隨著市場(chǎng)對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)提出了更高的要求，手機(jī)蓋玻璃、液晶屏等脆性透明材料將朝著越來(lái)越薄、硬度越來(lái)越高的方向發(fā)展，這是傳統(tǒng)數(shù)控（CNC）加工技術(shù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。眾所周知，CNC屬于機(jī)械加工，該加工技術(shù)可以在直線上達(dá)到良好的一致性，但由于機(jī)械力加工，在加工弧圖形時(shí)，應(yīng)力始終沿弧線方向釋放，應(yīng)力材料面積增大，使加工成品率越來(lái)越低，邊緣控制越來(lái)越困難。此外，CNC加工刀輪也是機(jī)械結(jié)構(gòu)，需要定期維護(hù)或更換，無(wú)形中增加了成本。與傳統(tǒng)相比CNC超快激光技術(shù)加工優(yōu)勢(shì)明顯：

1)激光加工速度為CNC的10倍；

2)激光加工不需要材料硬度；

3)加工材料無(wú)或只有少量微裂紋；

4)液晶等材料在加工過(guò)程中不引入切削液等污染物。

超快激光技術(shù)的細(xì)分應(yīng)用市場(chǎng)主要集中在3C電子、半導(dǎo)體和安全領(lǐng)域(具體應(yīng)用見(jiàn)上表)。下面將重點(diǎn)介紹柔性電路板。（FPC）該領(lǐng)域的應(yīng)用。

皮秒激光器在FPC領(lǐng)域的應(yīng)用

應(yīng)用背景

目前，微電子行業(yè)與激光行業(yè)的聯(lián)系越來(lái)越密切，技術(shù)也在升級(jí)。過(guò)去，一些可以通過(guò)納秒切割滿足需求的應(yīng)用領(lǐng)域正逐漸被皮秒激光技術(shù)所取代。

在FPC在領(lǐng)域中，應(yīng)用更多PI膜切割、軟硬板切割、金手指切割等。

FPC表面有一層樹(shù)酯膜，起到線路保護(hù)和阻焊的作用FPC產(chǎn)品的重要組成部分是聚酰亞氨（Polyimide，Pl），因此，這一領(lǐng)域也被稱為PI覆蓋膜是一種耐高溫聚合物，在高溫下具有突出的介電性、機(jī)械性、耐輻射性和耐磨性，廣泛應(yīng)用于航空、武器、電子、電器等精密電子領(lǐng)域。

現(xiàn)在用于市場(chǎng)Pl覆蓋膜切割激光器主要為納秒紫外激光器，其波長(zhǎng)一般為355 nm，單光子能量約為3.5 eV。在PI在化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)中，C-C鍵和C-N化學(xué)鍵的能量約為3.4 eV，略低于355 nm當(dāng)波長(zhǎng)的紫外激光作用于材料時(shí)，紫外激光的單光子能量可以直接打斷這兩個(gè)化學(xué)鍵，這也是紫外激光可以切割的Pl材料原因。

面臨的挑戰(zhàn)

紫外激光雖然比傳統(tǒng)的模切技術(shù)先進(jìn)了一步，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些問(wèn)題。紫外激光的光子能量達(dá)到或高于材料的化學(xué)鍵能，其能量密度也達(dá)到材料的熱損傷閥值。當(dāng)激光與材料相互作用時(shí)，不僅有光化學(xué)作用，還有光熱轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程。隨著熱量的產(chǎn)生和積累，材料溫度不斷上升。研究表明，當(dāng)Pl材料溫度高于600℃與C元素相比，N與O的比例將繼續(xù)下降，較終材料主要是C，即材料碳化，碳化材料容易導(dǎo)致線路短路，特別是微短路，不僅給產(chǎn)品維護(hù)和帶來(lái)巨大困難，而且影響產(chǎn)品的合格率。盡管在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)來(lái)降低碳化程度，但仍難以絕對(duì)保證。

同時(shí)，除激光本身外，加工方法和加工工藝也是影響加工質(zhì)量、成品率、生產(chǎn)成本等方面的重要因素。

應(yīng)用效果

皮秒激光加工PI以膜為例，需要在加工設(shè)備中導(dǎo)入所需的圖形參數(shù)，通常是CAD文檔。加載文檔后，需要確定所需的加工參數(shù)。對(duì)于普通文件PI影響膜的因素有重頻、功率、切割速度等。