面和基材，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)及極差分析要想獲得較小的激光切割深度極差，需依次控制激光切割的次數(shù)、切割功率、切割速度和切割頻率。為了獲得較小切割深度極差，需盡量減少激光切割的次數(shù)、提高激光切割速度和降低激光切割功率。

表1 實(shí)驗(yàn)水平表

表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差分析

圖3 指標(biāo)-因素圖