白皮书
高意 推出的新型PCB 板切割 高意 设备利用率
印刷电路板（PCB）在材料、厚度和成分方面的技术变革，正推动行业从传统的机械切割和分板方法转向基于激光的工艺。但并非所有PCB 板切割 激光器 PCB 板切割 相同。不同激光器 切割特性和质量激光器 存在显著差异，特别是在热影响区（HAZ）方面。 这进而影响了工艺利用率，因为它决定了电路在PCB上的排列密度，同时也可能影响电路功能以及防水或EMI屏蔽等后续工艺。本文介绍了高意 研发的一款纳秒 及其配套切割工艺高意 与目前市面上的其他产品相比高意 能显著降低PCB 板切割 热影响区（HAZ）。
激光分板技术日益增长的需求
随着智能手机、各类可穿戴设备、虚拟现实设备、汽车传感器和家庭自动化设备等微型电子设备的持续市场增长（仅举几例），对更高密度、更高性能的印刷电路板（PCB）的需求也随之直接增加。这些设备不仅在物理尺寸上比上一代微电子产品更小、结构更复杂，消费者还要求它们具有更高的能效（以延长电池寿命）并降低成本。
在PCB技术领域，这一趋势催生了多项发展动向。其中包括采用更薄的传统电路板、大规模应用柔性电路、增厚导电层，以及更多地使用低介电常数（低κ）介质（后者尤其适用于5G技术）。成本考量也促使业界需要提高工艺利用率。具体而言，这意味着在面板上将电路板排列得更紧密，从而提高良率。
在分板工艺方面，这一切都要求切割过程具备越来越窄的切口宽度和更高的尺寸精度。切割位置与PCB功能区域的物理距离更近，这也意味着切割过程绝不能因机械应力或热量而影响周围的材料或电路。此外，还要求尽量减少碎屑的产生，因为这可能需要后续的清洁工序。
所有这些限制使得传统的机械PCB 板切割 （包括铣床、锯切、模切、冲孔、压痕和披萨式切割等）变得不那么实用，且性价比较低。这促使业界转向激光切割技术，该技术在上述几乎所有方面都具有显著优势，尽管通常是以牺牲切割速度为代价的。
了解激光切割
激光分板技术当然已经应用了一段时间。然而，理解并区分各种基于激光的技术至关重要。最初的实现方案采用激光器 远红外激光器 。该技术通过加热基板材料进行切割，从而产生较大的热影响区。此外，与波长更短的紫外线相比，这种长波长无法聚焦到如此小的光斑尺寸，这意味着切缝宽度会更大。
十多年前半导体泵浦固态激光器 DPSS）——一种纳秒 三倍频功能的激光器——作为PCB 板切割的可行光源应运而生。它提供紫外线（355 nm）输出，脉冲能量 通过相对“冷”烧蚀工艺 脉冲能量 材料去除。 也就是说，其热影响区（HAZ）远小于（但仍可察觉）CO₂ ，且产生的碎屑和熔融再结晶材料也显著减少。市售光源的脉冲能量 重复频率使其能够以经济可行的进给速度进行切割，尽管速度不如CO₂ 快。该技术的主要优势总结如下表所示。
优势 |
说明 |
机械精度 |
切割过程具有极高的尺寸精度和精密度，且切口宽度极窄。这提高了在PCB上切割靠近活性元件区域的能力。 |
轻松无忧 |
切割过程本身无振动、无摩擦，不会导致PCB产生机械变形或分层，也不会引入残余应力。这避免了因切割过程而引发后续失效机制。 |
低热影响区 |
由于紫外线激光烧蚀 本身具有“冷”的特性，因此不会对基板造成体相变化，也不会熔化电路走线，从而避免了短路风险。该工艺产生的碎屑极少，无需后续清洁步骤，进一步降低了后续电路故障的可能性。甚至可以对已组装的电路板进行分板。 |
运营灵活性 |
激光束 在计算机控制下移动、且功率可快速调节激光束 无惯性工具激光束 这带来了多项优势。首先，几乎可以切割任何形状，使PCB设计师摆脱了传统切割方法带来的外形尺寸限制。其次，通过软件控制可以改变切割图案，从而实现生产中的快速换线，并使小批量生产具有成本效益。 最后，通过调节激光功率，单台设备除切割外还能执行多种其他操作，包括标记/雕刻以及金属烧蚀。 |
