紫外線激光器——這是一種最通用、最高效的印刷電路板(PCB)加工技術(shù)。來自激光器的光束通常為機(jī)械PCB加工方法（如銑削或布線）提供低應(yīng)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(yīng)力的能力。這是可能的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)紫外激光系統(tǒng)都在低功率水平下運(yùn)行。通過利用有時稱為“冷燒蝕”的工藝，來自紫外激光器的光束會產(chǎn)生一個減少的熱影響區(qū)(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(yīng)力的毛刺、炭化和其他負(fù)面影響。

紫外激光的波長比可見光短，因此肉眼看不見。雖然您可能看不到激光束，但正是這些相同的短波長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創(chuàng)建非常精細(xì)的電路特征。

除了短波長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(biāo)準(zhǔn)材料（如FR4）到高頻陶瓷復(fù)合材料，再到包括聚酰亞胺在內(nèi)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PCB材料的吸收率。其中包括一個準(zhǔn)分子激光器（248nm波長）、一個紅外激光器（1064nm）和兩個二氧化碳激光器（9.4μm和10.6μm）。紫外激光器（Nd:YAG，355nm）是稀有的激光器之一，在所有三種材料類型中都具有高質(zhì)量的吸收。

紫外激光器在處理樹脂和銅時顯示出非常高的吸收率，并且在處理玻璃時也記錄了不錯的吸收。在這些主要材料組中，只有昂貴的準(zhǔn)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(yīng)用，從創(chuàng)建最基本的電路板特征、電路跡線到執(zhí)行高級工藝，例如為嵌入芯片創(chuàng)建口袋。

紫外系統(tǒng)直接從CAD數(shù)據(jù)處理電路板，這意味著電路板創(chuàng)建過程中的任何中間人都被淘汰了。這與紫外線的精確聚焦能力相結(jié)合，使紫外線系統(tǒng)能夠以高特征分辨率和定位重復(fù)性運(yùn)行。

應(yīng)用1：表面蝕刻/電路創(chuàng)建

紫外激光器在創(chuàng)建電路時工作迅速，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。隨著越來越多的原型實(shí)驗(yàn)室配備了內(nèi)部紫外激光系統(tǒng)，研發(fā)部門也注意到了這一點(diǎn)。

根據(jù)光學(xué)校準(zhǔn)，紫外激光束的尺寸可以在10-20μm范圍內(nèi)，允許創(chuàng)建細(xì)線電路跡線。

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(guī)模表面蝕刻應(yīng)用通常最好留給化學(xué)工藝。也就是說，有許多公司擁有高度混合的制造環(huán)境，使用紫外線系統(tǒng)蝕刻中小批量。

應(yīng)用2：PCB分板

紫外激光切割是大規(guī)模或小規(guī)模生產(chǎn)的絕佳選擇，適用于PCB分板，尤其是在柔性或剛?cè)峤Y(jié)合應(yīng)用方面。鑒于柔性PC材料的興起，從面板上移除單個板的分板面臨著巨大的挑戰(zhàn)。V-scoring和布線等機(jī)械分板方法很容易損壞敏感和薄的基板，給對柔性和剛?cè)峤Y(jié)合應(yīng)用進(jìn)行分板的電子制造服務(wù)(EMS)公司帶來問題。紫外激光切割不僅消除了分板過程中出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)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(xiàng)（例如二氧化碳切割）所產(chǎn)生的熱應(yīng)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(xiàn)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(dāng)今的小型化時代，這種壓力的減輕意義重大?？紤]到“切割緩沖”減少后節(jié)省的空間意味著可以將組件放置在更靠近電路邊緣的位置，并且每個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(yīng)用3：鉆孔

利用紫外激光器的小光束尺寸和低應(yīng)力特性的另一個應(yīng)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(tǒng)通過聚焦垂直光束以直接穿過基板的方式在板上鉆孔。根據(jù)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領(lǐng)域是多層應(yīng)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(yù)浸料”材料會發(fā)生分層，尤其是在使用較熱的激光源時。然而，紫外激光器相對無應(yīng)力的特性消除了這個問題。在這個橫截面中，在14mil的多層板上鉆了一個4mil的孔。該應(yīng)用由柔性聚酰亞胺上的Cu組成，層與層之間沒有分層。當(dāng)談到紫外激光器的低應(yīng)力特性時，它還提出了一個更大的問題：提高產(chǎn)量數(shù)據(jù)的能力。產(chǎn)量是已從面板中移除的可用板的百分比。

在整個制造過程中，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都可能導(dǎo)致電路板被存放在生產(chǎn)線的垃圾箱中，而不是裝運(yùn)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(bào)。

應(yīng)用四：深度雕刻

另一個展示紫外激光器多功能性的應(yīng)用是深度雕刻，它有多種形式。利用激光系統(tǒng)軟件中的控制，可以將光束設(shè)置為執(zhí)行受控?zé)g，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，然后再移動到另一個深度和義務(wù)。各種深度應(yīng)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(jī)材料。圖3顯示了由紫外激光執(zhí)行的刮削應(yīng)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(jī)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)建多個臺階。在這種聚乙烯材料中，激光器設(shè)置為在2密耳深度處創(chuàng)建一個臺階，在此深度下再創(chuàng)建一個8密耳，再在10密耳處創(chuàng)建一個臺階在此之下。這說明了紫外激光系統(tǒng)提供的全面用戶控制。深度雕刻與鉆孔一樣，是一種可以通過小、中或大批量的紫外激光器有效處理的應(yīng)用。

結(jié)論：一種統(tǒng)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(yīng)用。這對那些制造電路板意味著什么？無需使用相互競爭的工藝和方法在不同的設(shè)備上完成每個應(yīng)用程序，而是可以一次加工整個零件。

這種簡化的生產(chǎn)方案有助于消除電路板從工藝過渡到工藝時出現(xiàn)的質(zhì)量控制問題。紫外的無碎屑燒蝕質(zhì)量也意味著不需要后處理清潔方法。

將這種流線型方法與紫外光的低應(yīng)力、材料多樣性特性相結(jié)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越受歡迎。很快，紫外線將不僅僅是一項(xiàng)您不應(yīng)忽視的技術(shù)——它將成為您不容錯過的東西。