การมาร์กฟิล์มพอลิอิไมด์ด้วยเลเซอร์: Kapton แผงวงจรยืดหยุ่น และอิเล็กทรอนิกส์ทนอุณหภูมิสูง

การมาร์กฟิล์มพอลิอิไมด์ด้วยเลเซอร์: Kapton แผงวงจรยืดหยุ่น และอิเล็กทรอนิกส์ทนอุณหภูมิสูง

ประเด็นสำคัญ

• พอลิอิไมด์เป็นสารอะโรมาติกและมีสีเข้มอยู่แล้ว ช่วงความคมชัดจึงแคบตั้งแต่ต้น
• แหล่งกำเนิด UV ครองงานแผงวงจรยืดหยุ่น เพราะฟิล์มบางมาก
• ฟิล์มมักหนาเพียงหลายไมครอนเหนือวงจรที่ต้องไม่เสียหาย
• เสถียรภาพทางความร้อนสูงเป็นพิเศษ ซึ่งกลับทำให้สร้างความคมชัดได้ยากขึ้น

ฟิล์มพอลิอิไมด์ ซึ่ง Kapton เป็นชื่อการค้าที่รู้จักดีที่สุด เป็นวัสดุรองรับเบื้องหลังแผงวงจรพิมพ์ยืดหยุ่นส่วนใหญ่ เทปฉนวนทนอุณหภูมิสูง ชุดสายไฟอากาศยาน และชุดประกอบอิเล็กทรอนิกส์หลากหลาย การมาร์กเป็นข้อกำหนดประจำเพื่อการตรวจสอบย้อนกลับ และมีความยากที่รวมกันซึ่งแทบไม่พบในการใช้งานพอลิเมอร์อื่น คือวัสดุรองรับที่มีสีเข้มอยู่แล้ว ส่วนตัดที่บางมาก และมีสิ่งที่ต้องอยู่รอดสมบูรณ์อยู่ด้านล่าง

เหตุใดความคมชัดจึงเป็นปัญหาหลัก

พอลิอิไมด์เป็นพอลิเมอร์อะโรมาติกเต็มรูปแบบที่มีเสถียรภาพทางความร้อนโดดเด่น โดยทั่วไปใช้งานต่อเนื่องได้เกิน 250°C และในช่วงสั้นสูงกว่านั้นมาก ผลตามมาโดยตรงสองประการ และทั้งสองไม่เป็นผลดีต่อการมาร์ก

• ฟิล์มพื้นฐานมีสีอำพันถึงน้ำตาลเข้ม ไม่ใช่สีธรรมชาติหรือสีขาว รอยมาร์กสีเข้มแบบคาร์บอนไนซ์จึงมีความคมชัดเพิ่มได้น้อยเมื่อเทียบกับพื้นหลังที่เข้มอยู่แล้ว
• เสถียรภาพทางความร้อนต้านทานการสลายตัวที่การมาร์กต้องอาศัยพอดี พอลิเมอร์ที่ออกแบบมาไม่ให้สลายตัวที่อุณหภูมิสูงจึงไม่ให้รอยมาร์กจากความร้อนได้ง่าย พลังงานที่ต้องใช้จึงใกล้เคียงกับพลังงานที่ทำลายฟิล์ม

คำตอบเชิงปฏิบัติมักเป็นการทำให้อ่อนลงแทนที่จะเข้มขึ้น คือรอยมาร์กแบบโฟมหรือขจัดวัสดุออกที่ดูซีดเมื่อเทียบกับฟิล์มสีอำพัน แทนรอยเข้มที่กลืนหายไปกับฟิล์ม

เหตุใดแหล่งกำเนิด UV จึงครองงานนี้

เหตุผลของการมาร์กเย็นด้วย UV ในที่นี้ไม่ใช่เรื่องความคมชัดเป็นหลัก แต่เป็นเรื่องการควบคุม เมื่อวัสดุรองรับหนา 25 µm และวางตรงบนลายทองแดง เขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขนาดเล็กไม่ใช่การปรับปรุงให้ดีขึ้น แต่เป็นข้อกำหนด ดูการมาร์กเย็นด้วย UV

