CN112809196A - 一种5g高频lcp材料外形切割方法 - Google Patents

一种5g高频lcp材料外形切割方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种5G高频LCP材料外形切割方法，包括以下步骤：制作切割专用治具：依据产品的切割图形，在治具上对应需要切割为产品的区域镂空形成镂空槽；治具安装：将切割专用治具固定在加工台上；待切割材料安装：将待切割材料固在治具上，所述加工台具有负压并通过所述镂空区吸附所述待切割材料；激光切割：对待切割材料位于镂空槽上方的部分，采用激光按照与所述切割图形对应的预定轨迹进行紫外皮秒激光切割。本发明提供了一种5G高频LCP材料外形切割方法，其能够有效避免炭黑和粘附废料，保证产品质量。

Description

一种5G高频LCP材料外形切割方法
技术领域
本发明属于PCB切割技术领域，具体涉及一种5G高频LCP材料外形切割方法。
背景技术
近几年来，FPC行业趋向于精密小型化发展，在5G时代热潮的推动下，传统的接触式切割方式已经无法满足高要求质量的外形切割要求；UV皮秒激光的“冷”光源无接触式切割，热影响区小，切割质量好，切割边缘整齐、光滑，可以很好的满足高精度低损失的外形加工要求。
现阶段激光切割主要采用二氧化碳激光，紫外纳秒激光，紫外皮秒激光切割。
二氧化碳激光加工主要是利用激光的热熔性，切割时产生熔化、汽化、焦化，加工效率高，主要加工简单外形切割。
紫外纳秒加工是破坏原子间的化学结合键，有部分热效率现象，可以进行复杂外形高精度切割，但是切割时的炭黑问题无法避免。
紫外皮秒激光切割，能量可以在很短时间内作用于小范围材料区域，瞬间高能量密度沉积使得电子吸收和运动方式发生改变，避免了激光线性吸收、能量转移和扩散的影响，从而皮秒激光切割后材料边缘与侧壁的炭黑并不明显。但是在切割LCP厚板(0.2mm-0.5mm)时，由于厚度的增加，切割到底层时，产生的废料排泄变的困难，会使得大量的喷溅物附着在切割材料的边缘和侧壁，导致该部分炭黑严重；在切通后排泄废料会喷溅到实心平台后又反粘到产品底部，影响产品质量。
因此，需要一种新的切割方法来对LCP材料进行切割，保证产品质量。
发明内容
为了解决现有的切割方法切割产品后存在炭黑、粘附废料的问题，本发明提供了一种5G高频LCP材料外形切割方法，其能够有效避免炭黑和粘附废料，保证产品质量。
本发明采用了以下技术方案：
一种5G高频LCP材料外形切割方法，包括以下步骤：
制作切割专用治具：依据产品的切割图形，在治具上对应需要切割为产品的区域镂空形成镂空槽；
治具安装：将切割专用治具固定在加工台上；
待切割材料安装：将待切割材料固在治具上，所述加工台具有负压并通过所述镂空区吸附所述待切割材料；
激光切割：对待切割材料位于镂空槽上方的部分，采用激光按照与所述切割图形对应的预定轨迹进行紫外皮秒激光切割。
作为本发明技术方案的进一步改进，在所述激光切割步骤中包括第一切割和第二切割；所述第一切割中，采用15-20W的功率按照第一预定轨迹对所述待切割材料进行加工，并重复若干次；所述第二切割中，在第一切割完成后，采用5-10W的功率按照第二预定轨迹对所述待切割材料进行加工，并重复若干次，直至切割完成；所述第二切割的振镜扫描速度大于所述第一切割的振镜扫描速度。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述第一切割的振镜扫描速度设置为1200mm/s-1500mm/s。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述第一切割的重复次数为20-25次。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述第二切割的振镜扫描速度设置为1800mm/s-2500mm/s。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述第二切割的重复次数为30-50次。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述第一切割和/或所述第二切割中，Z轴高度设置为0，光路处于正焦状态，所述第一预定轨迹与所述第二预定轨迹之间间距3-5um，且第二预定轨迹靠近废料区。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述激光切割步骤中，采用的短脉冲激光器的波长小于400nm，单脉冲能量小于20μJ，短脉冲激光器的重复频率为700KHZ-1200KHZ。
