激光精密切割——助力于电子封装的关键技术
一、背景介绍电子封装是电子制造领域的核心技术，是将半导体芯片、电子元器件及其互连结构集成到保护性外壳中的工艺。其核心目标是通过机械支撑、环境保护、电气连接和散热管理，确保电子系统稳定、高效地运行。PCB（印制电路板）是电子封装的物理载体，其设计与性能直接影响电子系统的可靠性、散热能力和信号完整性。PCB通过铜层、绝缘层和阻焊层提供高密度布线，支持复杂元器件的互联。
作为芯片与电路板之间连接的桥梁——IC载板，是一种介于IC半导体及PCB之间的产品，ABF载板是IC载板中的一种，由于其硬度高、厚度薄、绝缘性好的特性，因此既可以保护电路完整，同时也建立了有效的散热途径。ABF(Ajinomoto Build-up Film)是由日本味之素研发的一种增层薄膜材料，是一种具有极高绝缘性的树脂类合成材料，适用于细线路、高层数、多引脚、高信息传输的IC 封装，应用于高性能CPU、GPU、chipsets 等领域。图1 IC载板示意图随着技术发展，对于电路载板的要求也逐渐提升，主要体现于：1）更大的面积；2）更精细的线宽线距；3）更高的层数。
在PCB和ABF制造过程中，沿切割线（Routing Line或Outline）切割外形是确保电路板尺寸精度、功能完整性和生产效率的关键步骤。如今切割方式主要分为机械切割和激光切割两种。
激光切割与传统切割方式的对比传统切割方法(机械切割)，存在以下问题：1.边缘损伤：机械应力导致边缘破损，影响后续加工。2.加工效率低：难以满足大规模生产的需求。3.适用性差：对于超薄或复杂形状的产品加工效果不好。4.寿命短：刀具存在长期接触磨损、消耗等问题。
激光切割具有以下的优势：1.高精度：切口细窄，切缝两边平行并且与表面垂直，切割零件的尺寸精度可达±0.05mm。2.高质量：切割表面光洁美观，表面粗糙度只有几十微米，有时甚至可以作为最后一道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。3.高效率：配备多台数控工作台，整个切割过程可以全部实现数控，切割速度迅捷。4.非接触切割：激光与工件无接触，不存在工具的磨损，加工不同形状的零件无需更换“刀具”，只需改变激光器的输出参数。5.材料种类多：可以应用于金属、陶瓷、玻璃等多种材料。图2 ABF载板激光切割实物图（左图切割前正面，右图切割后）图3 PCB激光切割实物图
二、材料的加工特性激光切割是利用高能量密度的激光束对材料进行切割的加工方法。
激光加工设备通过激光器发射出的激光，经过光路系统聚焦成高功率密度的激光束，照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高速气流将熔化或气化的金属吹走。
随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的，如图所示是紫外皮秒激光平台示意图。图4 激光加工平台示意图
由于电路载板其薄脆的物理特性，容易在切割过程中产生破裂或崩边。
激光束的能量分布和切割参数的选择需要非常，以避免材料因局部过热而破裂。
激光切割薄脆材料时，需要调整激光束的功率、频率、脉宽等参数，以适应材料的特性。如图是我司加工ABF载板切割后显微镜观察图，端面切割效果较好，无明显崩边、毛刺。
图5 ABF载板切割后显微镜观察图
另外，与传统的长波长激光相比，紫外激光在加工过程中产生的热影响区域极小。这是因为紫外激光的光子能量高，能够直接破坏材料分子的化学键，实现“冷”加工过程。图6 绿膜PCB切割后显微镜观察图图7 黑膜PCB切割后显微镜观察图图8 不同加工效率下黑膜PCB切割横截面显微镜观察图
如图6是2.38 mm厚PCB板激光切割区域的 (a-c) 低倍率和(d-f) 高倍率显微镜照片，其中方框处为激光切割区域，精度<100 µm，切割区域无毛刺、挂渣现象。
图7-8分别是黑膜PCB切割横截面显微镜观察图，经工艺优化后端面无碳化效果，正反面几乎没有发生玻璃纤维熔化现象。但加工效率过快会导致切口处有HAZ和碳产物（焦炭）形成。
三、总结综上所述，针对电路基板等这类材料，采用激光切割可以发挥其高精度、高质量、高效率和高速度等优点，成为基板制造领域的关键技术，同时在汽车制造、航空航天、机械设备制造等领域也有广阔发展前景。
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