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Introduction
Dans ce nouvel article concernant notre nouveau projet PCBTok Dans ce blog, vous apprendrez comment l'imagerie directe au laser (LDI) a révolutionné la production de PCB. Vous découvrirez ses utilisations, son fonctionnement, les étapes impliquées et les éléments de LDI. Nous découvrirons également les avantages et les inconvénients de cette technologie et son effet sur divers types de PCB et le processus de fabrication actuel.
Qu'est-ce que l'imagerie laser directe ?
Il s'agit d'une technologie qui permet d'imprimer des circuits électriques sur les PCB. Vous n'avez pas besoin d'utiliser un outil photo ou masque. Cette méthode utilise la lumière pour transférer des images sur le PCB à travers des films photosensibles ; l'utilisation d'un laser. L'image est ensuite utilisée pour fabriquer le circuit imprimé final après que le film a été exposé puis développé. Le système dont nous disposons pour l'imagerie directe par laser est un système de laboratoire avancé capable de gérer des pistes et des espaces de 50/50 µm et plus et offre ainsi une grande précision dans les domaines concernant les conceptions complexes. En effet, la technologie LDI améliore la précision dans la production de PCB, en particulier pour les circuits complexes.
Où l’imagerie directe laser est-elle utilisée dans la fabrication de circuits imprimés ?
Ceci est appliqué dans les premières étapes de la fabrication de PCB. Alors que les techniques conventionnelles impliquent l'utilisation de films photographiques et de lumière UV, la LDI utilise un laser contrôlé par ordinateur pour dessiner les chemins de circuits directement sur la carte. Cette technologie trouve son application dans électronique industries, industries automobiles et même dans le médical domaine. Il est polyvalent et vous permet d'obtenir des images très précises telles que des logos, du texte et des motifs. Il diffère du procédé de photolithographie classique dans le sens où Fichier Gerber les motifs sont étendus au film photorésistant grâce à l'utilisation de lasers UV.
Le processus d'imagerie directe au laser (LDI)
Discutons maintenant du processus d’imagerie directe laser (LDI), une étape essentielle dans la fabrication du PCB moderne.
lavage
Il comprend un processus de traitement de surface qui consiste à nettoyer la surface du noyau des oxydes et des résidus. Cela se fait par l'utilisation de bains antioxydants et d'un brossage mécanique à l'aide de tampons abrasifs. De l'alcool isopropylique est parfois utilisé pour nettoyer la matière organique et l'huile de la surface. Il n'y aura pas de poussière sur la surface du PCB. Cela garantira que la résine photosensible adhère bien au PCB.
Stratification de résine photosensible
Dans cette étape, vous étalez un matériau photosensible sur la panneau PCB et le faire sécher. Ce matériau est photosensible et c'est pourquoi il peut créer le motif du circuit. C'est pourquoi la résine photosensible doit être sensible à la lumière d'une certaine longueur d'onde pour initier la modification chimique ou physique requise. Ce processus permet de créer une image précise lorsque le laser est projeté dessus, aidant ainsi à déterminer les bons chemins de circuit sur le PCB.
Chargement des fichiers CAM
Les données des fichiers de conception, au format de fabrication assistée par ordinateur (FAO), sont ensuite introduites dans le système laser. Ces fichiers, notamment au format Gerber, sont utilisés pour diriger le laser afin de dessiner les circuits sur la surface du PCB. Les fichiers Gerber exécutent une phototraceur et assurez-vous que le laser trace le bon motif sur la résine photosensible conformément à votre dispositionIl est très important de définir correctement les fichiers CAM pour une production réussie.
Impression laser
Elle utilise un laser à commande numérique par ordinateur (CNC) qui focalise le faisceau lumineux sur le matériau et grave le motif. Cette méthode permet de réaliser des motifs complexes et de petits trous avec une grande précision. Grâce au faisceau laser, les machines CNC sont capables de contrôler la découpe des formes, garantissant ainsi que les chemins de circuit requis sont bien formés sur la carte.