与材料无关 |
紫外线几乎会被所有PCB材料强烈吸收。这使得该工艺几乎适用于所有PCB结构，包括传统的覆铜柔性层压板、柔性材料（即使是那些包含较厚导电层的材料）以及各种低介电常数介电材料。 |
表 1. 基于紫外激光的PCB切割的主要特点与优势
AVIA LX 高意在激光分板技术领域的最新突破
尽管激光分板技术显然具有诸多优势，但PCB制造商们已将该技术推向极限，以应对开篇所述市场力量带来的日益严苛的尺寸、材料和成本挑战。特别是，进一步减少热影响区（HAZ）和碎屑的产生，以及利用纳秒 激光器提升切割质量，已成为当前研发的重点领域。
为支持这项工作，高意 科研 太空 采用纳秒 、脉冲能量、UV DPSS激光器 AVIA LX）切割各种PCB材料及材料组合太空 加工结果和太空 高意 探索太空 基于这项工作，高意 开发了一种新的PCB切割方法，该方法已被证实能够减少热影响区（HAZ）、提高切边质量、缩小切口宽度并提高生产吞吐量。
该技术的一个关键要素是一种专有方法，用于控制作用于工件表面的激光脉冲的时序和空间定位，从而避免热量积聚。由于这种方法不会造成热损伤，脉冲能量 切割较厚材料（1毫米及以上）脉冲能量 可以使用脉冲能量 显著更高的激光。
脉冲能量 它无需采用传统切割较厚材料时所用的方案。具体而言，该方案需要进行一系列横向错开的划线，以形成“V形槽”。在进行高长宽比切割时，这种“V形槽”几何结构是必要的，以避免光束在深入材料时发生截断。否则会导致功率降低，从而限制烧蚀效率。 然而AVIA LX 结合这种创新的脉冲时序方案，能够利用高达约 400 μJ 的脉冲能量沿同一条线反复划线（无需横向偏移或“V 形槽”）。其结果是切割速度更快，且切缝宽度显著减小。
更高的脉冲能量 增加激光在工件表面的聚焦容差。具体来说，当使用脉冲能量 ，随着材料被穿透，必须移动光束的焦点，以确保最小聚焦光斑尺寸始终精确地保持在正在进行切割的深度处。 这是为了获得足够的激光通量，使其超过材料烧蚀阈值。然而，在实际操作中，这需要要么物理上将PCB向上移动（这会降低加工速度），要么采用三轴扫描仪（具有聚焦功能），这会增加设备成本并提高系统复杂度。
AVIA LX 脉冲能量 AVIA LX 激光能够轻松聚焦在 PCB 中间位置并进行切割。这是因为即使激光远离完美焦平面，其通量仍足以进行烧蚀。其优势在于切割速度更快，且系统结构更简单。
下图展示了改进效果的实例，对比了UV DPSS激光器 市面上针对此类应用的UV DPSS激光器 切割1.6毫米厚PCB（含铜线）与使用AVIA LX 新方法处理相同材料后的切口。采用该技术处理的电路板切口边缘更为整洁，且铜线切口边缘的质量也得到了显著提升。
图1. 厚度为1.6毫米的PCB横截面图 ，左侧采用竞争对手UV DPSS激光器 脉冲能量 UV DPSS激光器 AVIA LX）结合高意 工艺进行切割。后者切割边缘质量更优，且铜线切割效果更为干净。
下一组图片展示了采用高意 所实现的切缝宽度缩减效果。
图2。 使用（左）竞争对手UV DPSS激光器 （右）脉冲能量 UV DPSS激光器 AVIA LX）切割的0.95毫米厚PCB的俯视图，后者产生的切口更窄且更均匀。
下一组照片AVIA LX 多层PCB（含玻璃纤维层）的切割，其特点是碎屑极少、沟槽宽度窄，且热影响区（HAZ）显著减小。
