1. Perçage de précision au laser et circuits imprimés (PCB)
L'industrie manufacturière devient de plus en plus intelligente. Cette transformation et cette modernisation stimulent la demande en matière d'usinage de précision de pointe. Ce type d'usinage présente une forte valeur ajoutée et des barrières techniques importantes. La demande en usinage de haute précision est en hausse. Cela a conduit au développement rapide des technologies d'usinage de précision associées. La technologie d'usinage de précision au laser bénéficie d'une reconnaissance et d'une attention croissantes sur le marché. Elle est considérée comme une technologie très avancée.
Le perçage de précision au laser est un élément essentiel du traitement de précision au laser. Il est largement utilisé dans l'industrie des circuits imprimés. Le traitement des circuits imprimés au laser est rapide et permet d'atteindre une précision de 2 μm. Un tel niveau de précision est impossible à obtenir avec des équipements traditionnels. De plus, cette technologie permet de percer des trous de petite taille, microscopiques, voire invisibles. Elle répond ainsi aux besoins spécifiques du marché des circuits imprimés.
Le PCB, ou « carte de circuit imprimé », est un composant essentiel dans l'industrie électronique. Il s'agit d'un support crucial pour la connexion des composants. Il contribue au développement de l'industrie électronique. Le PCB est un élément indispensable de la plupart des appareils électroniques. Le perçage de précision au laser est désormais une application courante dans la fabrication des PCB. Le laser CO₂ ou le laser ultraviolet est utilisé pour percer des trous borgnes et des trous traversants à grande vitesse. Cela permet d'obtenir une grande efficacité d'usinage et des résultats optimaux.
Le développement du secteur des circuits imprimés a favorisé celui des technologies de précision au laser. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour le secteur du perçage au laser.
2. Les principales applications du perçage de précision au laser dans le domaine des circuits imprimés
Au cours des dernières décennies, l'industrie manufacturière n'a cessé de progresser. Cela a entraîné une augmentation de la demande en cartes de circuits imprimés, en raison de la miniaturisation et des exigences de vitesse élevées des produits électroniques. L'objectif principal est de réduire la taille des cartes de circuits imprimés. Cela implique de réduire la largeur des circuits, mais aussi d'augmenter le nombre de micro-vias entre les niveaux de circuit. Les circuits imprimés n’ont cessé de réduire leur taille tout en améliorant leurs performances. Ils ont évolué, passant de circuits monocouches à des circuits double face, multifaces, multicouches et flexibles. Cette évolution vise à atteindre une densité et une précision élevées avec des espacements réduits. Elle cherche également à intégrer des structures microporeuses et à garantir une fiabilité élevée. En conséquence, la taille des pores des différentes fonctions tend également à diminuer. Cela a permis de développer des circuits imprimés plus petits et plus rapides.
Actuellement, l'industrie des circuits imprimés évolue vers des produits plus fins, à haute intégration et de haute précision. Les méthodes de production traditionnelles se heurtent souvent à des problèmes, notamment la présence de bavures sur les bords, la poussière, les contraintes, les vibrations et les limites liées à l'usinage des courbes. Cependant, la technologie laser s'est progressivement imposée comme une solution privilégiée pour la fabrication de circuits imprimés. Elle utilise un traitement sans contact, qui ne soumet pas la carte à des contraintes ni ne la déforme. Elle ne génère pas non plus de poussière et permet de traiter des cartes équipées de composants. De plus, elle offre la flexibilité nécessaire pour traiter n'importe quel motif graphique.
Dans le processus de fabrication des circuits imprimés, le perçage revêt une grande importance. Les circuits imprimés imposent également des exigences élevées en matière de perçage. La technologie laser ne cesse de progresser. De ce fait, le perçage au laser est désormais indispensable à la production de circuits imprimés. Il s'agit d'une étape essentielle.
3. Avantages du perçage au laser :
Dans le domaine du traitement au laser, les chercheurs et techniciens étrangers ont également constaté des problèmes liés à la réalisation de micro-trous et au formage de circuits imprimés. Et pas seulement en Chine. Les qualités supérieures de la technologie laser se sont révélées avantageuses. Elles mettent en évidence les avantages du perçage au laser par rapport au perçage mécanique. Les faisceaux laser présentent des caractéristiques telles qu’une cohérence, une directivité, une luminosité et une monochromaticité élevées. Ces caractéristiques confèrent aux faisceaux laser une densité d’énergie plus élevée et une plus grande rapidité. Ils ont également un impact moindre sur les parties non exposées. En conséquence, la zone affectée par la chaleur est réduite au minimum. Cela diminue la déformation causée par l’échauffement. La flexibilité du traitement par faisceau laser est remarquable. Elle permet de modifier la direction, le guidage et la mise au point. Ce procédé peut également être intégré à des systèmes CNC pour divers types de pièces. Cela améliore la qualité du traitement et l’efficacité de la production, ce qui en fait une méthode très pratique.
