گرین لیزر پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کو مؤثر طریقے سے کاٹتا ہے۔

کی پیداوارپرنٹ شدہ سرکٹ بورڈز (PCBs)بہت سے مختلف عمل شامل ہیں، جن میں سے بہت سے لیزر کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے. چھوٹے اور چھوٹے یپرچرز کی ضرورت کی وجہ سے یووی نینو سیکنڈ پلسڈ لیزرز کا استعمال بڑھ رہا ہے۔

جدید ترین پیکیجنگ ٹیکنالوجیز کی بدولت ڈیوائسز اور ماڈیولز زیادہ کمپیکٹ ہو رہے ہیں۔ یہ سمجھنے کے بعد کہ سیمی کنڈکٹر نوڈ اور پی سی بی کے طول و عرض کے درمیان ایک بڑا فرق ہے - انتہائی صورتوں میں نینو میٹر سے ملی میٹر کی سطح تک - ڈویلپرز مختلف سائز کے اجزاء کو جوڑنے کے لیے جدید پیکیجنگ ٹیکنالوجیز تیار کرنے پر توجہ مرکوز کرتے رہتے ہیں۔ ایسی ہی ایک ٹیکنالوجی سسٹم-ان-پیکیج (SiP) سسٹم ہے، جہاں انفرادی انٹیگریٹڈ سرکٹ (IC) ڈیوائسز کو حتمی پیکیجنگ اور علیحدگی سے پہلے ایمبیڈڈ میٹل ٹریس انٹر کنیکٹس کے ساتھ پی سی بی سبسٹریٹ پر بنڈل کیا جاتا ہے۔ فن تعمیر میں عام طور پر پی سی بی میں چپ کنکشن کی معقول حد تک گھنے تقسیم کو حاصل کرنے کے لیے ایک درمیانی پرت شامل ہوتی ہے۔ حتمی پیکیجنگ کے دوران ماڈیولز کو اب بھی ایک بڑے پینل پر ترتیب دیا جاتا ہے، عام طور پر ایپوکسی مولڈنگ کمپاؤنڈ (EMC) پیکیجنگ یا دیگر طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے۔ اس کے بعد ماڈیولز کو لیزر کاٹنے کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے الگ کیا جاتا ہے۔

پیداوار، معیار اور لاگت کا مماثل ہونا چاہیے۔

SiP علیحدگی کے لیے مثالی لیزر مخصوص تقاضوں پر منحصر ہے اور اسے تھرو پٹ، معیار اور لاگت کے درمیان ایک بہترین توازن قائم کرنا چاہیے۔ جب انتہائی حساس اجزاء شامل ہوتے ہیں، تو الٹرا شارٹ پلس (یو ایس پی) لیزرز اور/یا فطری طور پر کم تھرمل اثرات کو استعمال کرنا ضروری ہو سکتا ہے۔UV طول موج. دوسرے معاملات میں، کم قیمت، زیادہ تھرو پٹ نینو سیکنڈ پلس اور لمبی لہر لیزر زیادہ مناسب انتخاب ہیں۔ ایس آئی پی پی سی بی سبسٹریٹ کٹنگ کی اعلی پروسیسنگ کی رفتار کو ظاہر کرنے کے لیے، ایم کے ایس ایپلی کیشن انجینئرز نے سبز ہائی پاور نینو سیکنڈ پلسڈ لیزر کا تجربہ کیا۔ ایک سپیکٹرا فزکس ٹیلون GR70 لیزر ایس آئی پی مواد کو کاٹنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا، جس میں تانبے کے تاروں کے ساتھ پتلی FR4 اور دو طرفہ سولڈر ماسک شامل تھا، جس میں دوہری محور سکیننگ گیلوانومیٹر کے ساتھ تیز رفتار ملٹی پروسیسنگ کا استعمال کیا گیا تھا۔ مواد کی کل موٹائی 250 µm ہے، جس میں سے 150 µm (انتہائی پتلی) FR4 شیٹ ہے اور بقیہ 100 µm ڈبل رخا پولیمر سولڈر ماسک ہے۔ 6 m/s کی ہائی اسکیننگ اسپیڈ استعمال کرنے سے، شدید تھرمل اثرات کو کم کیا جا سکتا ہے اور گرمی سے متاثرہ زونز (HAZ) کی تشکیل سے بچا جا سکتا ہے۔ نسبتاً پتلے مواد کے پیش نظر، ایک چھوٹا فوکل اسپاٹ سائز (تقریباً 16 µm، 1/e2 قطر) اور 450 kHz کی ہائی پلس ریپیٹیشن فریکوئنسی (PRF) استعمال کی گئی۔ پیرامیٹرز کا یہ مجموعہ ہائی PRF (اس مثال میں 450 kHz پر 67 W) پر ہائی پاور کو برقرار رکھنے کے لیے لیزر کی منفرد صلاحیت کا پورا فائدہ اٹھاتا ہے، جو ہائی اسکیننگ کی رفتار پر مناسب توانائی کی کثافت اور اسپاٹ ٹو اسپاٹ اوورلیپ کو برقرار رکھنے میں مدد کرتا ہے۔