图3.厚度为1.6毫米的多层PCB（含玻璃纤维层）的横截面图，左图采用竞争对手UV DPSS激光器 脉冲能量 UV DPSS激光器 AVIA LX）结合高意 UV DPSS激光器 后者可形成更窄的沟槽通道和更小的热影响区（HAZ）。
过去，由于热影响区（HAZ）较宽，聚酰亚胺和电磁屏蔽箔的激光切割会在切口处产生剥离现象。在这种情况下，必须脉冲能量 避免损坏材料。然而，采用相同的脉冲方式可以消除热量积聚，并带来缩小热影响区和切口宽度的同样优势。这反过来又能通过提高后续生产工序的良率，从而降低生产成本。
图4.这张厚度为100微米的聚酰亚胺薄膜的俯视图显示：UV DPSS激光器 使用竞争对手UV DPSS激光器 获得的切割结果，其切口较宽，热影响区也较大；右侧则是使用Avia LX UV DPSS激光器获得的切割结果，其切口更窄，热影响区也更小。
最后，下图展示了采用高意 法处理脉冲能量 ，在降低脉冲能量 同时，如何实现热影响区（HAZ）的缩小和产量的提升。
图5. 厚度为0.13毫米的FPCB的俯视图， 分别使用（左）UV DPSS激光器 （右）脉冲能量 UV DPSS激光器 AVIA LX）进行切割。这产生了更小的热影响区（HAZ），并且在更高的切割速度下实现了这一效果（13毫米/秒，相比之下为11毫米/秒）。
实用型高脉冲能量 紫外激光器
对于传统的厚PCB材料，要在实际中应用高意 控制方法，需要UV DPSS激光器 脉冲能量 UV DPSS激光器 。为满足这一需求高意 AVIA LX一款20 W（355 nm波长）固态纳秒 激光器，其脉冲能量 500 μJ。
AVIA LX 专为实现高产量、高质量的PCB 板切割而设计。它融合了设计与制造领域的多项技术创新，不仅能提供高能量输出，还兼具高可靠性、卓越性能和低拥有成本等无与伦比的优势。
AVIA LX 高意 生产可靠、长寿命激光器 丰富经验。AVIA LX 晶体 的非线性（三倍频）晶体 AVIA LX 高意 AVIA LX 我们AVIA LX 直接控制这一关键组件的质量和光学特性，从而实现更长的使用寿命、更优异的性能以及更低的拥有成本。 通过内置晶体移位器，进一步延长了使用寿命。该移位器内置了激光器中实际晶体的映射图，以及其中 20 个预先验证过的三倍频生成点（每个点使用寿命超过 1000 小时）的位置信息。
光学元件 污染光学元件 激光器使用寿命的关键限制因素。AVIA LX 激光器 洁净室中激光器 ，光学元件 直接暴露于紫外光学元件 内部光学元件 激光器 封装在 PureUV 密封舱内，以防止实际使用中的污染。这最大限度地延长了激光器的使用寿命并延长了维护间隔。
此外，AVIA LX 极其坚固工业 ，并已通过 HASS 和 HALT 测试的验证。 在 HALT（高加速寿命测试）中，原型机将经过反复的破坏性测试、重新设计和重新测试，以消除任何固有缺陷。随后，HASS（高加速应力筛选）将实际生产的产品置于超出其指定工作环境的条件下进行测试。该流程可筛查出制造和包装过程中的任何缺陷。最终，产品实现了无与伦比的可靠性和使用寿命。
AVIA LX 易于集成和易于使用。例如，通过采用内置控制电子元件和集成光束扩展器，大大简化了集成过程。水冷系统的应用最大限度地延长了设备的使用寿命，并确保了脉冲间稳定性，即使在高功率运行时也是如此。
总而言高意 AVIA LX 凭借其创新的脉冲控制技术PCB 板切割 展现出了PCB 板切割 传统机械PCB 板切割 此前已有的纳秒 UV DPSS激光器 卓越性能。它必将成为下一代微电子器件所需多种制造工艺的有力工具，包括传统 PCB 和柔性电路板的切割、SiP 切割与沟槽加工，以及 EMI 屏蔽层的切割。