UV激光切割在阶梯板生产中运用实验

龚智伟 王高坤 林茂忠 刘 鹏

（四川超声印制板有限公司；四川 江油 621700）

0 前言

在阶梯印制板激光开盖过程中，如果激光切割参数调整不当，会出现激光切伤线路、激光伤基材的现象[1]，（如图1）。为了改善激光伤线路和基材的现象，测试UV激光切割机相关工艺参数（激光能量、切割次数、切割速度和频率）之间的关系，减小激光切割深度极差对铜层和线路的影响，为生产高精度阶梯板提供理论依据。

图1 优化激光参数前后激光切割图片

1 UV激光切割原理

UV激光指激光波长在紫外波段，采用高性能紫外激光器，具有波长短、光束质量高、峰值功率高等特性。因紫外光是通过分解、汽化，而不是用融化实现对材料的加工，所以加工后几乎无毛刺、热效应小、无分层，切割效果精密、光滑、侧壁陡直。

光对金属材料的切割能力在长波长时较弱[2]，而随着波长的减小，吸收率渐渐增大，在紫外波段时，吸收率达到最大（如图2）。

图2 不同波长下不同金属材料激光吸收率曲线

2 实验部分

2.1 实验材料及仪器

普通FR-4蚀铜双面板、不流动半固化片、泰康尼克TSM-3板材、广东正业UV激光切割机等。

2.2 正交实验步骤

根据UV激光切割在开盖过程中的工作原理，选择切割速度、切割次数、频率和功率等四个因素，选择正交表L9（34）安排实验[3]。实验水平（见表1）以激光切割深度极差作为实验评定指标进行分析，实验结果见表2。

由表2极差分析结果可知，影响激光切割深度极差最大的因素是切割次数，次之为切割功率及切割速度，影响最小的因素为频率。切割次数在5～15次的范围内，激光切割深度极差随其次数的增加而增加，在5次时激光切割深度极差较小；激光切割功率 在2～8 kW的范围内，激光切割深度极差随切割功率的增加而增大，在2 kW时激光切割深度极差较小；切割速度在150～250 mm/s的范围内，激光切割深度极差随切割的速度的增加而减小，在250 mm/s时激光切割深度极差较小；切割频率在30～60k HZ的范围内，激光切割深度极差随切割频率增加先减小后增大，在激光切割频率为45 kHz时激光切割深度极差较小。其激光切割深度极差指标-因素图结果如图3。

因此为了获得较小的切割深度极差，激光切割最佳工艺参数为A1B3C2D1，即切割次数5次，切割速度250 mm/s，切割频率45 kHz，切割功率2 kW。

3 结论

使用UV激光能有效将阶梯板的基材切割掉，露出有效焊盘且不损伤铜面和基材，通过正交实验及极差分析要想获得较小的激光切割深度极差，需依次控制激光切割的次数、切割功率、切割速度和切割频率。为了获得较小切割深度极差，需尽量减少激光切割的次数、提高激光切割速度和降低激光切割功率。

表1 实验水平表

表2 正交实验结果及极差分析

图3 指标-因素图