在電子制造領(lǐng)域，FPC覆蓋膜切割正從傳統(tǒng)的模切工藝轉(zhuǎn)向高精度激光切割，其中皮秒激光技術(shù)以其超快脈沖和冷加工特性，正成為實現(xiàn)無毛刺、微熱影響區(qū)切割的關(guān)鍵技術(shù)。

隨著電子產(chǎn)品向輕量化、高密度化和小型化發(fā)展，柔性電路板（FPC）的應(yīng)用日益廣泛。作為FPC關(guān)鍵保護層的聚酰亞胺（PI）覆蓋膜，其加工質(zhì)量直接影響電路板的性能和可靠性。

傳統(tǒng)的模切工藝存在加工精度低、制造成本高的問題，已難以滿足高密度電路設(shè)計的要求。紫外激光和皮秒激光技術(shù)的出現(xiàn)，為FPC覆蓋膜切割帶來了革命性的進(jìn)步。


01 激光切割技術(shù)的飛躍

FPC覆蓋膜激光切割技術(shù)利用高能量激光束與物質(zhì)相互作用的特性，實現(xiàn)對聚酰亞胺（PI）覆蓋膜的精密切割。

與傳統(tǒng)模切工藝相比，激光切割具有無接觸加工、無需昂貴模具、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢。聚焦后的激光光斑可僅有十幾微米，能夠滿足高精度切割的加工需求。

紫外激光技術(shù)在過去幾年中不斷突破應(yīng)用市場，成為FPC切割的理想工具。而皮秒激光技術(shù)的出現(xiàn)，更是將FPC覆蓋膜切割質(zhì)量提升到了新高度。

02 皮秒激光技術(shù)的核心優(yōu)勢

皮秒激光器采用超快激光技術(shù)，其脈沖寬度小于10ps（皮秒），這個時間尺度遠(yuǎn)低于納秒激光器。

極短的脈沖寬度帶來了兩個關(guān)鍵優(yōu)勢：一是炭化范圍極小，基本看不到炭化現(xiàn)象；二是加工面更加精細(xì)光滑，綜合加工精度高達(dá)±20μm。

與納秒激光相比，皮秒激光具有更短的脈沖寬度和更高的峰值功率，能夠?qū)崿F(xiàn)真正的冷加工，基本無炭化，逐步成為主流選擇。

研究表明，當(dāng)PI材料溫度高于600℃時，N和O兩種元素的比例會不斷減小，最終材料中主要以C元素為主，即材料發(fā)生碳化。碳化的材料極易造成線路間的微短路，給產(chǎn)品維修檢測帶來很大困難。

03 技術(shù)參數(shù)實現(xiàn)突破

現(xiàn)代皮秒激光切割系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了驚人的技術(shù)指標(biāo)：熱影響區(qū)（HAZ）控制在5μm以下，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)納秒激光的10μm熱影響區(qū)；

切割速度高達(dá)5000mm/s，大大提升了加工效率；定位精度達(dá)到±3um，重復(fù)精度±1um，確保了切割的一致性。

皮秒激光的重復(fù)頻率非常高，可達(dá)兆赫茲，這大幅度提升了加工效率。雙臺面設(shè)計實現(xiàn)了零上下料時間，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。

04 無毛刺切割的技術(shù)原理

皮秒激光器實現(xiàn)無毛刺切割的核心在于其獨特的工作機制。

紫外激光波長為355nm，單光子能量約為3.5EV，略高于PI材料中C-C鍵和C-N鍵的化學(xué)鍵鍵能（約為3.4EV）。當(dāng)該波長的紫外激光作用在材料上時，可直接將這些化學(xué)鍵打斷，這是紫外激光能夠切割PI材料的原理。

皮秒激光脈沖寬度僅10^-12S，大大減小了激光加工材料時的熱擴散距離，降低了對材料的熱損傷。同時，脈沖寬度變窄使激光單脈沖峰值功率成倍增加，提升了激光加工材料的能力。

05 實際應(yīng)用效果驗證

實驗驗證表明，皮秒光纖激光器在0.5mil厚度的PI覆蓋膜上切割3mm*3mm方孔后，PI覆蓋膜切割邊緣平整，下層環(huán)氧樹酯以及PI材料本身未見有碳化現(xiàn)象。

在更高要求的0.5mil厚PI覆蓋膜上切割128PIN QFP IC的試驗中（PIN寬0.3mm，PIN間距0.2mm），切割后PI材料仍保持很好的平整度。

經(jīng)測量，切割后的PIN間距離為0.203mm，未有材料收縮現(xiàn)象；切口邊緣平整，無碳化不良。這證明皮秒光纖激光器具備在PI覆蓋膜上加工高密度孔的能力。

06 經(jīng)濟效益顯著提升

皮秒激光切割技術(shù)不僅提升了加工質(zhì)量，還帶來了顯著的經(jīng)濟效益。

與傳統(tǒng)模切方式相比，激光切割可省去高額的模具費用，產(chǎn)品合格率高，能夠大大降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

激光采用的是無接觸式加工，如激光光源的選型以及工藝方法得當(dāng)，不會對加工材料造成如模切方式產(chǎn)生的拉伸變形、壓傷等損傷。

隨著電子電路設(shè)計向小型化和高密度化發(fā)展，傳統(tǒng)的模切方式已日漸不能滿足設(shè)計的要求。皮秒激光切割技術(shù)的經(jīng)濟性和技術(shù)優(yōu)勢將使其成為主流選擇。

07 技術(shù)發(fā)展未來展望

FPC覆蓋膜激光切割技術(shù)正在向更高精度、更高效率方向發(fā)展。

卷對卷覆蓋膜激光切割系統(tǒng)的出現(xiàn)，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。這種系統(tǒng)包括控制器、激光器、光學(xué)耦合系統(tǒng)組件、掃描振鏡、場鏡、卷輥組件以及傳輸裝置和真空吸附轉(zhuǎn)移裝置。

通過控制器控制激光器開關(guān)及調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，并控制掃描振鏡偏轉(zhuǎn)使激光束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，從而在覆蓋膜上切出對應(yīng)的圖形。真空吸附轉(zhuǎn)移裝置可以對加工完成的物料進(jìn)行及時轉(zhuǎn)移，提高工作效率。

未來，隨著激光技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，F(xiàn)PC覆蓋膜切割將實現(xiàn)更小的熱影響區(qū)、更快的切割速度和更低的加工成本。