Gravure
Une fois le motif du circuit imprimé, il faut éliminer l'excès de cuivre pour ne laisser que les traces ou les chemins nécessaires du circuit. Cela garantit que le dessin est conforme à la disposition prévue. Pour commencer le processus de gravure, un tracé de pré-gravure est réalisé pour définir la zone à graver et le reste est protégé.
Décapage de photorésist
Une fois la résine photosensible appliquée, exposée puis développée, il faut retirer les zones de matériau qui doivent être retirées. Enfin, pour terminer la production du motif de circuit, vous utilisez une solution chimique pour dissoudre la résine photosensible exposée mais non développée ou non exposée, laissant ainsi uniquement le motif de circuit sur le substrat comme souhaité. Cette étape permet d'éliminer la résine photosensible inutile du PCB afin d'ouvrir la voie à la disposition finale du circuit.
Séchage
Il s'agit du dernier processus après le retrait du matériau photorésistant du substrat. Ensuite, la résine photosensible indésirable doit être retirée et le noyau ou Stratifié plaqué de cuivre (CCL) doit être séché. Cela permet d'éviter que de l'humidité ne reste sur le PCB, ce qui pourrait compromettre sa qualité et ses performances. Pour ce faire, le circuit imprimé doit être séché correctement afin de préparer le terrain pour les autres étapes de fabrication tout en préservant le motif du circuit.
Composants de base de l'imagerie directe au laser
Les éléments d'imagerie directe laser (LDI) seront abordés dans cet article et enseignent comment produire le motif de circuit correct sur les cartes de circuits imprimés.
Sources laser
Dans l'imagerie directe par laser (LDI), le laser est un élément précieux du système car il influence directement le processus global. On utilise des lasers à l'état solide qui produisent de la lumière à des longueurs d'onde particulières, par exemple UV, bleu ou vert. Ces longueurs d'onde sont importantes car elles doivent correspondre à la sensibilité de la résine photosensible utilisée sur le PCB. La lumière laser provoque à son tour les réactions chimiques dans la résine photosensible et forme ainsi le motif de circuit souhaité.
Optique de mise en forme du faisceau
Ces optiques permettent de contrôler la taille et le point focal du faisceau laser. C'est pourquoi vous avez besoin de ce niveau de contrôle pour garantir la bonne exposition de la résine photosensible sur le PCB. Ces optiques sont utilisées pour contrôler la forme et l'intensité du faisceau afin de produire des motifs de circuit nets et distincts. Les faisceaux laser de bonne mise en forme ne causent pas de problèmes tels que la diffraction de la lumière qui peut entraîner des erreurs dans la conception du circuit.
Systèmes d'analyse
Cela contrôle le mouvement des lasers à travers le Substrats PCBIl s'agit du mécanisme que vous utilisez pour contrôler l'exposition de la résine photosensible de manière uniforme. Le système de numérisation est utile pour garantir que le laser se déplace de manière correcte afin de produire un motif uniforme sur toute la surface de la carte. Un bon scanner réduit le risque d'erreurs et améliore l'efficacité du processus d'imagerie afin que vous puissiez obtenir d'excellents résultats dans votre production de PCB.
Platines de haute précision
Ces composants permettent d'obtenir une base stable sur laquelle les PCB peuvent être montés. Ces platines doivent être en bonne harmonie avec les systèmes de numérisation pour permettre un mouvement correct au cours de l'imagerie. Cette synchronisation conduit à une haute précision nécessaire à la conception de motifs de circuits complexes au niveau du sous-micron. Les platines de haute précision vous permettent de créer des conceptions complexes. Cela permettra de maintenir vos circuits imprimés en bon état. Ces plates-formes aident à réduire les mouvements ou les vibrations et garantissent ainsi une exposition laser précise et exacte.
Avantages de LDI
Voici les avantages de la technologie LDI dans la fabrication de PCB.
