PCB 레이저 라우팅 시스템

 

PCB 레이저 라우팅 개요 Laser routing overview

하나의 대형 패널에는 많은 보드 어레이 (배열된 낱개 회로)가 있으며, 이들로부터 레이저를 사용하여 개별 회로 보드로 분리하여 제품화 한다.

There are many board arrays (arranged single circuits) in a single large panel, which are separated into individual circuit boards using lasers and commercialized.

 

 

 

 

레이저 라우팅은 기계적인 라우터, 다이싱 톱 또는 다이 펀치와 같은 다양한 형태의 PCB 다이 패널링에 비해 뚜렷한 장점을 가진 대체 방법입니다. PCB 레이저 커팅은 컴퓨터 소프트웨어 제어 작업조건설정을 기반으로 소재를 자르기 위해 고성능 빔을 사용합니다.

Laser routing is an alternative method with distinct advantages over various types of PCB die paneling, such as mechanical routers, dicing saws or die punches. PCB laser cutting uses a high performance beam to cut the material based on computer software controlled working conditions.

 

PCB 커팅에 사용되는 일반적인 유형의 레이저 Common types of lasers used for cutting

1) UV (자외선 파장) 레이저의 콜드-절삭 특성으로 인해 보드 debris를 최소화하여 커팅에 이상적입니다. 열 영향 구역 (HAZ)을 크게 줄여 보드 부품의 외곽을 따라 레이저 빔으로 절단 할 수 있습니다.

2) CO2 (적외선 파장) 레이저는 보드 커팅 면의 과도한 탄화를 일으키는 단점이 있으나, 커팅 품질이 그다지 요구되지 않고 빠른 속도로 절단이 필요할 때는 실용적인 PCB de-paneling 옵션으로 간주됩니다 (CO2 레이저로 구리를 절단 할 수 없음).

1) Due to the cold-cutting properties of UV (ultraviolet wavelength) lasers, board debris are minimized, making them ideal for cutting. The heat-affected zone (HAZ) can be significantly reduced to cut with a laser beam along the perimeter of the board parts.

2) CO2 (infrared wavelength) laser has the disadvantage of causing excessive carbonization of the cutting surface of the board, but it is considered as a practical PCB de-paneling option when cutting quality is not required and cutting is required at high speed (CO2 laser cannot be cut the copper).

 

PCB 레이저 커팅의 장점 Advantages of laser cutting

 

 

 

1) 스트레스 없음: 기계적 방법은 PCB의 솔더 조인트 (solder joint)에서 micro crack을 발생시키므로 어렵다.

2) 버 없음: 레이저 커팅 보드 가장자리는 매끄럽고 깨끗합니다. 더 이상의 후-처리가 필요하지 않습니다.

3) 먼지 입자 없음: 레이저는 다이싱 톱 (dicing saw) 및 라우터와 같은 전통적인 기계 가공 방법으로 생성되는 먼지 입자를 생성하지 않습니다. 따라서 후-세정을 생산 라인에서 완전히 제거 할 수 있습니다. 이것은 카메라 렌즈와 같은 광학 부품이 있는 PCB에 특히 중요하지만 on board 센서의 오류를 줄이는데도 도움이 됩니다.

4) 다재 다능: 레이저는 적용 분야와 재질 측면 모두에서 기계적 방법보다 훨씬 다양합니다. 레이저 커팅은 전형적으로 금속을 절단하거나, 드릴하여 제거 할 수 있으며 FR4, Rogers 마이크로 웨이브 기판, 폴리이미드 (polyimide), 소성된 세라믹 (fired ceramic), 저온 소성 세라믹(LTCC) 등과 같은 PCB 및 다양한 재질들을 절단 할 수 있습니다.

1) No stress: The mechanical method is difficult because it causes micro cracks in the solder joint of the PCB.

2) No burr: The edge of the laser cutting board is smooth and clean. No further post-processing is required.

3) No dust particles: The laser does not generate dust particles produced by traditional machining methods such as dicing saws and routers. Therefore, post-cleaning can be completely removed from the production line. This is especially important for PCBs with optical components such as camera lenses, but it also helps reduce errors on the on board sensor.

4) Versatility: Lasers are much more versatile than mechanical methods in both application and material aspects. Laser cutting can typically be removed by cutting or drilling metals, PCBs and various materials such as FR4, Rogers microwave substrates, polyimide, fired ceramic, low temperature fired ceramic (LTCC), etc. Can be cut.

 

PCB 레이저 커팅의 단점 Disadvantages of laser cutting

1) 느린 사이클 시간: 두꺼운 재질을 처리 할 때 일반적으로 기계식 라우터를 사용할 때 보다 레이저 디-패널링 (laser de-paneling) 시간이 길지만, 수율 (양품율)을 향상시키고 클리닝 단계를 생략하므로, 일반적으로 레이저가 고품질 커팅이므로 상위에 놓입니다.

2) 제한된 기판 두께: 2mm 이상의 최대 기판 두께는 가끔 권장되지 않습니다. 그러나 이 두께 제한에 대하여, 오늘날 모든 PCB의 대부분이 이보다 얇기 때문에 모든 두께를 포괄한다고 말합니다.

3) 초기 투자 비용: 초기 장비 투자는 기계식 라우터나 톱보다 높을 수 있지만, 레이저는 비싼 카바이드 라우팅 도구나 톱날을 자주 교체 할 필요가 없기 때문에 운영비를 비교할 때 ROI(투자 대비 회수 비용)가 훨씬 빠릅니다.

