怎样制作雕刻机雕刻图(PCB激光雕刻：激光雕刻机制作电路板)

Posted 2023-05-26

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怎样制作雕刻机雕刻图(PCB激光雕刻：激光雕刻机制作电路板)

激光能在铜表面上进行雕刻。传统的做法是通过化学腐蚀来产生复杂的导电路径。而一种新型的工艺应用是在铜薄片上进行PCB激光雕刻，提高了质量和效率。

激光雕刻与激光打标常常混为一谈，但实际上，它们是两个不同的加工过程。雕刻一般伴随着材料的物理去除过程，被加工的基材轮廓会产生变化。

雕刻的应用非常广泛，从钢铁雕刻到石头雕刻，涉及到日常生活的方方面面。当你坐在车里，用手去触摸仪表盘和内部装饰时，你会感觉到这些人造革材料与动物皮毛没有任何关系。这些内饰加工，通常是先用纳秒脉冲光纤激在钢模具上雕刻花纹图案，然后再用这些磨具制作人造革材料。硬币和奖牌模具的制造也属于激光雕刻领域。在珠宝行业，贵金属的激光雕刻也越来越普遍。传统的手工艺人用打孔机和锤子雕刻图案的方式，正在慢慢消失。如今，一切都可以用激光加工完成。

虽然超快激光和连续（CW）激光也可以用于雕刻应用，但用得最多的还是纳秒脉冲光纤激光。纳秒激光脉冲短，峰值功率高，特别适合PCB激光雕刻。主振荡功率放大（MOPA）的设计，可以让用户自由地选择脉冲宽度，并且重复频率高达4MHz。如SPI激光公司的脉冲调谐（PulseTune）技术，可以让脉冲宽度在3ns~2µs的范围内可调，这就给用户提供了优化脉冲性能的机会，从而提高激光雕刻的质量或效率。

PCB激光雕刻：激光雕刻机制作电路板

新工艺提高PCB激光雕刻的生产效率，保证了质量

激光能在铜表面上进行雕刻。一种新型的工艺应用（纳秒脉冲激光）是在铜薄片上雕刻印刷电路板（PCB），而传统的做法是通过化学腐蚀来产生复杂的导电路径。铜层相对较薄，通常厚40~100µm，但可以通过雕刻技术很容易地去除金属层，露出FR4基板。与VIN标记的例子一样，改变激光参数可以清除FR4基片上任何残留的碎片。此外，激光也可以将铜薄片切割成所需的尺寸。虽然激光雕刻电路板不太适合大规模生产，但可以用于PCB原型快速制作。

激光雕刻本质上是材料去除，一个激光作用过程去除深度只有几十微米。因此材料的去除过程相对缓慢，目前达到的去除速度以每分钟立方毫米计算，去除效率由平均功率决定。要同时实现高质量激光雕刻和高效率材料去除，最关键的是采用优化的加工方案。由于光栅式扫描通常会形成犁沟，存在去除深度低和残余粗糙度等问题，因此除非雕刻要求不高，一般不推荐使用这种加工工艺。

PCB激光雕刻的原理比较简单，作用在材料上的激光脉冲使材料发生熔化，形成一个熔池。达到一定热量之后，材料表面汽化，在熔体上产生反冲压力，导致熔体喷射，这就是激光雕刻去除材料的主要机制。人们对于激光雕刻，可能存在一些误解，例如，认为脉冲能量越高去除的材料就越多；峰值功率越高，脉宽越短，激光雕刻的质量就越好。事实上，激光雕刻过程极其复杂，目前没有固定的加工方案能保证雕刻质量。由于雕刻质量和材料去除率两者相互制约，因此无论从哪方面来说，用户要优化脉冲特性、光学系统和加工/扫描参数的选择，以保证加工质量和加工效率达到一个很好的平衡。

另外如果只需要雕刻线条和简单的文本，可以采用激光抖动加工方法。这种技术非常适用于车辆识别码（VIN）标记，雕刻的车辆识别码即使在喷漆后仍然可见，并且难以磨掉，因此更加安全。此外，得益于激光系统强大的功能选择性，只需简单改变激光参数，如缩短脉宽、调高重复频率，就能有效地清除激光雕刻过程中产生的氧化物和表面飞溅物。