Très précis
L'un des plus grands atouts du LDI est de créer des circuits imprimés de haute densité et définis avec précision. Soyez très prudent avec votre PCB. Toute forme d'erreur affectera certainement le PCB. Cela vous permet d'avoir des fonctionnalités très détaillées et très compactes.
Peut se débarrasser des outils photo
En LDI, il n'y a pas de coûts de stockage, de conservation et de contrôle des outils photographiques qui sont encourus dans la lithographie traditionnelle. Cela permet non seulement de réduire les dépenses, mais aussi de vérifier ces outils beaucoup moins fréquemment. En supprimant les outils photographiques, il sera possible de réduire le temps nécessaire au processus de fabrication. Cela minimisera également les erreurs.
Empêcher la baisse de qualité des outils photo
Les phototools agissent comme un masque pour transférer le motif sur les matériaux photorésistants. Le problème est qu'ils sont très fiables, mais ils s'abîment. Avec LDI, vous n'avez pas besoin de tels masques. Vous éviterez ainsi de les user.
Aucun problème de diffraction de la lumière
Un autre problème associé aux photo-outils est qu'ils produisent une diffraction de la lumière qui entraîne une mauvaise qualité d'image. Les LDI ne présentent pas ces problèmes. Le laser interagit avec le matériau photorésistant et les images produites sont donc très bien définies. Cela se traduit par des modèles de circuits améliorés qui seront conçus sur vos PCB.
Stabilité aux conditions environnementales
Les outils photographiques conventionnels sont très sensibles aux variations de température et d'humidité et peuvent donc produire des images floues. Pour éviter une telle situation, l'utilisation de méthodes photographiques peut nécessiter des conditions contrôlées qui sont coûteuses et fastidieuses. En effet, avec LDI, vous n'aurez jamais à vous soucier de tels problèmes. Le processus LDI réduit les effets des conditions environnementales sur vos images et garantit ainsi que les images sont transférées avec précision sur les circuits imprimés.
Flexibilité d'alignement améliorée
La liberté d'alignement est également plus grande lorsque l'on travaille avec des images petites et simples. Ainsi, pour les substrats flexibles, LDI a une grande capacité à faire face aux variations dimensionnelles. Cette adaptabilité signifie que vous pouvez avoir un niveau de précision très élevé, en particulier lorsque vous travaillez avec des images de petite taille. circuits multicouches.
Amélioration de la précision de l'image dans le processus de formation de l'image
C'est grâce à LDI que vous pouvez obtenir un meilleur placement des lignes et des espaces. Cela signifie que tout modèle de circuit que vous développez devra être précis et approprié à tous égards. Alors que les outils photo conventionnels entraînent souvent des imprécisions lors du processus de transfert d'image, LDI garantit que l'alignement ne changera pas.
Idéal pour les images petites et basiques
Ces circuits sont idéaux pour les circuits petits et simples et constituent le type de circuits le plus utilisé. Si vous travaillez sur votre conception et avez besoin de créer un tracé petit et serré, LDI satisfera votre besoin de précision et de détail. Cette technologie permet d'obtenir des travaux très détaillés avec des lignes définies et des espaces ouverts.
Rentable
Avec LDI, vous n'avez pas besoin d'investir de l'argent dans des matériaux d'outils photo et leur espace de stockage. Cela facilite également le processus en le rendant très rapide et plus simple par rapport à la manière manuelle d'utiliser le système manuel conventionnel. Cela permet non seulement de réduire les coûts, mais aussi d'améliorer la valeur de vos opérations. Le processus comporte moins d'étapes. Vous pouvez vous concentrer davantage sur la conception des circuits à moindre coût.
Rendement et fiabilité améliorés
Ce processus d'imagerie est très contrôlé et spécifique et permet de former des circuits avec moins de défauts. Cette haute précision minimise la production de cartes défectueuses et augmente donc le nombre de cartes de bonne qualité produites au cours du processus de production. Ainsi, si les PCB sont fabriqués avec une telle précision, la fiabilité de l'ensemble du dispositif électronique est améliorée.
