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PI膜 紫外激光器切割应用

用于 PI覆盖膜切割的激光器主要为纳秒级的全固态紫外激光器,其波长一般为355nm,单光子能量约为 3。5EV,在PI的化学键结构中,C-C 键和C-N键的化学键的键能约为3。4EV,略低于355nm波长紫外激光的单光子能量,当该波长的紫外激光作用在材料上时,可直接将这两种化学键打断,这亦是紫外激光能够切割PI材料的原因。虽然紫外激光相较于传统的模切方式更前进了一步,但在实际应用过程中仍存在一些问题:1。紫外激光的光子能量在达到或高于材料化学键的键能的同时,其能量密度亦达到材料的热损伤阈值,当激光与材料相互作用时,已不仅只是光化学作用,还存在光热转换及传递过程,随着热量的产生和积累,材料温度不断上升,研究表明,当 PI 材料温度高于600℃时,相对于 C元素,N和O两种元素的比例会不断减小,最终材料中主要以C元素为主,即材料发生碳化,碳化的材料极易造成线路间的短路,尤其是微短路,不仅给产品维修检测带来很大困难,而且影响产品合格率,虽然在实际应用过程中可通过优化工艺参数减小碳化的程度,但仍难做到绝对的保障,图2 为使用紫外激光器通过优化工艺参数做的厚度分别为 0。5mil和1mil的 PI膜开窗的图例,在 50 倍放大状态下,仍可见有轻微碳化现象;2。目前市面上的紫外激光器的脉冲宽度均为纳秒级别,其单个脉冲持续时间为10^-9S,根据材料吸收激光能量转化为热能的扩散距离公式 L = [4Dt]^1/2,其中 D为材料热扩散率,t为激光脉冲宽度,由此可知当材料一定时,激光脉冲宽度越大,激光产生的热能在材料上的扩散距离越大,也就是说对材料的热损伤越大,当在加工高密度孔时,极易导至孔与孔之间 PI材料的热变形,甚至是熔断;3。现在市面上主流的紫外激光器为全固体结构,该类激光器普遍存在长期工作不稳定、需做周期性调校的缺陷,在实际应用中不仅影响生产效能,而且维护成本较高。

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