作为本发明技术方案的进一步改进，还包括以下步骤：
产品检测：将切割下来的产品进行金相显微镜观察、拍照与测量。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述待切割材料包括由下往上、依次叠层设置的第一EMI层、第一LCP层、第一AD层、第二LCP层、第二AD层、第三LCP层和第二EMI层。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的5G高频LCP材料外形切割方法中，采用紫外皮秒激光切割进行切割，同时采用了切割专用治具，由于切割专用治具上对应需要切割为产品的区域镂空形成镂空槽，因此在进行切割时，切割的部分的下方是空的，对产品上层切割时，产生的废料可直接飞溅出去，当切割到达待切割材料底层时候，加工台的负压产生的吸力对于该切割部分形成一个辅助作用，有助于待切割材料底层的切割切穿，切穿后继续切割喷溅出来的废料直接排到镂空槽里，不会使得大量的喷溅物附着在切割的侧壁，避免产生炭黑，同时镂空槽也可以起到缓冲作用，避免了排泄废料喷溅到实心的加工平台后又反粘到产品底部，保证产品质量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：
图1是本发明的流体图；
图2是本发明的切割专用治具的局部示意图；
图3是本发明的待切割材料的剖面图；
图4是第一预定轨迹和第二预定轨迹的示意图。
附图标记：
1-切割专用治具；11-镂空槽；2-待切割材料；21-产品；22-废料区；3-第一预定轨迹；4-第二预定轨迹。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
参照图1至图4，一种5G高频LCP材料外形切割方法，其流程图如图1所示，包括以下步骤：
S1、制作切割专用治具1：首先进行治具铣版资料的制作，根据切割图形的资料，定义治具资料内容，需要切割的部分需要镂空成槽，接着铣板房根据设计后的资料使用机械铣床加工出相应的切割专用治具1，即该切割专业治具上具有镂空槽11，且镂空槽11的形状、位置与待切割的区域相匹配，如图2所示为该切割专用治具1和其上设置的镂空槽11；
S2、治具安装：将切割专用治具1放到皮秒激光切割机台的加工台上，并用美工胶进行固定；
S3、待切割材料安装：将待切割材料2与治具对位好并固在治具上，所述加工台具有负压并通过所述镂空区吸附所述待切割材料2；具体地，如图3所示，所述待切割材料2包括由下往上、依次叠层设置的第一EMI层、第一LCP层、第一AD层、第二LCP层、第二AD层、第三LCP层和第二EMI层，图3中，右侧为材料层的名称，左侧为对应的材料层的厚度。
S4、激光切割：对待切割材料2位于镂空槽11上方的部分，采用激光按照与所述切割图形对应的预定轨迹进行紫外皮秒激光切割。所述预定轨迹是按照产品21的切割形状预先设置的激光行走路径。在这里，分为两步切割，依次是第一切割和第二切割。经过切割后，原来的待切割材料2分为切割下来的产品21和废料区22。
所述第一切割中，采用15-20W的功率按照第一预定轨迹3对所述待切割材料2进行加工，并重复若干次，例如所述第一切割的重复次数为20-25次。
所述第二切割中，在第一切割完成后，采用5-10W的功率按照第二预定轨4迹对所述待切割材料2进行加工，并重复若干次，直至切割完成，例如所述第二切割的重复次数为30-50次。
所述第二切割的振镜扫描速度大于所述第一切割的振镜扫描速度，在实际的实施例中，所述第一切割的振镜扫描速度设置为1200mm/s-1500mm/s，所述第二切割的振镜扫描速度设置为1800mm/s-2500mm/s。
由以上可知，第一切割功率高速度慢，第二切割功率低速度快，也可分别称为高功率切割和高速切割。
此外，所述第一切割和/或所述第二切割中，Z轴高度设置为0，光路处于正焦状态，所述第一预定轨迹3与所述第二预定轨4迹之间间距3-5um，且第二预定轨迹靠近废料区22。采用的短脉冲激光器的波长小于400nm，单脉冲能量小于20μJ，短脉冲激光器的重复频率为700KHZ-1200KHZ。