Dans le processus de fabrication des circuits imprimés, deux technologies laser peuvent être utilisées pour le perçage de précision：
- La longueur d'onde du laser à CO₂ se situe dans la bande de l'infrarouge lointain
- La longueur d'onde du laser UV se situe dans la bande des ultraviolets
L'usinage au laser CO₂ est actuellement une méthode d'usinage laser largement utilisée pour le perçage des circuits imprimés. Son principe de fonctionnement est le suivant : le gaz CO₂ permet de générer un laser infrarouge pulsé performant. Ce phénomène se produit lorsque la puissance est augmentée et que la durée de décharge reste inchangée. Ce laser est pénétrant et peut traverser la plupart des matériaux organiques. Les lasers CO₂ sont utilisés dans la production de micro-vias industriels sur les circuits imprimés. Le diamètre des micro-vias doit être supérieur à 100 μm (Raman, 2001). En ce qui concerne la production de ces trous à grande ouverture, le laser CO₂ offre une productivité élevée. En effet, le temps de perçage nécessaire au laser CO₂ pour réaliser de grands trous est très court. La technologie du laser ultraviolet est largement utilisée dans la production de micropores d’un diamètre inférieur à 100 μm. Grâce à l’utilisation de schémas de microcircuits, le diamètre d’ouverture peut même être inférieur à 50 μm.
La technologie laser UV utilise généralement des lasers à des fins de traitement technique. Le faisceau laser UV repose sur un procédé appelé “ ablation à froid ”. Ce procédé permet de réduire la zone affectée par la chaleur. Il permet d'éliminer les effets liés au traitement des bords, à la carbonisation et à d'autres contraintes thermiques. Minimiser.
Le perçage de trous est l'une des applications qui tirent parti de la petite taille du faisceau et des faibles contraintes générées par les lasers UV. Cela inclut les trous traversants, les microvias, ainsi que les vias aveugles et enterrés. Les systèmes laser UV percent des trous en focalisant un faisceau vertical afin de traverser le substrat. En fonction du matériau utilisé, il est possible de percer des trous d'une taille aussi petite que 10 μm.
Les lasers UV sont particulièrement utiles pour le perçage de circuits imprimés multicouches. Ces circuits imprimés sont constitués de matériaux composites assemblés par pressage à chaud et moulage sous pression. Ces matériaux dits “ semi-durcis ” peuvent se séparer, notamment après un traitement avec des lasers à plus haute température.
La technologie laser UV offre un rendement très élevé pour la réalisation de trous d'un diamètre inférieur à 80 μm. C'est pourquoi, afin de répondre aux besoins croissants en matière de productivité dans le domaine du micro-perçage, de nombreux fabricants de circuits imprimés ont commencé à adopter des systèmes de perçage laser à double tête.
Voici les trois principaux types de systèmes de perçage laser à double tête actuellement disponibles sur le marché :
1) Système de perçage UV à double tête ;
2) Système de perçage au laser CO₂ à double tête ;
3) Système combiné de perçage au laser (CO₂ et lumière ultraviolette).
Les systèmes de perçage utilisés dans la fabrication des circuits imprimés HDI présentent chacun leurs avantages et leurs inconvénients. Les systèmes de perçage au laser peuvent être classés en deux catégories. La première catégorie utilise une seule longueur d'onde et un système à double foret. La seconde catégorie utilise deux longueurs d'onde et un système à double foret.
Quel que soit le type, deux facteurs clés influent sur la capacité à forer :
1) Énergie laser / énergie par impulsion ;
2) Système de positionnement du faisceau.
L'énergie de l'impulsion laser et la puissance de transmission du faisceau influent sur la durée du perçage au laser. La puissance de transmission du faisceau correspond au temps nécessaire à la machine de perçage au laser pour créer un micro-trou traversant. Le système de positionnement du faisceau joue un rôle crucial dans la détermination de la vitesse de déplacement entre deux trous. Ensemble, ces facteurs déterminent la rapidité avec laquelle une perceuse laser peut créer les microvias nécessaires à un besoin donné. Pour les circuits intégrés à rapport d’aspect élevé, des trous inférieurs à 90 μm sont nécessaires. Les systèmes laser UV à double tête sont les plus adaptés. Le système laser CO₂ à double tête utilise un laser CO₂ à commutation Q, excité par radiofréquence. Il offre de nombreux avantages, notamment une grande répétabilité (jusqu’à 100 kHz). De plus, il dispose d’une large surface de travail et permet un perçage rapide. Bien qu’il ne nécessite que quelques impulsions pour percer un trou borgne, la qualité du perçage peut ne pas être optimale.
4. Conclusion
Les progrès réalisés dans le domaine des circuits intégrés et des technologies de l'information ont révolutionné le secteur des cartes de circuits imprimés. Ces avancées ont également eu un impact considérable sur le domaine de la technologie laser. Grâce à des innovations constantes, il est désormais possible de fabriquer des appareils électroniques compacts, polyvalents et performants. Cependant, ces exigences élevées s'accompagnent d'une demande croissante en équipements de traitement de cartes de circuits imprimés (PCB) de haute précision.
Il convient notamment de souligner que la technologie laser est devenue un élément essentiel de la fabrication des circuits imprimés. L'essor de la technologie laser est directement lié au développement de la technologie des circuits imprimés. En permettant un placement précis des composants et en garantissant des normes de qualité et de sécurité élevées, la technologie laser a considérablement amélioré la précision de l'assemblage des circuits imprimés. En conclusion, les progrès réalisés dans le domaine des circuits intégrés et des technologies de l'information électronique ont entraîné des changements significatifs dans la technologie des circuits imprimés, tandis que les avancées de la technologie laser ont apporté rapidité, précision et exactitude au processus de fabrication. La technologie laser fait donc partie intégrante de l'industrie des circuits imprimés.
