紫外線(xiàn)激光器——這是一種最通用、最高效的印刷電路板(PCB)加工技術(shù)。來(lái)自激光器的光束通常為機械PCB加工方法（如銑削或布線(xiàn)）提供低應力替代方案，但紫外激光器提供了其他激光源所不具備的額外好處，即限制熱應力的能力。這是可能的，因為大多數紫外激光系統都在低功率水平下運行。通過(guò)利用有時(shí)稱(chēng)為“冷燒蝕”的工藝，來(lái)自紫外激光器的光束會(huì )產(chǎn)生一個(gè)減少的熱影響區(HAZ)，從而最大限度地減少通常與高功率激光器相關(guān)的熱應力的毛刺、炭化和其他負面影響。

紫外激光的波長(cháng)比可見(jiàn)光短，因此肉眼看不見(jiàn)。雖然您可能看不到激光束，但正是這些相同的短波長(cháng)使紫外激光能夠精確聚焦，從而在保持卓越定位精度的同時(shí)創(chuàng )建非常精細的電路特征。

除了短波長(cháng)和較低的工件溫度外，紫外光中的高光子能量使紫外激光器成為處理大量PCB材料組合的理想選擇，從標準材料（如FR4）到高頻陶瓷復合材料，再到包括聚酰亞胺在內的柔性PCB材料。

圖1中的圖表顯示了六種激光器的三種常見(jiàn)PCB材料的吸收率。其中包括一個(gè)準分子激光器（248nm波長(cháng)）、一個(gè)紅外激光器（1064nm）和兩個(gè)二氧化碳激光器（9.4μm和10.6μm）。紫外激光器（Nd:YAG，355nm）是稀有的激光器之一，在所有三種材料類(lèi)型中都具有高質(zhì)量的吸收。

紫外激光器在處理樹(shù)脂和銅時(shí)顯示出非常高的吸收率，并且在處理玻璃時(shí)也記錄了不錯的吸收。在這些主要材料組中，只有昂貴的準分子激光器(248nm)具有更好的全面吸收率。這種材料的多樣性使紫外激光器非常適合許多行業(yè)的各種PCB應用，從創(chuàng )建最基本的電路板特征、電路跡線(xiàn)到執行高級工藝，例如為嵌入芯片創(chuàng )建口袋。

紫外系統直接從CAD數據處理電路板，這意味著(zhù)電路板創(chuàng )建過(guò)程中的任何中間人都被淘汰了。這與紫外線(xiàn)的精確聚焦能力相結合，使紫外線(xiàn)系統能夠以高特征分辨率和定位重復性運行。

應用1：表面蝕刻/電路創(chuàng )建

紫外激光器在創(chuàng )建電路時(shí)工作迅速，只需幾分鐘即可將表面圖案蝕刻到電路板上。這使得紫外成為PCB原型制作的最快方法。隨著(zhù)越來(lái)越多的原型實(shí)驗室配備了內部紫外激光系統，研發(fā)部門(mén)也注意到了這一點(diǎn)。

根據光學(xué)校準，紫外激光束的尺寸可以在10-20μm范圍內，允許創(chuàng )建細線(xiàn)電路跡線(xiàn)。

雖然使用激光束創(chuàng )建電路是PCB原型制作的最快方法，但生產(chǎn)大規模表面蝕刻應用通常最好留給化學(xué)工藝。也就是說(shuō)，有許多公司擁有高度混合的制造環(huán)境，使用紫外線(xiàn)系統蝕刻中小批量。

應用2：PCB分板

紫外激光切割是大規?；蛐∫幠Ｉa(chǎn)的絕佳選擇，適用于PCB分板，尤其是在柔性或剛柔結合應用方面。鑒于柔性PC材料的興起，從面板上移除單個(gè)板的分板面臨著(zhù)巨大的挑戰。V-scoring和布線(xiàn)等機械分板方法很容易損壞敏感和薄的基板，給對柔性和剛柔結合應用進(jìn)行分板的電子制造服務(wù)(EMS)公司帶來(lái)問(wèn)題。紫外激光切割不僅消除了分板過(guò)程中出現的機械應力的影響，例如毛刺、變形和對電路元件的損壞，而且還減少了其他激光分板選項（例如二氧化碳切割）所產(chǎn)生的熱應力影響。