Inconvénients de LDI
Voyons maintenant quelques-uns des inconvénients de l’utilisation de la technologie LDI dans la fabrication du PCB.
Technologie nouvelle et émergente
Il s'agit d'un processus relativement nouveau dans la production de PCB. Parfois, à mesure que la technologie progresse, vous pouvez être confronté à des tâches ardues au cours du processus de production. Il s'agit d'un processus dynamique qui nécessite beaucoup d'attention et d'expérience. C'est pourquoi il est nécessaire de coopérer avec un fabricant comme PCBTok qui a de l'expérience dans la technologie LDI.
Coût plus élevé que la photolithographie
L'imagerie directe par laser (LDI) présente l'inconvénient d'être plus coûteuse que la photolithographie conventionnelle. Il convient de souligner que l'utilisation de LDI pour la production de vos PCB peut avoir un impact sur vos dépenses, car les coûts sont plus élevés. Cette technologie nécessite également un équipement et une méthode spéciaux qui augmenteront le coût de l'ensemble du processus.
Processus relativement lent
Cette technologie est un processus lent par rapport aux autres procédés d'imagerie. Bien que la LDI offre une grande précision en termes de mesure, cette grande précision est généralement associée à un temps de calcul plus long.
Peut entraver la création d'images haute résolution
Vous ne pouvez pas développer de circuits très détaillés à l'aide de cet outil. LDI ne vous offre pas toujours le niveau de détail dont vous avez besoin. Cependant, pour les images complexes, cette technologie a encore du mal à fournir les meilleurs résultats comme c'est le cas pour les images simples.
Le contrôle de la profondeur de gravure comme problème
Avec cette technologie, vous pouvez rencontrer des problèmes pour contrôler la profondeur de gravure sur vos PCB. Ce défi signifie qu'il est possible de travailler sur plusieurs passes afin d'obtenir la bonne profondeur de gravure. Chaque passe suivante prend plus de temps et diminue votre productivité, ce qui n'est pas une bonne chose.
Images positives et négatives dans LDI
Identifions les différences entre ces deux images en imagerie directe laser.
Image positive
Dans le système LDI, l'image positive est produite en utilisant une lumière UV sur les zones où vous souhaitez conserver le cuivre. Cela signifie que lorsque cette lumière est exposée à la résine photosensible, elle devient plus facile à développer par la solution révélatrice. Les zones qui ont été exposées à la lumière UV sont éliminées. Ce qui reste est une image exacte du dessin.
Image négative
Dans le procédé LDI, l'image négative est créée en exposant la lumière UV sur les zones qui nécessitent du cuivre. Les zones exposées deviennent rigides et se transforment en polymère et ne sont donc pas dissoutes par la solution révélatrice. Les zones non exposées sont éliminées, ce qui vous laisse une image miroir de votre dessin. Le cuivre que vous souhaitez conserver intact sera fixé en position. Vous obtiendrez un motif propre et bien défini.
Applications et impact du LDI dans divers types de PCB
Examinons les différentes utilisations et les effets que la technologie d’imagerie directe laser a apportés à différents types de PCB.
Production en petites séries et prototypes
Vous n'avez pas besoin de passer par le processus d'utilisation d'outils photo physiques. Cela prendrait du temps. LDI réduit également les coûts en supprimant le besoin de masques photo coûteux et est bien adapté au développement de produits spécialisés ou prototypes de PCB.
PCB flexibles et rigides
LDI est capable de s'adapter aux variations de la flexible substrats en raison de sa mise au point en temps réel. Cela permet d'obtenir une exposition uniforme, ce qui est très important pour créer différents motifs sans endommager la pièce de matériau. Il a également une grande capacité à donner une imagerie fine, ce qui est important pour concevoir des motifs complexes sur des substrats flexibles. De plus, lorsqu'il s'agit de conceptions rigides-flexibles, LDI est en mesure d'obtenir un contrôle qualité et de produire des résultats de qualité similaires quel que soit le matériau du substrat.
