CN110605481A - 一种fpc线路的激光制作系统及激光制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种FPC线路的激光制作系统及激光制作方法，涉及电路板加工领域，包括激光加工系统、激光涂覆系统、铜源供给模组、精密夹具和PC模块，所述激光加工系统包括依次固定连接的激光器、分光模组、反射镜和第一聚集模组，所述激光涂覆系统包括依次固定连接的激光器、分光模组和第二聚集模组，其中激光加工系统与激光涂覆系统共用激光器和分光模组，所述精密夹具套设在板材上，且所述精密夹具相对板材可沿x、y方向平行移动、沿u、i方向旋转移动，该系统的加工激光束与涂覆激光束由同一激光器产生，简化了在线检测系统的结构，减少了激光器以及相关光学元件的数量，降低系统成本。
Description
技术领域
本发明涉及电路板加工领域，具体涉及一种FPC线路的激光制作系统及激光制作方法。
背景技术
柔性印制电路板（FPC）可弯曲灵活度高，迎合了电子产品的轻薄化、灵活化趋势，正逐渐取代硬板，成为电子设备中的主要连接配件。 FPC广泛应用于航空航天、消费电子、汽车、工控、医疗等各个领域。
随着FPC高密度化、高集成化趋势的发展，所需制作线路的尺寸以及间距越来越小，对精度要求越来越高。
传统的FPC制造流程工序冗杂、环境友好性差，且存在一定的工艺缺陷，需要后续的处理工艺（例如显影、化学蚀刻）进行弥补，成本高、耗时长，不能适应FPC封装结构复杂化、高密度化要求及线路布线精细化、高密度化要求的提高。
激光加工分辨率高、热影响小且对材料无选择性，是微细加工的重要手段。通过调整激光的参数，可以实现材料的去除、熔化、涂覆等。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种FPC线路的激光制作系统，该系统简化了在线检测系统的结构，减少激光器以及相关光学元件的数量，降低系统成本。
本发明的另一目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种FPC线路的激光制作方法，该制作方法提高了工艺制作的环境友好性，提高了FPC线路制作的质量，降低成品不良率。
本发明的目的通过以下技术方案实现：提供一种FPC线路的激光制作系统，包括激光加工系统、激光涂覆系统、铜源供给模组、精密夹具和PC模块，所述激光加工系统包括依次固定连接的激光器、分光模组、反射镜和第一聚集模组，所述激光涂覆系统包括依次固定连接的激光器、分光模组和第二聚集模组，其中激光加工系统与激光涂覆系统共用激光器和分光模组，所述PC模块通过信号线与所述铜源供给模组连接，所述激光加工系统、激光涂覆系统、PC模块和铜源供给模组均位于精密夹具的同一侧，所述精密夹具套设在板材上，且所述精密夹具相对板材可沿x、y方向平行移动、沿u、i方向旋转移动。
其中，所述精密夹具沿u方向进行角度调节，调节角度为0～45°，所述精密夹具沿i方向旋转，旋转角度为0～360°，旋转速度为0～500rpm。
另外，还提供一种FPC线路的激光制作方法，将工件置于如上所述的系统上进行制作，制作方法包括以下步骤：
S1：将加工板材安装于精密夹具上，并调整好夹具相对位置；
S2：激光器产生激光束，经过分光模组分光并调节输出参数后输出加工激光束与涂覆激光束；
S3：加工激光束根据PC模块输出的轨迹，通过聚焦模组进行FPC线路的加工；
S4：铜源供给模组根据PC模块输出的轨迹沿着FPC线路供给所需铜源；
S5：涂覆激光束通过聚焦模组，沿着FPC线路对铜源进行实时涂覆；
S6：FPC线路铜的涂覆情况通过铜源供给模组实时传回PC模块；
S7：PC模块根据FPC线路铜的涂覆情况，控制铜源供给模组与涂覆激光束进行FPC线路的镀铜修整。
其中，在步骤S1中，所述精密夹具可沿x、y方向平行移动，同时可以沿u、i方向的旋转运动；精密夹具沿u方向进行角度调节，调节角度为0～45°，同时可以沿i方向旋转，旋转角度为0～360°，旋转速度为0～500rpm。