圖2顯示了使用二氧化碳激光（左）和紫外激光（右）切割的相同柔性基板（聚酰亞胺）。使用熱二氧化碳激光器發(fā)現的炭化和燃燒明顯比使用紫外激光器的要多，如前所述，紫外激光器利用了冷燒蝕工藝。

在當今的小型化時(shí)代，這種壓力的減輕意義重大?？紤]到“切割緩沖”減少后節省的空間意味著(zhù)可以將組件放置在更靠近電路邊緣的位置，并且每個(gè)面板上可以安裝更多電路，從而最大限度地提高效率并突破柔性電路處理的極限。

應用3：鉆孔

利用紫外激光器的小光束尺寸和低應力特性的另一個(gè)應用是通孔鉆孔，包括通孔、微通孔以及盲孔和埋孔。紫外激光系統通過(guò)聚焦垂直光束以直接穿過(guò)基板的方式在板上鉆孔。根據所使用的材料，可以鉆出小至10μm的孔。

紫外在鉆孔方面特別有效的一個(gè)領(lǐng)域是多層應用。多層PCB用熱壓在一起的層壓材料固定在一起。眾所周知，這些所謂的“預浸料”材料會(huì )發(fā)生分層，尤其是在使用較熱的激光源時(shí)。然而，紫外激光器相對無(wú)應力的特性消除了這個(gè)問(wèn)題。在這個(gè)橫截面中，在14mil的多層板上鉆了一個(gè)4mil的孔。該應用由柔性聚酰亞胺上的Cu組成，層與層之間沒(méi)有分層。當談到紫外激光器的低應力特性時(shí)，它還提出了一個(gè)更大的問(wèn)題：提高產(chǎn)量數據的能力。產(chǎn)量是已從面板中移除的可用板的百分比。

在整個(gè)制造過(guò)程中，電路板的損壞方式有很多種，包括焊點(diǎn)破裂、組件破裂或分層。這些因素中的任何一個(gè)都可能導致電路板被存放在生產(chǎn)線(xiàn)的垃圾箱中，而不是裝運箱中。紫外激光器大大減少（如果不能完全消除）這些有害影響，以高產(chǎn)率的形式提供快速的投資回報。

應用四：深度雕刻

另一個(gè)展示紫外激光器多功能性的應用是深度雕刻，它有多種形式。利用激光系統軟件中的控制，可以將光束設置為執行受控燒蝕，即能夠在材料中切割到所需深度、停止、行進(jìn)并完成必要的加工，然后再移動(dòng)到另一個(gè)深度和義務(wù)。各種深度應用包括口袋創(chuàng )建，可用于嵌入芯片和刮削，從金屬中去除有機材料。圖3顯示了由紫外激光執行的刮削應用。在這里，您可以看到激光束提供的干凈切口，以及已去除的有機材料下方未損壞的金屬表面。

如圖4所示，紫外激光器還可用于在基板基板上創(chuàng )建多個(gè)臺階。在這種聚乙烯材料中，激光器設置為在2密耳深度處創(chuàng )建一個(gè)臺階，在此深度下再創(chuàng )建一個(gè)8密耳，再在10密耳處創(chuàng )建一個(gè)臺階在此之下。這說(shuō)明了紫外激光系統提供的全面用戶(hù)控制。深度雕刻與鉆孔一樣，是一種可以通過(guò)小、中或大批量的紫外激光器有效處理的應用。

結論：一種統治它們的方法

紫外激光器的真正非凡之處在于，它們可以一步完成上述所有應用。這對那些制造電路板意味著(zhù)什么？無(wú)需使用相互競爭的工藝和方法在不同的設備上完成每個(gè)應用程序，而是可以一次加工整個(gè)零件。

這種簡(jiǎn)化的生產(chǎn)方案有助于消除電路板從工藝過(guò)渡到工藝時(shí)出現的質(zhì)量控制問(wèn)題。紫外的無(wú)碎屑燒蝕質(zhì)量也意味著(zhù)不需要后處理清潔方法。

將這種流線(xiàn)型方法與紫外光的低應力、材料多樣性特性相結合，很容易看出為什么紫外激光作為一種加工電路板的方法越來(lái)越受歡迎。很快，紫外線(xiàn)將不僅僅是一項您不應忽視的技術(shù)——它將成為您不容錯過(guò)的東西。