1) Slow cycle time: When processing thick materials, laser de-paneling time is generally longer than when using a mechanical router, but it generally improves yield (good yield) and omits the cleaning step. Since the laser is a high-quality cutting, it is placed on top.

2) Limited substrate thickness: Maximum substrate thickness above 2mm is sometimes not recommended. However, with respect to this thickness limit, most of all PCBs today are thinner than that, so they are said to cover all thicknesses.

3) Initial investment cost: Initial equipment investment may be higher than mechanical routers or saws, but lasers do not require frequent replacement of expensive carbide routing tools or saw blades, resulting in a much faster return on investment (ROI) when comparing operating costs.

 

PCB 레이저 라우터 Laser router

PCB 패널을 자동 또는 수동으로 로드/언로드 하는 경우, 적절한 가공 방법은 물론 다양한 출력 레벨 (매우 얇은 PCB에는 높은 파워 레이저 소스가 필요하지 않는 경우도 있습니다)로 구성 할 수 있습니다. 전통적인 기계적 방법은 생산 현장에서 시끄럽고 먼지가 많을 뿐만 아니라 PCB와 같은 고유한 기계적 응력으로 인해 스크랩(불량) 속도가 증가하는 경향이 있습니다. 특히 센서와 같은 민감한 구성 요소가 포함되어있을 때 그렇습니다.

When the customer loads / unloads the PCB panel automatically or manually, it can be configured with a variety of output levels (sometimes very high power laser sources are not required for very thin PCBs) as well as suitable processing methods. Traditional mechanical methods are not only noisy and dusty at the production site, but also tend to increase scrap (bad) rates due to inherent mechanical stresses such as PCBs. Especially when it contains sensitive components like sensors.

 

 

 

레이저의 비-접촉 절단은 이러한 기계적 응력을 제거 할뿐만 아니라 UV(자외선) 파장 성분의 "냉간" 특성으로 인해 절단 과정에서 손상되지 않고 PCB의 커팅 선에 바로 놓일 수 있습니다. 반면에, 기계 라우터 및 톱은 구성 요소와 보드 가장자리 사이의 수 밀리미터의 "여유"를 그대로 두어야 합니다. 또한 라우팅 비트는 일반적으로 직경이 수 mm이므로 라우터 비트가 각 보드 사이에 끼워 지도록 패널의 모든 보드가 서로 간에 데드 (손실되는) 스페이스를 가져야 함을 의미합니다. 반면에, UV 레이저는 20um 빔 폭만 있으므로 레이저 시스템을 사용하는 경우에는 기계적인 블레이드나 라우터에 필요한 데드 스페이스를 회수하여 보드의 또 다른 전체 열이나 행을 여러 번 추가 할 수 있습니다.

The laser's non-contact cutting not only eliminates these mechanical stresses, but because of the "cold" nature of the UV (ultraviolet) wavelength component, it can be placed directly on the cutting line on the PCB without damage during the cutting process. on the other hand, machine routers and saws should leave a few millimeters of “free” between the components and the edge of the board. Also, the routing bits are usually several millimeters in diameter, which means that all the boards on the panel must have dead (lost) space between each other so that the router bits fit between each board. on the other hand, UV lasers only have a 20um beam width, so if you use a laser system, you can add another whole column or row on the board multiple times by retrieving the dead space required for a mechanical blade or router.

 

PCB산업에서 UV Laser 적용 UV Laser applied in PCB industry

1) 일반적인 적용분야 UV Laser general application

-  Micro Via Formation - 직경 25 um, 250 holes/sec

-  Laser Direct Structuring – 최소 선폭 0.8 mil (20 um), 13.8 inches/sec (350 mm/sec)

-  Laser Routing – 이종 재질: 10 mm/sec, FR4: 50~500 mm/sec

 

2) 커팅 품질 UV laser cutting quality in multilayer FR4 Panel

 

 

• 표준 다층 Cu/유전체 적층 구조: 두꺼운 유리 다발이 있는 FR4 코어가 중앙 3층으로 보입니다.

• 가열 및 열 손상을 최소화하기 위해 레이저의 다중 패스를 사용하여 커팅 되었습니다.

• 처리량은 총 두께, 구리 두께, 유리 량 및 허용 가능한 품질 (열 손상 량)에 따라 다릅니다.

• Standard multilayer Cu/dielectric laminate. FR4 core with heavy glass bundles showing in central 3 layers.

• Processed using multiple passes of the laser to minimize heating and thermal damage.

• Throughput depends on total thickness, thickness of copper, amount of glass, and acceptable quality (amount of thermal damage).

 

3) 절단 속도 Cutting Speed: 샘플 테스트 필요

*최종 처리량 사양은 표준 테스트 패널 기준, 문의 바랍니다

**재질에 크게 의존합니다. 고객의 특정 패널에 대해 측정됩니다.

*Final throughput specification will be based on a standard test panel, TBD

**Highly dependent on the material. To be measured for specific customer panels.

 

4) 절단 폭 cutting Width:

최소 절단 폭: 25 μm - UV 레이저 빔 스팟 직경에 의존합니다.

최대 절단 폭: N/A - 최대 가공 영역까지

Minimum cut width: 25μm – depends on using UV Laser beam spot diameter

Maximum cut width: N/A – Up to the maximum process area

 

5) 절단 두께 Cutting Thickness:

최소 절단 두께: N/A - 커팅을 위해 더 얇은 것이 좋습니다.

최대 절단 두께: N/A - 다중 패스 절단으로 도달 (통상 < 2 mm)

Minimum cut thickness: N/A – thinner is better for cut

Maximum cut thickness: N/A – Up to the process by multi-pass cut (Typically < 2 mm)

 

 

드림포토닉스

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