其中，在步骤S2中，所述分光模组具备分光、调整加工激光束与涂覆激光束输出功率的作用，所述加工激光束输出功率与涂覆激光束输出功率之间的调节在功率调节范围内相互独立；所述激光的波长为355nm～10.6μm，脉冲宽度为0～200ns，输出能量功率为0～100W，重复频率为2～150kHz，离焦量为-3～3mm。
其中，在步骤S3、S4、S5中，所述加工激光束、铜源供给模组、涂覆激光束可通过互锁，实现同一轨迹的运动，也可实现各自独立的运动。
其中，在步骤S4中，所述铜源供给模组可提供纯铜、铜的各类复合物、铜的电解液与还原剂、氧化铜与还原剂混合薄膜。
其中，在步骤S5中，所述涂覆激光束进行涂覆的方式为同心圆填充或螺旋线填充。
其中，在步骤S6中，所述铜源供给模组的检测方法包括CCD检测、射线检测或激光检测。
其中，在步骤S7中，所述镀铜修整包括FPC线路镀铜过少的重新涂覆以及镀铜过多的铜去除。
相对于现有技术，该FPC线路的激光制作系统的有益效果：该系统的加工激光束与涂覆激光束由同一激光器产生，简化了在线检测系统的结构，减少了激光器以及相关光学元件的数量，降低系统成本。
相对于现有技术，本发明的制作方法的有益效果：1）利用激光进行FPC线路的同步刻蚀与镀铜，避免了传统制备中化学药剂等的使用，提高了环境友好性；2）对FPC线路铜的涂覆情况进行实时监测反馈并修正，提高了FPC线路制作的质量，降低了成品不良率。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明实施例1中板材的加工示意图；
图3是本发明实施例2中板材的示意图；
图4是本发明实施例2中镀铜的修整工作示意图；
图5是本发明实施例2中板材修整好的的示意图；
图6是本发明实施例3中板材的示意图；
图7是本发明实施例3中去铜的修整工作示意图；
图8是本发明实施例3中板材修整好的示意图；
图中，1-激光器、2-激光束、21-加工激光束、22-涂覆激光束、3-分光模组、4-反射镜、51-第一聚焦模组、52-第二聚集模组、6-精密夹具、7-板材、71-异形孔、72-线路、73-圆孔、74-线路，75-圆孔、731-短路的缺陷、741-开路的缺陷、8-铜源、9-铜源供给模组、10-信号线、11-PC模块。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1：
如图1和图2所示，将所需加工FPC板材7的线路信息输入PC模块11，装夹好板材7（偏转角度为0，水平装夹），激光器1输出波长为355nm、脉冲宽度为50ns、功率为20W、重复频率为100kHz的激光束2，经过分光模组3分为波长为355nm、脉冲宽度为50ns、功率为12W、重复频率为100kHz的加工激光束21以及波长为355nm、脉冲宽度为50ns、功率为3W、重复频率为100kHz的涂覆激光束22，加工激光束21经过第一聚集模组51在板材7上依次完成异形孔71，线路72、圆孔73、线路74，圆孔75的加工，与此同时，PC模块11通过信号线10连接铜源供给模组9，控制铜源供给模组9供给纯铜粉8，在涂覆激光束22经过第二聚集模组52的作用下，依次完成异形孔71，线路72、圆孔73、线路74，圆孔75的镀铜工作。
实施例2：
如图3所示，铜源供给模组9检测出已加工板材7上面的线路74处存在开路的缺陷741，将信息反馈给PC模块11，PC模块11调整激光器1输出波长为355nm、脉冲宽度为50ns、功率为3W、重复频率为100kHz的激光束2，经过分光模组3分为波长为355nm、脉冲宽度为50ns、功率为0W、重复频率为100kHz的加工激光束21以及波长为355nm、脉冲宽度为50ns、功率为3W、重复频率为100kHz的涂覆激光束22。如图4所示，铜源供给模组9供给纯铜粉8，在涂覆激光束22经过第二聚集模组52的作用下，完成线路74镀铜的修整工作，如图5所示，线路74已完成镀铜。
实施例3：
如图6所示，铜源供给模组9检测出已加工板材7上面的线路74处存在短路的缺陷731，将信息反馈给PC模块11，PC模块11调整激光器1输出波长为1064nm、脉冲宽度为270fs、功率为5W、重复频率为100kHz的激光束2，经过分光模组3分为波长为1064nm、脉冲宽度为270fs、功率为0W、重复频率为100kHz的加工激光束21以及波长为1064nm、脉冲宽度为270fs、功率为5W、重复频率为100kHz的涂覆激光束22，如图7所示，涂覆激光束22在PC模块11的控制下，通过第二聚集模组52后，对短路的缺陷731的铜进行去除，如图8所示，完成线路74镀铜的修整工作。
