способ лазерной прошивки отверстий и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ лазерной прошивки отверстий, при котором на заготовку воздействуют импульсным лазерным излучением, направленным перпендикулярно к ее поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества при обработке композиционных фольгированных материалов, на заготовку одновременно воздействуют импульсным магнитным полем высокой напряженности.

2. Устройство для лазерной прошивки отверстий, содержащее предметный стол и механизм для закрепления заготовки на столе, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и качества при обработке композиционных фольгированных материалов, механизм для закрепления заготовки выполнен в виде спирального индуктора, соединенного с высоковольтным конденсатором низкой индуктивности, причем индуктор вмонтирован в предметный стол.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения отверстий в плоских пластинах из фольгированного диэлектрика, в частности в печатных платах.

Известны способы лазерной прошивки отверстий в печатных платах из стеклоэпоксидного фольгированного диэлектрика при помощи твердотельных лазеров с длиной волны излучения 1,06 мкм (Watson M. N. Laser Drilling of Plinted Ciraut Boards-Ciraut World, 1984, vol. 11, 1, р. р. 13-17, 29).

Однако недостатком такого способа является то, что вследствие взрывного испарения вещества в кратере прошиваемого отверстия возникает резкое повышение давления газовой среды, что приводит к растрескиванию пластины диэлектрика и вспучиванию (отслоению) фольги вокруг отверстия.

Известен способ лазерной пробивки отверстий, при котором вокруг зоны обработки, идентичной размеру отверстия, осуществляют обжим обрабатываемой детали - прототип.

Известно также устройство для осуществления способа лазерной обработки, при котором осуществляют встречный обжим обрабатываемой детали (заявка ЕПВ (ЕР) N 0161037, кл. В 23 К 26/00, 1985).

Однако недостатком таких технических решений является низкая производительность процесса, так как необходимы затраты определенного времени на подвод и отвод зажимных элементов. Кроме того, наличие зажимных элементов, особенно с верхней стороны платы, затрудняет автоматизацию подачи платы на предметный стол и перемещение платы по определенной программе в процессе пробивки нескольких отверстий.

Одновременно известны способы деформации металлических заготовок с помощью магнитно-импульсного поля высокой напряженности, возникающего на спиральном индукторе при разряде высоковольтного конденсатора низкой индуктивности. При этом возникающие в заготовке вихревые токи, взаимодействующие с полем, отжимают ферромагнитные материалы, например, сталь от индуктора с высокими импульсными механическими давлениями, а диамагнитные материалы, например, медь прижимают в сторону индуктора (журнал Изобретатель и рационализатор, N 4, 1966, с. 10-13).

Целью настоящего изобретения является повышение производительности и надежности работы.

Эта цель достигается тем, что в способе, заключающемся в том, что прошивку отверстий производят импульсным лазерным излучением, направленным перпендикулярно к поверхности изделия, согласно изобретению, на плату, одновременно с подачей импульсного лазерного излучения, воздейст- вуют импульсным магнитным полем высокой напряженности, также тем, что средство закрепления платы на предметном столе выполнено в виде спирального индуктора, смонтированного в предметном столе с возможностью взаимодействия с источником питания в виде высоковольтного конденсатора низкой индуктивности.

Такое конструктивное решение, по сравнению с известными аналогами, обеспечивает крепление платы на предметном столе без механических зажимных элементов, что позволяет автоматизировать подачу плат на стол и перемещение плат относительно стола по определенной программе. Закрепление платы без механических зажимных элементов повышает производительность, а также исключает возникно- вение дефектов на поверхности платы.

На фиг. 1,2,3 даны варианты осуществления способа.

Устройство для осуществления способа содержит твердотельный лазер 1 импульсного действия с фокусирующей линзой 2, смонтированный над предметным столом 3, в котором встроен спиральный индуктор 4. Стол 3 выполнен из парамагнитного материала. Индуктор 4 соединен с высоковольтным конденсатором 5 низкой индуктивности. Лазер 1 и индуктор 4 соединены с источникам и питания через синхронизатор 6 включений. В предметном столе 3 по оси лазерного излучения выполнено отверстие 7, идентичное отверстию, пробиваемому в плате 8, содержащей пластину 9 из диэлектрика с односторонней или двусторонней медной обкладкой 10.

По варианту II (см. фиг. 3) предметный стол 3 выполнен многопозиционным, индуктором 4 которого взаимодействуют с одной общей конденсаторной батареей 5. Соответственно на каждой рабочей позиции установлен отдельный лазер 1.

Способ реализуется с помощью предлагаемого устройства следующим образом. Плату 8 устанавливают на предметном столе 3 таким образом, что ось пробиваемого отверстия в плате 6 совпадает с осью отверстия 7 в столе 3. Прошивка отверстия в плате 8 осуществляется одновременным включением с помощью синхронизатора 6 лазера 1 и индуктора 4. В момент подачи на индуктор 4 электрического разряда от конденсатора 5 на индукторе 4 возникает мощное импульсное магнитное поле, воздействующее на медную обкладку 10 платы 8 в сторону стола 3, при этом нижняя пластина 10 обкладки прижимается к поверхности стола 3, а верхняя пластина 10 прижимает диэлектрик 9 к нижней пластине 10 обкладки. Таким образом, сжатие пластины 9 диэлектрика между медными пластинами 10 обкладки препятствует его растрескиванию и вспучиванию.

П р и м е р выполнения способа. Прошивка отверстий осуществляется в печатных платах из стеклоэпоксидного диэлектрика марки СФ2-35 толщиной 1-1,5 мм, с двусторонней медной обкладкой толщиной 0,03 мм с помощью лазера "Квант-12". Диаметр прошиваемых отверстий 0,1-0,6 мм. В качестве источника питания индуктора предметного стола применена магнитно-импульс- ная установка МИСМ (чертеж ЧСМЗ. 119.007) со следующими характеристиками: энергоемкость 20 кДж, максимальная производительность при напряжении заряда 5,8 кВ - 600 циклов в час, пауза между циклами заряд-заряд 1-10 с, емкость конденсаторов - 1200 мкФ. Вследствие того, что данная установка обладает относительно высокой мощностью, зарядка конденсаторов производится неполностью, а только до уровня, необходимого для осуществления процесса воздействия на одну или несколько плат.

Одновременно такая установка позволяет использовать способ по варианту II, т. е. с несколькими рабочими позициями.

В настоящее время предлагаемый способ находится на стадии испытания опытного образца.

Экономический эффект достигается за счет повышения производительности и надежности работы.