无毛刺FPC覆盖膜切割：热影响区≤5μm、切割速度5000mm/s

在电子制造领域，FPC覆盖膜切割正从传统的模切工艺转向高精度激光切割，其中皮秒激光技术以其超快脉冲和冷加工特性，正成为实现无毛刺、微热影响区切割的关键技术。

随着电子产品向轻量化、高密度化和小型化发展，柔性电路板（FPC）的应用日益广泛。作为FPC关键保护层的聚酰亚胺（PI）覆盖膜，其加工质量直接影响电路板的性能和可靠性。

传统的模切工艺存在加工精度低、制造成本高的问题，已难以满足高密度电路设计的要求。紫外激光和皮秒激光技术的出现，为FPC覆盖膜切割带来了革命性的进步。


01 激光切割技术的飞跃

FPC覆盖膜激光切割技术利用高能量激光束与物质相互作用的特性，实现对聚酰亚胺（PI）覆盖膜的精密切割。

与传统模切工艺相比，激光切割具有无接触加工、无需昂贵模具、生产成本低等优势。聚焦后的激光光斑可仅有十几微米，能够满足高精度切割的加工需求。

紫外激光技术在过去几年中不断突破应用市场，成为FPC切割的理想工具。而皮秒激光技术的出现，更是将FPC覆盖膜切割质量提升到了新高度。

02 皮秒激光技术的核心优势

皮秒激光器采用超快激光技术，其脉冲宽度小于10ps（皮秒），这个时间尺度远低于纳秒激光器。

极短的脉冲宽度带来了两个关键优势：一是炭化范围极小，基本看不到炭化现象；二是加工面更加精细光滑，综合加工精度高达±20μm。

与纳秒激光相比，皮秒激光具有更短的脉冲宽度和更高的峰值功率，能够实现真正的冷加工，基本无炭化，逐步成为主流选择。

研究表明，当PI材料温度高于600℃时，N和O两种元素的比例会不断减小，最终材料中主要以C元素为主，即材料发生碳化。碳化的材料极易造成线路间的微短路，给产品维修检测带来很大困难。

03 技术参数实现突破

现代皮秒激光切割系统已经实现了惊人的技术指标：热影响区（HAZ）控制在5μm以下，远低于传统纳秒激光的10μm热影响区；

切割速度高达5000mm/s，大大提升了加工效率；定位精度达到±3um，重复精度±1um，确保了切割的一致性。

皮秒激光的重复频率非常高，可达兆赫兹，这大幅度提升了加工效率。双台面设计实现了零上下料时间，进一步提高了生产效率。

04 无毛刺切割的技术原理

皮秒激光器实现无毛刺切割的核心在于其独特的工作机制。

紫外激光波长为355nm，单光子能量约为3.5EV，略高于PI材料中C-C键和C-N键的化学键键能（约为3.4EV）。当该波长的紫外激光作用在材料上时，可直接将这些化学键打断，这是紫外激光能够切割PI材料的原理。

皮秒激光脉冲宽度仅10^-12S，大大减小了激光加工材料时的热扩散距离，降低了对材料的热损伤。同时，脉冲宽度变窄使激光单脉冲峰值功率成倍增加，提升了激光加工材料的能力。

05 实际应用效果验证

实验验证表明，皮秒光纤激光器在0.5mil厚度的PI覆盖膜上切割3mm*3mm方孔后，PI覆盖膜切割边缘平整，下层环氧树酯以及PI材料本身未见有碳化现象。

在更高要求的0.5mil厚PI覆盖膜上切割128PIN QFP IC的试验中（PIN宽0.3mm，PIN间距0.2mm），切割后PI材料仍保持很好的平整度。

经测量，切割后的PIN间距离为0.203mm，未有材料收缩现象；切口边缘平整，无碳化不良。这证明皮秒光纤激光器具备在PI覆盖膜上加工高密度孔的能力。

06 经济效益显著提升

皮秒激光切割技术不仅提升了加工质量，还带来了显著的经济效益。

与传统模切方式相比，激光切割可省去高额的模具费用，产品合格率高，能够大大降低生产成本，提高产品质量。

激光采用的是无接触式加工，如激光光源的选型以及工艺方法得当，不会对加工材料造成如模切方式产生的拉伸变形、压伤等损伤。

随着电子电路设计向小型化和高密度化发展，传统的模切方式已日渐不能满足设计的要求。皮秒激光切割技术的经济性和技术优势将使其成为主流选择。

07 技术发展未来展望

FPC覆盖膜激光切割技术正在向更高精度、更高效率方向发展。

卷对卷覆盖膜激光切割系统的出现，实现了自动化生产。这种系统包括控制器、激光器、光学耦合系统组件、扫描振镜、场镜、卷辊组件以及传输装置和真空吸附转移装置。

通过控制器控制激光器开关及调节工艺参数，并控制扫描振镜偏转使激光束按照预设轨迹移动，从而在覆盖膜上切出对应的图形。真空吸附转移装置可以对加工完成的物料进行及时转移，提高工作效率。

未来，随着激光技术的进一步发展，FPC覆盖膜切割将实现更小的热影响区、更快的切割速度和更低的加工成本。