Gia Công Vi Mạch PCB & Màng FPC Bằng Tia Laser UV

(Website tài trợ bởi: cong tu dong)

Yêu cầu thu nhỏ kích thước (Miniaturization) trong ngành công nghiệp điện tử chính xác và bán dẫn đã đẩy các phương pháp gia công cơ học hay in ấn truyền thống vào ngõ cụt. Khi mật độ linh kiện trên bo mạch ngày càng dày đặc, việc khắc các chuỗi ký tự định danh, mã ma trận DataMatrix 2D kích thước dưới 1mm x 1mm lên bề mặt vỏ chip IC, cảm biến hay bảng mạch in dẻo (FPC) đòi hỏi độ chính xác hình học tuyệt đối đến từng micromet. Trong quá trình kỹ sư Golden Micron xử lý bản vẽ và giải pháp gia công cho các nhà máy điện tử FDI, công nghệ khắc lạnh bằng bước sóng cực tím 355nm chính là tiêu chuẩn kỹ thuật không thể thay thế để giải quyết bài toán gia công vi mô (Micro-machining) mà không làm suy giảm hiệu năng mạch điện.

Yêu cầu khắt khe về độ sai số định vị (≤0.005mm) trong gia công linh kiện vi điện tử
Trong dây chuyền sản xuất bo mạch SMT và đóng gói linh kiện bán dẫn, không gian dành cho việc đánh dấu định danh thường chỉ là một khoảng trống siêu nhỏ nằm xen kẽ giữa các chân tiếp xúc (pad) kim loại hoặc đường mạch đồng:

​

• Độ chính xác lặp lại (Repeatability)
• Kích thước điểm hội tụ cực tiểu

Quy trình bóc tách màng phủ polymer trên bảng mạch PCB mạch dẻo (FPC) mà không phạm vào lớp đồng
Màng mạch in dẻo (Flexible Printed Circuit - FPC) cấu tạo từ các lớp màng Polyimide (PI) hoặc Polyester (PET) siêu mỏng ép dính với lớp lá đồng dẫn điện có độ dày chỉ từ 12 micromet đến 35 micromet. Khi cần bóc tách lớp màng phủ cách điện (Coverlay) để mở điểm hàn hoặc khắc mã serial:

​

• Hiện tượng nguy hiểm khi dùng nguồn nhiệt
• Cơ chế quang hóa bóc tách lớp chọn lọc
• Bảo toàn bề mặt dẫn điện

Tối ưu năng lượng xung đơn (Single pulse energy) để khắc QR code siêu nhỏ lên chip silicon
Việc đánh dấu mã định danh chống hàng giả trực tiếp lên lớp vỏ nhựa Epoxy (EMC) của vi mạch tích hợp (IC) hoặc bề mặt tấm Wafer silicon đòi hỏi sự tính toán chuẩn xác về năng lượng của từng phát bắn xung laser:

​

• Kiểm soát mật độ năng lượng đỉnh
• Tạo độ tương phản màu quang hóa
• Độ phân giải mã DataMatrix

Tích hợp hệ thống nhận diện quang học (Vision Camera CCD) đồng bộ vào máy khắc laser uv để tự động bắt điểm bù sai số
Khi phôi linh kiện điện tử được cấp vào bàn làm việc theo dạng khay (JIG) hoặc dải cuộn (Reel-to-reel), sai số gá đặt cơ khí là điều không thể tránh khỏi. Việc thợ máy tự căn chỉnh phôi bằng mắt thủ công là điều hoàn toàn bất khả thi đối với các chi tiết vi mô.

Hệ thống định vị thị giác đồng trục (Coaxial Vision Camera CCD) gắn xuyên qua thấu kính quang học là module nâng cấp bắt buộc. Camera độ phân giải cao sẽ tự động chụp ảnh bề mặt phôi trong thời gian thực, thuật toán phần mềm xử lý ảnh sẽ nhận diện các điểm mốc đánh dấu (Fiducial Mark) trên bo mạch PCB để tính toán góc xoay (Theta) và độ dịch chuyển tọa độ (X, Y). Tín hiệu bù trừ sai số được gửi trực tiếp đến bo mạch điều khiển của máy khắc laser uv, giúp đầu quét Galvo tự động xoay và bù tọa độ bắn tia chính xác 100% vào vị trí quy định trong thời gian dưới 0.1 giây.

Gia công vi mô trong ngành bán dẫn và điện tử chính xác đòi hỏi sự kết hợp hoàn hảo giữa cơ chế quang hóa bước sóng ngắn 355nm, hệ thống điều khiển xung nano-giây và công nghệ nhận diện thị giác tự động. Việc làm chủ dung sai cấp độ micromet không chỉ loại bỏ tỷ lệ phế phẩm trên các dòng bo mạch đắt tiền mà còn giúp các xưởng phụ trợ đáp ứng trọn vẹn tiêu chuẩn kiểm định khắt khe của các tập đoàn công nghệ toàn cầu.

Đối với các kỹ sư đang gặp trở ngại khi khắc mã định danh trên các bề mặt phôi siêu bóng như gốm bán dẫn Alumina hay màng phim cách điện PET, việc cân chỉnh độ rộng xung kết hợp kỹ thuật quét vệt tia lệch tâm sẽ mang lại độ tương phản quang học tối ưu. Giải pháp tích hợp đầu quét laser UV công suất 5W vào băng chuyền sản xuất tự động hóa liên tục sẽ tiếp tục được phân tích cụ thể ở bài viết tiếp theo.