然而，对于大面积和复杂形状的激光雕刻，如果持续保持某一固定方向的激光扫描，不均匀效果会逐渐叠加，因此需要采用变换激光扫描方向以及采取逐层去除的加工方法，使加工效果更加均匀。例如，从降低莫尔干涉条纹的角度来说，采用多次激光扫描，每次扫描角度不同就可以使雕刻质量大大提高。这种技术已经在印刷行业应用多年，用以确保印刷质量均匀，目前这项技术可以很好地应用到激光雕刻中。

PCB激光雕刻：激光雕刻机制作电路板

激光雕刻质量取决于脉冲参数

如上所述，工艺优化的过程虽然很漫长但是很有用，在某些情况下，可以将材料去除率提高一倍，或将残留粗糙度减半。激光雕刻除了要考虑脉冲参数，还要考虑脉冲的重叠率和扫描线间隔。这些优化在一定程度上可以被结构化和半自动化，通过打标样本来显示所选参数的相互依赖性。

例如，在黄铜上进行激光雕刻pcb时，保持平均功率相同（脉冲重叠率和扫描线间隔保持不变），将脉冲能量调到最高，脉宽调到最短，其峰值功率最高的时候，材料去除率却很低。然而新工艺纳秒脉冲激光通过增加重复频率来降低脉冲能量和峰值功率，并调高脉宽，可以显著提高材料去除率——某些情况下的去除率可达40%。

有趣的是，同样的测试参数应用于不同的材料，结果也不一样。其实这并不奇怪，因为不同材料的关键物理属性，如电导率、比热容、熔点和流体粘度等都不相同，并且这些物理属性与加工过程也有关系。因此，铝和钢的最优激光雕刻参数区别很大，需要反复试验。

针对激光雕刻，尽管研究人员已经提出了各种加工模型和模拟方法，但是目前还没有一个模型能涵盖所有可用的工艺参数和材料类型，因此可见激光雕刻确实是一个非常复杂的过程。

激光雕刻最大的挑战之一，就是提高材料去除率的同时，仍然保持较高的雕刻质量。激光雕刻中存在的热效应限制了激光功率的使用。当激光功率为50~100W时，热积累开始出现，导致雕刻质量和一致性下降。当然也有高功率激光成功用于块体材料大面积雕刻的案例，如印刷卷板的雕刻，但这些应用案例都比较有局限性。

激光雕刻pcb中的热效应可以通过不同的技术来降低。其中一种比较有效的技术就是隔行扫描，可以隔一行，也可以隔多行，隔开的空白区域通过后续隔行扫描继续填充。与顺序扫描相比，当使用100W的激光在铝和黄铜的表面进行隔行扫描雕刻时，材料去除率和残余表面粗糙度都有显著提高。然而，当在不锈钢上使用隔行扫描技术时，材料去除率没有明显提高，但表面粗糙度得到了改善。目前隔行扫描技术正在试用到200W激光功率上，并期待有良好的结果。

推荐设备：PCB激光雕码机。主要应用于各类软硬结合板，FPC，PCB，芯片等3C电子行业加工打标、激光雕刻字符,二维码,logo等；高性能进口激光器，标刻质量好，加工速度快，产能高。

PCB激光雕刻：激光雕刻机制作电路板

PCB激光雕码机设备特点：

●专业工业级激光器，确保更快的打标速度和标刻的一致性，保证24小时连续稳定加工，能轻松适应工业化批量生产的需求；

●专业触摸屏操作，人机对话界面友好，所见即所得，操作简单易上手，不用担心操作人员经常变更的困扰。

●采用国内优质激光器, 寿命长,线条细,设备稳定免维护, 喷码效果好;

●全封闭免维护激光光学系统，无需调整，确保整个系统的稳定性，即装即用，使用方便；

●专业高速振镜扫描系统，保证高速度、高精度；

●工业标准的模块结构设计，维护简单；

●无耗材、环保、成本低廉、维护方便。

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