S5、产品检测：将切割下来的产品21进行金相显微镜观察、拍照与测量，确认是否存在炭黑和粘附废料。
此发明的方法，使用了皮秒激光切割设备，配合切割专用治具1的使用，基于空间错位分层切割的方法进行切割，切割时候采用2条切割线条，一条切割线条使用大功率参数进行快速切割，主要目的是加快加工效率，另外一条切割线则使用低功率、高速度参数进行切割清洗，使用此方法切割LCP厚板(0.2mm-0.5mm)，可以得到切割质量很好的产品21，侧壁碳化不明显。需要说明的是，激光的通断及多棱镜系统的扫描范围、扫描轨迹和均由计算机程序控制和加工文件设定。
通过切割专用治具1的配套使用，激光切割后，可以得到整体较好的切割外形，主要是由于切割时候分为两部分进行，第一部分是材料上层的加工切割，切割后的废料可以从上部喷溅排出，随着切割深度的增加，切割难度也在逐渐增加，主要是采用激光线条非接触式加工，废料的排泄逐渐变的困难，若底部有镂空槽11设计，当切割到达材料底层时候，加工台的吸力对于该切割部分形成一个辅助作用，有助于待切割材料2底层的切割切穿，切穿后继续切割喷溅出来的废料直接排到镂空槽11里，不会使得大量的喷溅物附着在切割的侧壁，同时也可以起到缓冲作用，避免了排泄废料喷溅到实心平台后又反粘到产品底部。若没有使用激光切割专用治具1，按照上述技术方案加工后，可以有效改善切割边缘与侧壁的炭黑情况，但是如果切割路径碰到加工台面上实心连接部分，在该区域切割到最底层时候，由于底部没有镂空设计，无法进行底部排泄，会导致该部分的碳黑严重。
本发明所述的5G高频LCP材料外形切割方法的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种5G高频LCP材料外形切割方法，其特征在于，包括以下步骤：
制作切割专用治具：依据产品的切割图形，在治具上对应需要切割为产品的区域镂空形成镂空槽；
治具安装：将切割专用治具固定在加工台上；
待切割材料安装：将待切割材料固在治具上，所述加工台具有负压并通过所述镂空区吸附所述待切割材料；
激光切割：对待切割材料位于镂空槽上方的部分，采用激光按照与所述切割图形对应的预定轨迹进行紫外皮秒激光切割。
2.根据权利要求1所述的5G高频LCP材料外形切割方法，其特征在于：在所述激光切割步骤中包括第一切割和第二切割；所述第一切割中，采用15-20W的功率按照第一预定轨迹对所述待切割材料进行加工，并重复若干次；所述第二切割中，在第一切割完成后，采用5-10W的功率按照第二预定轨迹对所述待切割材料进行加工，并重复若干次，直至切割完成；所述第二切割的振镜扫描速度大于所述第一切割的振镜扫描速度。
3.根据权利要求2所述的5G高频LCP材料外形切割方法，其特征在于：所述第一切割的振镜扫描速度设置为1200mm/s-1500mm/s。
4.根据权利要求3所述的5G高频LCP材料外形切割方法，其特征在于：所述第一切割的重复次数为20-25次。
5.根据权利要求2所述的5G高频LCP材料外形切割方法，其特征在于：所述第二切割的振镜扫描速度设置为1800mm/s-2500mm/s。
6.根据权利要求5所述的5G高频LCP材料外形切割方法，其特征在于：所述第二切割的重复次数为30-50次。
7.根据权利要求2所述的5G高频LCP材料外形切割方法，其特征在于：所述第一切割和/或所述第二切割中，Z轴高度设置为0，光路处于正焦状态，所述第一预定轨迹与所述第二预定轨迹之间间距3-5um，且第二预定轨迹靠近废料区。
8.根据权利要求1所述的5G高频LCP材料外形切割方法，其特征在于：所述激光切割步骤中，采用的短脉冲激光器的波长小于400nm，单脉冲能量小于20μJ，短脉冲激光器的重复频率为700KHZ-1200KHZ。
9.根据权利要求1所述的5G高频LCP材料外形切割方法，其特征在于：还包括以下步骤：
产品检测：将切割下来的产品进行金相显微镜观察、拍照与测量。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的5G高频LCP材料外形切割方法，其特征在于：所述待切割材料包括由下往上、依次叠层设置的第一EMI层、第一LCP层、第一AD层、第二LCP层、第二AD层、第三LCP层和第二EMI层。
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