Механізми застосування CO₂-лазерної мікрообробки для з’єднань на друкованих платах

Abstract

Мета. Метою даної роботи є експериментальне дослідження процесу формування полімерних оптичних хвилеводів методом лазерної абляції з використанням інфрачервоного безперервного CO₂-лазера з довжиною хвилі 10,6 мкм для з’єднання на друкованих платах. Метою роботи було експериментальне обґрунтування можливості застосування цієї технології для формування хвилеводних структур у фотополімерах, сумісних із технологічними циклами виготовлення друкованих плат (ПХД), та визначення оптимальних параметрів лазерної обробки з урахуванням вимог до точності, глибини та якості мікроканалів. Методика. У роботі застосовано метод лазерної абляції, обраний як один із найбільш перспективних через його високу продуктивність, неконтактний характер впливу та сумісність із існуючими технологіями мікроелектронного виробництва. Для мікрообробки полімерних оптичних хвилеводів використано інфрачервоний CO₂-лазер, вибір якого зумовлений високою енергетичною ефективністю, надійністю, простотою керування та економічною доцільністю у порівнянні з короткохвильовими лазерами (ексимерними або Nd: YAG). Результати. Результати експериментів показали, що глибина абляції лінійно зростає зі збільшенням SED, тоді як ширина каналів зростає логарифмічно, що зумовлено гаусівським розподілом інтенсивності лазерного променя. При SED ≈ 50 мДж/мм спостерігалася глибина абляції близько 60 мкм, чого достатньо для повного видалення шару серцевини та часткового проникнення в нижню оболонку хвилеводу. Отримані значення параметрів узгоджуються з теоретичними моделями теплового впливу та демонструють стабільність процесу при повторюванні. Наукова новизна. Наукова новизна роботи полягає в експериментальному підтвердженні ефективності застосування безперервного CO₂-лазера для формування полімерних оптичних хвилеводів у структурах друкованих плат, а також у встановленні закономірностей впливу щільності поверхневої енергії лазерного випромінювання на геометричні параметри мікроканалів. Практична значимість. З огляду на простоту реалізації, відтворюваність результатів і високу точність геометрії, досліджена технологія CO₂-лазерної абляції полімерів може бути застосована як низьковартісна альтернатива фотолітографічним методам для виготовлення оптичних інтерконектів. Вона забезпечує можливість інтеграції хвилеводних каналів безпосередньо у структуру друкованої плати, що відкриває перспективи створення гібридних електрооптичних систем нового покоління.