สิ่งที่ต้องควบคุม

• กำหนดเกณฑ์ความเสียหายก่อนเกณฑ์การมาร์ก หาว่าที่พลังงานเท่าใดฟิล์มจึงทะลุหรือชั้นด้านล่างได้รับผลกระทบ แล้วทำงานต่ำกว่านั้นอย่างมาก
• ยึดชิ้นงานให้เรียบ ฟิล์มที่ไม่ถูกยึดให้เรียบจะเคลื่อนออกนอกโฟกัส และในกระบวนการที่ขึ้นกับเกณฑ์ สิ่งนั้นจะเปิดหรือปิดการมาร์กเลย ไม่ใช่เพียงทำให้อ่อนลง
• มาร์กก่อนการลามิเนตเมื่อทำได้ การมาร์กฟิล์มอิสระให้ความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้มากกว่าการมาร์กฟิล์มที่ยึดติดอยู่เหนือวงจรอย่างมาก
• ตรวจสอบด้านล่าง ตรวจไม่เพียงรอยมาร์กแต่รวมถึงสิ่งที่อยู่ด้านหลัง รวมการทดสอบทางไฟฟ้าเมื่อมีวงจร
• คาดว่าช่วงความคมชัดจะแคบ และกำหนดเกณฑ์การยอมรับให้สอดคล้อง เป้าหมาย ΔL* ที่ยืมมาจากเรซินวิศวกรรมสีอ่อนทำให้ได้ไม่ได้ที่นี่
• ให้เกรดรหัสบนฟิล์มจริง ด้วยรูปทรงการส่องสว่างที่เครื่องอ่านในสายการผลิตจะใช้ วัสดุรองรับสีอำพันโปร่งแสงยากต่อเครื่องอ่านกว่าวัสดุทึบแสง

เมื่อใดไม่ควรมาร์กพอลิอิไมด์ด้วยเลเซอร์

การมาร์กด้วยเลเซอร์ไม่ใช่คำตอบที่ถูกต้องเสมอไปบนวัสดุรองรับเหล่านี้ และการรับรู้ตั้งแต่ต้นช่วยประหยัดการพัฒนาที่มีค่าใช้จ่ายสูง

• เมื่อข้อกำหนดความคมชัดไม่อาจบรรลุได้ บนพอลิอิไมด์สีเข้มมากที่ต้องการเกรดรหัสสูง ความคมชัดที่ทำได้อาจไม่เพียงพอ ตัวอักษรสีขาวที่พิมพ์หรือฉลากที่ติดอาจเป็นคำตอบที่ตรงไปตรงมา
• เมื่อฟิล์มบางเกินกว่าจะรับรอยมาร์กได้อย่างปลอดภัยเหนือวงจรสำคัญ การมาร์กบนแผ่นเสริมแรง โคเวอร์เลย์ หรือแผ่นรองรับแทนเป็นวิธีปฏิบัติทั่วไป
• เมื่อการระบุตัวตนต้องมนุษย์อ่านได้ที่ขนาดเล็ก ความคมชัดต่ำส่งผลต่อการอ่านด้วยตามนุษย์มากกว่าเครื่องอ่านที่ตั้งค่าดี
• เมื่อมีโคเวอร์เลย์ที่มาร์กด้วยเลเซอร์ได้ โครงสร้างแผงวงจรยืดหยุ่นบางแบบมีชั้นที่ปรับสูตรมาเพื่อมาร์กให้คมชัดโดยเฉพาะ ซึ่งกำจัดปัญหาแทนการหาทางอ้อม

การแก้ปัญหารอยมาร์กบนพอลิอิไมด์

บทความที่เกี่ยวข้อง

• การมาร์กเย็นด้วยเลเซอร์
• เลเซอร์วานาเดต
• การขจัดวัสดุด้วยเลเซอร์ (Ablation)
• การมาร์กพลาสติกทนอุณหภูมิสูงด้วยเลเซอร์
• ความเข้มรังสีเลเซอร์ (Irradiance)