PCB HDI
Cette technologie permet la formation de microvia Ce qui est crucial pour la connexion de différentes couches. Grâce à sa haute précision, LDI est capable de réaliser des formes complexes et a la capacité de créer des motifs fins et spatiaux de 25 μm et moins. Cette densité de routage accrue est idéale pour les schémas de circuits complexes comme le montre la disposition de circuit ci-dessus. De plus, LDI fournit un alignement précis couche à couche, ce qui est très important dans la production de PCB avec au moins dix couches. Cette capacité garantit que la tolérance d'alignement est bien maintenue à la norme requise.
RF et micro-ondes PCB
Étant donné que les largeurs de ligne doivent être identiques pour les circuits à impédance contrôlée, le LDI est crucial. La possibilité de créer des formes d'antenne complexes grâce à ce degré de contrôle améliore la PCB RF Performances. LDI est idéal pour les substrats en PTFE. Il fournira la meilleure reproduction d'image sur n'importe quel substrat.
Fond de panier et PCB grand format
L'imagerie directe par laser (LDI) se caractérise par une haute précision qui peut être obtenue sur des panneaux de grande taille. Une telle précision est particulièrement importante pour les applications de fond de panier dans les télécommunications et les centres de données. Les systèmes LDI peuvent traiter des substrats épais jusqu'à 8 mm. Il vous permet également de combiner différentes technologies sur une seule carte tout en prenant en charge différentes tailles et densités de fonctionnalités.
Emballage et interposeurs
Il facilite la ligne et l'espace, ce qui est très important pour l'imagerie sur Substrats PCB. Il vous aide à créer les trous et les connexions appropriés, ainsi qu'à insérer les composants intégrés dans le PCB. Afin de créer une interconnexion haute densité dans les boîtiers de semi-conducteurs modernes, le LDI est également largement utilisé dans les boîtiers au niveau des plaquettes.
Quand utiliser l’imagerie directe laser (LDI) ?
Aujourd'hui PCB multicouches Les largeurs de trace requises sont de 0 mm (0.075 mil), mais la photolithographie conventionnelle a du mal à produire des structures de moins de 3 mm (0 mil). Pour les traces et les espaces de circuits imprimés plus petits que cela, la LDI est recommandée. La LDI est désormais devenue extrêmement critique pour la fabrication de circuits imprimés rigides, flexibles et rigides-flexibles à lignes fines et ultra fines. Ce type de matériau a une largeur de trace très fine de 127 mm (5 mil), la LDI est connue pour être la technique d'imagerie la plus efficace. Ainsi, la LDI contribue à répondre au besoin croissant de circuits imprimés multicouches et de HDI à mesure que les appareils électroniques deviennent plus sophistiqués.
LDI en comparaison avec la photolithographie traditionnelle en termes de délais de production ?
Vous vous êtes probablement demandé en quoi la LDI diffère de la photolithographie standard en termes de délais de production. En raison de l'absence de masques physiques, vous pouvez donc vous attendre à ce que la LDI améliore considérablement la vitesse de prototypage et minimise le temps de production. Cela rend la conception flexible et permet d'effectuer des changements et des modifications rapides. Bien que la LDI utilise toujours une résine photosensible, elle le fait avec un nouveau type qui est utilisé dans l'impression laser, ce qui la rend très sensible. Vous pouvez facilement passer de la phase de conception à la phase de mise en œuvre.
Conclusion
Par conséquent, les avantages et les utilisations de l'imagerie directe au laser (LDI) dans la production de PCB ont été discutés. Nous avons également comparé ses performances dans les interconnexions à haute densité, les PCB flexibles et dans la fabrication rapide prototypageDe plus, nous nous sommes concentrés sur le moment où appliquer la LDI et avons montré qu’elle est plus rapide que la photolithographie.