浅谈皮秒紫外激光工艺原理及优势

近年来，随着激光技术的不断发展，采用紫外激光器切割FPC覆盖膜逐渐成为主流，生产规模也逐年扩大。尽管如此，业内在采用激光加工FPC覆盖膜时，若激光器性能存在缺陷或工艺参数选择不恰当，极易导致切割边缘发生碳化，由于碳具有导电性，会使后续所制作的电子元器件发生微短路，产品良率不高。 

一、什么是PI覆盖膜

柔性线路板（Flexible Printed Circuit，FPC）覆盖膜，主要成分为聚酰亚胺（Polyimide，PI），通常工业所使用的PI薄膜借助于粘合剂附着于纸质基底，呈卷状储藏，工业界也称之为PI覆盖膜，聚酰亚胺是分子主链上含有酰亚胺环状结构的耐高温聚合物，具有优异的综合性能，而耐热和耐辐射性能在目前工业化生产的高分子材料中极为突出。高温下具有突出的介电性能、机械性能、耐辐射性能和耐磨性能，广泛用于航空、电子、电器等精密机械方面。自五十年代末发现了聚酰亚胺优良热稳定性和力学性能以来，人们对这类聚合物的研究一直很活跃。然而，难以加工和较高的制造成本却严重限制了它的应用。 

在FPC中，覆盖膜的作用如下：1.保护铜箔不暴露在空气中，避免铜箔的氧化；2.为后续的表面处理进行覆盖，如不需要镀金的区域用PI覆盖起来；3.在后续的表面贴装工序中，阻焊作用。因此，在工业生产中要求对覆盖膜相应的位置进行窗口切割，同时不同电子线路所要求的覆盖膜切割窗口的尺寸和类型都不一样。目前FPC覆盖膜大批量生产所采用的工艺为传统冲压方法，该工艺存在精度低、耗费人力物力，且加工环境粉尘和噪音污染较大等问题。 

二、加工原理

采用纳秒激光作用高分子材料时，若光子能量高于材料的某些化学键，激光光子可以使材料的化学键直接断裂，产生以光化学作用为主的“冷”加工过程。因此，相对于1064nm红外激光和532nm绿激光，355nm紫外激光更加适合于PI薄膜的切割。即便如此，在光子能量高于材料的化学键能的同事，若激光能量密度达到材料的热损伤阈值，其相互作用不仅为光化学过程，还存在光热转换过程，随着热量的产生和积累，材料温度不断上升。有相关研究表明，当聚酰亚胺温度高于600℃时，相对于C元素，N和O的比例会不断减小，这也是皮秒紫外激光工艺参数选择不当时，PI发生碳化的原因。

韵腾激光科技有限公司作为FPC激光加工领域的专业设备厂商，激光工艺一直走在行业的Z前端，皮秒紫外激光工艺便是核心之一。与纳秒紫外激光相比，皮秒紫外激光具有以下优点：1.激光脉冲宽度更窄，仅为 10^-12S，这将大大减小激光加工材料时的热扩散距离，降低激光对材料的热损伤；2.因脉冲宽度变窄，激光单脉冲峰值功率成倍增加，提升了激光加工材料的能力。

机台特点：1、覆盖膜产品可实现卷对卷、卷对片或片对片加工；

2、可降低切割边缘碳化，达到无碳化加工；

3、双台面加工，提高加工效率；

4、高效率的软件处理功能，人工介入少，实现全自动化生产。

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