Does the PCB market bring growth momentum to laser companies? What are the advantages of high power nanosecond UV lasers?

 

In 2019, the growth rate of the laser processing market has further slowed down. The maturity of some application markets and the competition in the Red Sea have also caused related companies to face the dilemma of increased operating pressure and declining performance. The new crown pneumonia epidemic in 2020 has given the development of laser companies. overshadowed. In such an environment, OFweek Laser Network found that the laser market related to PCB processing is still growing. In the data disclosed by some listed companies, PCB business orders have become the main driving force supporting performance growth. How is the development of the PCB market? And why can it bring huge growth momentum to laser companies?

 

Rapid development of PCB and FPC industry, huge market increment

 

PCB is the abbreviation of Printed Circuit Board. It is one of the important components of the electronics industry and is used in almost all electronic products. Its main function is to realize the electrical interconnection between various components. The PCB consists of an insulating base plate, connecting wires and pads for assembling and soldering electronic components, and has the dual functions of a conductive circuit and an insulating base plate. Its manufacturing quality can directly affect the reliability of electronic products. It is the basic industry of today's electronic information product manufacturing, and it is also the industry with the largest output value in the current global electronic component subdivision industry.

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El mercado de aplicaciones de PCB es muy amplio, e incluye electrónica de consumo, electrónica automotriz, comunicaciones, médica, militar, aeroespacial, etc. En la actualidad, el rápido desarrollo de la electrónica de consumo y la electrónica automotriz se ha convertido en el campo principal de las aplicaciones de PCB. Durante mucho tiempo, el valor de producción global de PCB se concentró principalmente en América del Norte, Europa y Japón. Después de 2000, el enfoque de la industria de PCB comenzó a cambiar a la región asiática, especialmente al mercado chino. En 2009, el valor de producción de la industria de PCB en China continental representó aproximadamente 1/3 del total mundial. Para 2017, había alcanzado el 50,5 %, lo que representa la mitad del valor de producción mundial de PCB.

 

 

Fuente de datos: Prismark, Instituto de Investigación Industrial OFweek

 

En 2019, afectado por las fricciones comerciales, la disminución de la demanda de terminales y la depreciación del tipo de cambio, el valor de producción global de PCB disminuyó ligeramente, pero el mercado chino se benefició del rápido desarrollo de 5G, big data, computación en la nube, inteligencia artificial, Internet de las cosas y otros. industrias, convirtiéndose en la única en 2019. zona de crecimiento. Según los datos de Prismark, el tamaño del mercado de PCB de China en 2019 fue de unos 32.900 millones de dólares, lo que representa el 53,7 % del mundo.

 

En la aplicación de PCB de la electrónica de consumo, FPC se desarrolla más rápido y su proporción en el mercado de PCB continúa aumentando. FPC es la abreviatura de Flexible Printed Circuit, que es un producto altamente confiable y confiable hecho de poliimida (PI, también conocida como película de cubierta PI en la industria) o película de poliéster como material base. Es una excelente placa de circuito impreso flexible con las características de alta densidad de cableado, peso ligero, espesor delgado y buena capacidad de flexión. Bajo la tendencia actual de productos electrónicos móviles inteligentes, ligeros y delgados, FPC es ampliamente utilizado debido a sus ventajas de alta densidad, peso ligero, grosor delgado, resistencia a la flexión, estructura flexible, resistencia a altas temperaturas, etc. la única solución.

 

El mercado de PCB en rápido desarrollo ha fomentado un enorme mercado de derivados. Con el desarrollo de la tecnología láser, el procesamiento láser ha reemplazado gradualmente al proceso tradicional de troquelado y se ha convertido en una parte importante de la cadena industrial de PCB. Por lo tanto, en el contexto de la desaceleración en la tasa de crecimiento general del mercado láser, el negocio relacionado con PCB aún puede mantener un alto crecimiento.

 

Las ventajas del láser en el procesamiento de PCB y FPC

 

La aplicación de láser en PCB incluye principalmente corte, taladrado, marcado, etc., especialmente corte. En comparación con el proceso de troquelado tradicional, el corte por láser es un proceso sin contacto, sin necesidad de moldes costosos, y el costo de producción se reduce considerablemente; Además, el proceso tradicional es difícil de resolver una serie de problemas como rebabas, polvo, estrés e incapacidad para procesar curvas en el borde. El punto láser tiene solo diez micrones después del enfoque, lo que puede cumplir con los requisitos de procesamiento de corte y perforación de alta precisión y resolver una serie de problemas que quedan en el proceso tradicional. Esta ventaja satisface la tendencia de desarrollo del diseño de circuitos de precisión, y es una herramienta ideal para el corte de películas de PCB, FPC y PI.