ต้องการความช่วยเหลือในเรื่องนี้หรือไม่

The Sabreen Group ให้การสนับสนุนด้านวิศวกรรมอย่างเป็นอิสระสำหรับการพัฒนาการมาร์กบนฟิล์มพอลิอิไมด์ แผงวงจรยืดหยุ่น และวัสดุรองรับฟิล์มบาง ทีมบริการด้านวิศวกรรมของเราทำงานร่วมกับผู้ผลิตในการพัฒนากระบวนการ การรับรองวัสดุ และการแก้ปัญหาในสายการผลิต ติดต่อเราเพื่อหารือเกี่ยวกับการใช้งาน

คำถามที่พบบ่อย

เหตุใดพอลิอิไมด์จึงมาร์กยาก ทั้งที่แปรรูปด้านอื่นง่าย

เพราะคุณสมบัติเด่นสองข้อไม่เป็นผลดีต่อการมาร์กทั้งคู่ ฟิล์มมีสีอำพันถึงน้ำตาลเข้มอยู่แล้ว รอยมาร์กสีเข้มแบบคาร์บอนไนซ์จึงมีความคมชัดเพิ่มได้น้อย และเสถียรภาพทางความร้อนที่โดดเด่นต้านทานการสลายตัวที่การมาร์กด้วยความร้อนอาศัย พลังงานที่ต้องใช้เพื่อสร้างความคมชัดจึงอยู่ใกล้เกินไปกับพลังงานที่ทำลายฟิล์มบางมาก

รอยมาร์กควรสว่างกว่าหรือเข้มกว่าฟิล์ม

สว่างกว่าในกรณีส่วนใหญ่ รอยมาร์กแบบโฟมหรือขจัดวัสดุเบา ๆ ดูซีดเมื่อเทียบกับวัสดุรองรับสีอำพัน ขณะที่รอยคาร์บอนไนซ์สีเข้มมักกลืนหายไป ซึ่งกลับกับแนวทางปกติบนเรซินวิศวกรรมสีธรรมชาติ และควรกำหนดตั้งแต่เริ่มพัฒนา แทนที่จะรอให้ปรับรอยเข้มจนเหมาะที่สุดแล้วพบว่าไม่พอ

เหตุใดเลเซอร์ UV จึงเป็นที่นิยมสำหรับการมาร์กแผงวงจรยืดหยุ่น

การควบคุม ไม่ใช่ความคมชัด บนฟิล์มหนา 25 ไมครอนที่วางตรงบนลายทองแดง เขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขนาดเล็กของกระบวนการโฟโตเคมีคอลที่ 355 nm เป็นข้อกำหนด ไม่ใช่การปรับปรุงให้ดีขึ้น ไฟเบอร์เลเซอร์ก็มาร์กพอลิอิไมด์ได้ แต่ช่วงเผื่อทางความร้อนระหว่างรอยมาร์กที่เพียงพอกับวงจรที่เสียหายแคบกว่ามาก

ควรกำหนดอะไรก่อนเมื่อพัฒนาสูตรกระบวนการ

เกณฑ์ความเสียหาย ไม่ใช่เกณฑ์การมาร์ก หาพลังงานที่ฟิล์มทะลุหรือชั้นด้านล่างได้รับผลกระทบ แล้วทำงานต่ำกว่านั้นอย่างมาก เนื่องจากการขจัดวัสดุและการเกิดโฟมขึ้นกับเกณฑ์ ความผิดพลาดของโฟกัสเล็กน้อยจึงเปิดหรือปิดกระบวนการ ไม่ใช่เพียงทำให้อ่อนลง การยึดชิ้นงานให้เรียบจึงสำคัญไม่ต่างจากชุดพารามิเตอร์

มาร์กพอลิอิไมด์หลังลามิเนตลงบนวงจรได้หรือไม่

ได้ แต่การมาร์กฟิล์มอิสระก่อนลามิเนตให้ความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้มากกว่าอย่างมาก หากลำดับกระบวนการเอื้อ หลังลามิเนต การตรวจสอบต้องรวมสิ่งที่อยู่ด้านหลังรอยมาร์ก ทั้งการทดสอบทางไฟฟ้าและการตรวจด้วยสายตา เพราะความเสียหายต่อลายวงจรด้านล่างมองไม่เห็นจากด้านที่มาร์ก

---