通过以上3个实施例，实施例1实现板材的刻蚀及板材的镀铜，实施例2实现板材开路缺陷的镀铜修整，实施例3实现板材短路缺陷的去铜修整，从而可以看出，该发明简化了FPC线路制作的工艺步骤，利用激光进行FPC线路的同步刻蚀与镀铜，避免了传统制程中化学药剂等的使用，提高了环境友好性，对FPC线路铜的涂覆情况进行实时监测反馈并修正，提高了FPC线路制作的质量，降低成品不良率。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种FPC线路的激光制作系统，其特征在于：包括激光加工系统、激光涂覆系统、铜源供给模组、精密夹具和PC模块，所述激光加工系统包括依次固定连接的激光器、分光模组、反射镜和第一聚集模组，所述激光涂覆系统包括依次固定连接的激光器、分光模组和第二聚集模组，其中激光加工系统与激光涂覆系统共用激光器和分光模组，所述PC模块通过信号线与所述铜源供给模组连接，所述激光加工系统、激光涂覆系统、PC模块和铜源供给模组均位于精密夹具的同一侧，所述精密夹具套设在板材上，且所述精密夹具相对板材可沿x、y方向平行移动、沿u、i方向旋转移动。
2.根据权利要求1所述的一种FPC线路的激光制作系统，其特征在于：所述精密夹具沿u方向进行角度调节，调节角度为0～45°，所述精密夹具沿i方向旋转，旋转角度为0～360°，旋转速度为0～500rpm。
3.一种FPC线路的激光制作方法，其特征在于：将工件置于权利要求1或2所述的系统上进行制作，制作方法包括以下步骤：
S1：将加工板材安装于精密夹具上，并调整好夹具相对位置；
S2：激光器产生激光束，经过分光模组分光并调节输出参数后输出加工激光束与涂覆激光束；
S3：加工激光束根据PC模块输出的轨迹，通过聚焦模组进行FPC线路的加工；
S4：铜源供给模组根据PC模块输出的轨迹沿着FPC线路供给所需铜源；
S5：涂覆激光束通过聚焦模组，沿着FPC线路对铜源进行实时涂覆；
S6：FPC线路铜的涂覆情况通过铜源供给模组实时传回PC模块；
S7：PC模块根据FPC线路铜的涂覆情况，控制铜源供给模组与涂覆激光束进行FPC线路的镀铜修整。
4.根据权利要求3所述一种FPC线路的激光制作方法，其特征在于：在步骤S1中，所述精密夹具可沿x、y方向平行移动，同时可以沿u、i方向的旋转运动；精密夹具沿u方向进行角度调节，调节角度为0～45°，同时可以沿i方向旋转，旋转角度为0～360°，旋转速度为0～500rpm。
5.根据权利要求3所述一种FPC线路的激光制作方法，其特征在于：在步骤S2中，所述分光模组具备分光、调整加工激光束与涂覆激光束输出功率的作用，所述加工激光束输出功率与涂覆激光束输出功率之间的调节在功率调节范围内相互独立；所述激光的波长为355nm～10.6μm，脉冲宽度为0～200ns，输出能量功率为0～100W，重复频率为2～150kHz，离焦量为-3～3mm。
6.根据权利要求3所述一种FPC线路的激光制作方法，其特征在于：在步骤S3、S4、S5中，所述加工激光束、铜源供给模组、涂覆激光束可通过互锁，实现同一轨迹的运动，也可实现各自独立的运动。
7.根据权利要求3所述一种FPC线路的激光制作方法，其特征在于：在步骤S4中，所述铜源供给模组可提供纯铜、铜的各类复合物、铜的电解液与还原剂、氧化铜与还原剂混合薄膜。
8.根据权利要求3所述一种FPC线路的激光制作方法，其特征在于：在步骤S5中，所述涂覆激光束进行涂覆的方式为同心圆填充或螺旋线填充。
9.根据权利要求3所述一种FPC线路的激光制作方法，其特征在于：在步骤S6中，所述铜源供给模组的检测方法包括CCD检测、射线检测或激光检测。
10.根据权利要求3所述一种FPC线路的激光制作方法，其特征在于：在步骤S7中，所述镀铜修整包括FPC线路镀铜过少的重新涂覆以及镀铜过多的铜去除。
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