 

De hecho, la aplicación de la tecnología de corte por láser de PCB en la industria de PCB comenzó antes, pero el corte por láser de CO2 se usó en la etapa inicial, lo que tiene un gran impacto térmico y baja eficiencia, y no ha podido lograr un buen desarrollo. Solo se usa en algunos campos especiales (como la investigación científica, militar, etc.). Con el desarrollo de la tecnología láser, se pueden usar más y más fuentes de luz en la industria de PCB, y se ha encontrado un gran avance para la aplicación industrial de PCB de corte por láser.

 

Actualmente, los láseres utilizados en el corte de películas FPC y PI son principalmente láseres UV de estado sólido de nanosegundos, y la longitud de onda es generalmente de 355 nm. En comparación con la luz infrarroja de 1064 nm y la luz verde de 532 nm, la luz ultravioleta de 355 nm tiene una mayor energía de un solo fotón, una mayor tasa de absorción del material, un menor impacto térmico y una mayor precisión de procesamiento.

 

Desde un punto de vista principal, los materiales de corte por láser pulsado se pueden dividir en dos situaciones: una es el principio fotoquímico, que usa la energía de un solo fotón del láser para alcanzar o superar la energía de enlace químico del material para romper algunos enlaces químicos del material para lograr el corte; el otro es la luz De acuerdo con el principio físico, cuando la energía del fotón único del láser es menor que la energía del enlace químico del material, la densidad de energía muy alta en el punto enfocado supera el umbral de gasificación del material, gasificando instantáneamente el material. y realizando el corte del material. Pero, de hecho, al cortar películas FPC o PI con láser UV, los principios del corte fotoquímico y fotofísico existen al mismo tiempo.

 

Los siguientes dos principios de procesamiento se explican tomando como ejemplo una película PI. La energía de enlace del enlace CC y el enlace CN en estado normal es de 3,45 eV y 3,17 eV respectivamente, mientras que la energía de un solo fotón del láser UV de 355 nm es de 3,49 eV, que es más alta que la del enlace CC y el enlace CN en estado normal. destruyen directamente los enlaces químicos de los materiales. (Referencia: Zhang Fei, Duan Jun, Zeng Xiaoyan, et al. Investigación sobre el procesamiento con láser ultravioleta de 355 nm de vías ciegas en placas de circuitos flexibles [J]. China Laser, 2009, 36(12):3143-3148.)

 

En el efecto fotofísico, habrá generación y acumulación de calor, y la temperatura del material seguirá aumentando. Cuando la temperatura del material PI es superior a 600 °C, la proporción de elementos N y O seguirá disminuyendo en relación con el elemento C, y el material final está dominado principalmente por el elemento C, es decir, el material se carboniza. . La fórmula de la distancia de difusión L=[4Dt]^1/2, donde D es la difusividad térmica del material y t es el ancho del pulso láser. (Referencia: Zhang Peng, Chi Weidong, Shen Zengmin. Influencia de la carbonización a alta temperatura en la estructura y propiedades de las películas delgadas de poliimida (PI) [J]. Carbon Technology, 2008, 27(6):10-12.)

 

Se puede ver que cuando el material es constante, cuanto mayor es el ancho del pulso láser, mayor es la distancia de difusión de la energía térmica generada por el láser en el material y mayor es el daño térmico al material. Por lo tanto, cuanto más estrecho sea el ancho del pulso, mejor será el efecto de procesamiento.

 

Láser UV de nanosegundos de 20W/25W: mayor potencia, mejor efecto

 

Como se mencionó anteriormente, la industria de PCB de mi país se ha beneficiado del rápido desarrollo de industrias emergentes como 5G y big data. El surgimiento de nuevas industrias y nuevas tecnologías también ha presentado mayores requisitos para las industrias de corte de películas FPC y PI. Con el fin de lograr una menor carbonización y una eficiencia más rápida, las empresas de láser también realizan constantemente innovaciones tecnológicas y exploran constantemente frecuencias más altas, anchos de pulso más estrechos y potencias más altas.