FR-4覆铜板飞秒激光打孔及微细线路刻蚀研究

发布时间：2023-12-11 19:55

　　飞秒激光具有超高峰值功率、超短脉宽和作用时间短等优点,加工时在材料内部的热扩散距离短,加工精度高和加工质量优越,具有非热熔加工特性,在微纳加工方面有着独特的优势。随着电子信息技术的发展,电子产品开发周期不断缩短,高度集成化、精密化。对于上述需求,本文提出基于飞秒激光的FR-4(玻璃布环氧树脂)覆铜板多脉冲打孔及微细线路刻蚀成形技术。具体研究内容如下:(1)从材料对激光能量吸收方式和材料去除形态两个方面进行飞秒激光对金属材料和高分子材料去除机理的研究,对双温方程进行分析,得到飞秒激光烧蚀解析模型。并通过实验测算出FR-4覆铜板铜箔的临界烧蚀阈值。(2)在双温方程的基础上利用MATLAB软件对FR-4覆铜板铜箔加工过程中电子和晶格温度的变化情况进行多脉冲仿真,主要从电子峰值温度、电子和晶格温度的变化速率、晶格的热平衡温度以及电子和晶格的热平衡时间等角度综合论述飞秒激光与铜箔的烧蚀机理,分析电子—晶格耦合系数、脉冲宽度、脉冲间隔时间和激光能量密度对电子和晶格温度变化的影响及原因。(3)利用飞秒激光对FR-4覆铜板铜箔进行冲击打孔,阐述单脉冲能量、重复频率、脉冲个数、离焦量等工艺参数对微孔质量...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 飞秒激光加工国内外研究现状
        1.2.2 激光加工电路板国内外研究现状
        1.2.3 国内外研究现状总结
    1.3 本课题的主要研究目的和意义
    1.4 本文主要研究内容
    1.5 本章小结
第二章 加工机理研究及铜箔烧蚀阈值计算
    2.1 飞秒激光与金属的作用机理
        2.1.1 微观尺度下的物理过程
        2.1.2 液相爆炸理论
    2.2 飞秒激光与高分子材料作用机理
    2.3 飞秒激光与金属材料作用的理论模型
    2.4 FR-4覆铜板铜箔临界烧蚀阈值测算
        2.4.1 烧蚀阈值试验方案设计
        2.4.2 烧蚀阈值计算原理
        2.4.3 FR-4覆铜板多脉冲飞秒激光烧蚀阈值计算
    2.5 本章小结
第三章 飞秒激光加工金属材料温度数值模拟分析
    3.1 飞秒激光加工金属温度数值模拟的基本理论
        3.1.1 一维双温模型
        3.1.2 三维双温模型拓展
        3.1.3 有限差分法
    3.2 一维双温模型数值模拟研究
    3.3 不同因素对电子和晶格温度变化的分析
        3.3.1 电子—晶格耦合系数对电子和晶格温度变化的影响
        3.3.2 激光能量密度对电子和晶格温度变化的影响
        3.3.3 脉冲宽度对电子和晶格温度变化的影响
        3.3.4 脉冲间隔时间对电子和晶格温度变化的影响
    3.4 本章小结
第四章 FR-4覆铜板飞秒激光打孔工艺及线路刻蚀试验研究
    4.1 飞秒激光微纳加工平台介绍
        4.1.1 试验设备
        4.1.2 试验材料和测量设备
    4.2 工艺参数对飞秒激光打孔FR-4覆铜板的影响分析
        4.2.1 单因素实验冲击打孔FR-4覆铜板
        4.2.2 正交试验优化冲击打孔FR-4覆铜板
    4.3 基于飞秒激光的FR-4覆铜板微细线路刻蚀成形
        4.3.1 试验条件
        4.3.2 单根线路及双排线路刻蚀试验
        4.3.3 双排线路(含拐角)刻蚀试验
    4.4 本章小结
第五章 基于FR-4覆铜板的PCB成形微细线路试验
    5.1 PCB导电线路及孔的传统成形方法
    5.2 成形线路刻蚀及微孔制作
        5.2.1 试验方案
        5.2.2 测量分析结果
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
附录 章节2.4烧蚀阈值测算损伤直径平均值总表
致谢



本文编号：3873265