تھرمل انحطاط کے بغیر کاٹنا

متعدد تیز رفتار اسکینوں کے بعد مجموعی طور پر نیٹ کاٹنے کی رفتار 200 ملی میٹر فی سیکنڈ تھی۔ شکل 1 کیرف کے آنے والے اور جانے والے اطراف کو دکھاتا ہے، ساتھ ہی زیر زمین کا علاقہ جہاں کٹا ہوا راستہ تانبے کے دبے ہوئے تار کو عبور کرتا ہے۔ آنے والی اور جانے والی دونوں سطحوں کو بہت کم یا کوئی HAZ کے ساتھ صاف طور پر کاٹا گیا تھا۔ اس کے علاوہ، تانبے کے تار کی موجودگی نے کاٹنے کے عمل کو بری طرح متاثر نہیں کیا، اور تانبے کے کرف کناروں کا معیار مثالی دکھائی دیا، حالانکہ دیکھنے کا زاویہ کچھ محدود تھا۔

تانبے کے تار (اور درحقیقت پوری کٹ) کے ارد گرد کے معیار کے مزید تفصیلی نظارے کے لیے، کٹ کے سائیڈ وال کے کراس سیکشن کو دیکھیں (شکل 2)۔

معیار بہت اچھا ہے، صرف ایک بہت ہی کم مقدار میں HAZ اور چند کاربونائزڈ اور پارٹکیولیٹ ٹکڑے موجود ہیں۔ FR4 پرت میں ہر ریشہ واضح طور پر قابل فہم ہے، اور پگھلا ہوا حصہ کٹے ہوئے ریشوں کے آخری چہروں تک محدود ہے جو سائیڈ والز سے باہر کی طرف نکلتے ہیں (یعنی کٹی ہوئی سطح کے ساتھ پھیلے ہوئے ریشوں کے لیے کھڑے)۔ اہم بات یہ ہے کہ ان تہوں میں کوئی تعطل نہیں دیکھا جا سکا۔

اس کے علاوہ، نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ تانبے کی تاروں کے ارد گرد کا علاقہ اچھے معیار کا ہے اور نقصان دہ تھرمل اثرات جیسے کہ تانبے کے بہاؤ یا آس پاس کی FR4 یا سولڈر ماسک کی تہوں سے ڈیلامینیشن نہیں ہے۔

موٹے ہوئے FR4 بورڈز کو بڑے اسپاٹ قطر کی ضرورت ہوتی ہے۔

Cutting thick FR4 for depaneling is a more mature PCB application for nanosecond pulsed lasers, where arrays of devices are separated from panels by cutting small connecting breakpoints, which was tested with the Talon GR70, for which an entirely new breakpoint cutting process was developed specifically for device panels consisting of approximately 900 µm thick FR4 boards. For this thicker material, the use of the largest possible focal spot diameter, while maintaining sufficient energy density (in J/cm2), is a key aspect of achieving the desired yield. Due to the laser's high pulse energy (>250 µJ) 275 kHz کے برائے نام PRF پر، ایک بڑا اسپاٹ سائز (~36 µm) استعمال کیا گیا تھا۔ مزید برآں، بیم کا معیار بہترین ہے، فوکسڈ بیم کی Rayleigh رینج 1.5 ملی میٹر سے زیادہ ہے، جو کہ مواد کی موٹائی سے 1.5 گنا زیادہ ہے۔ نتیجے کے طور پر، داغ کا سائز مواد کی پوری موٹائی پر نسبتاً بڑا اور مستقل ہوتا ہے، جو موثر کاٹنے میں معاون ہوتا ہے کیونکہ یکساں شعاع ریزی کا حجم اور اس کے نتیجے میں چوڑے نالی ملبے کو ہٹانے میں سہولت فراہم کرتے ہیں۔ شکل 3 ایک کٹ کی آنے والی اور جانے والی خوردبین تصاویر کو دکھاتی ہے جس پر 6 m/s (20 mm/s کی مجموعی نیٹ کٹنگ اسپیڈ) پر متعدد تیز رفتار اسکینوں کا استعمال کرتے ہوئے کارروائی کی گئی تھی۔

SiP پلیٹوں کے معاملے کی طرح، کیرف کے آنے والے اور جانے والے دونوں اطراف کی سطح کا معیار بہت اچھا ہے اور کم سے کم HAZ پیدا کرتا ہے۔ گلاس/ایپوکسی FR4 سبسٹریٹ کی غیر ہم جنس نوعیت اور لیزر ایبلیشن کرف کے ڈسٹل سرے پر کم توانائی کی کثافت کی وجہ سے، ایگزٹ کرف کے کنارے عام طور پر بالکل سیدھی لکیر سے تھوڑا سا ہٹ جاتے ہیں۔ کراس سیکشنل سائیڈ وال امیجنگ کرف کے معیار کے بارے میں مزید تفصیلی معلومات دکھاتی ہے (ذیل میں شکل 4)۔

تصویر 4 میں ہم حاصل کیے گئے بہترین معیار کو دیکھ سکتے ہیں۔ کٹ میں HAZ اور کاربن مصنوعات (کوک) کی صرف ایک چھوٹی سی مقدار بنتی ہے۔ اس کے علاوہ، شیشے کے ریشوں کا تقریباً کوئی پگھلنا نہیں تھا۔ 20 mm/s تک کی خالص کٹنگ رفتار کے ساتھ، Talon GR70 واضح طور پر موٹے FR4 PCBs کو ڈیپینل کرنے کے لیے موزوں ہے، جبکہ ساتھ ہی ساتھ بہترین معیار اور اعلی تھرو پٹ کو بھی یقینی بناتا ہے۔