Alumiinioksidikeramiikkaa (Al₂O3) käytetään laajalti elektroniikkapakkauksissa, antureissa ja tarkkuusrakenneosissa sen suuren kovuuden, erinomaisen sähköeristyksen ja korkean -lämpötilankeston ansiosta. Perinteinen mekaaninen työstö aiheuttaa kuitenkin usein lohkeilua ja halkeilua, mikä tekee kosketuksettomasta laserprosessoinnista yhden suosituimmista ratkaisuista kehittyneen keramiikan mikro-reikien valmistukseen.
Kuinka pienen reiän laser voi porata alumiinioksidikeramiikkaan?
Yuchang Laserin ottaminenYC-TC01 keraaminen laserkäsittelykoneEsimerkiksi perinteinen infrapunakuitu nanosekunnin laser (1064 nm) voi saavuttaa noin 50 μm:n minimireiän alumiinioksidikeramiikassa ihanteellisissa olosuhteissa. Tämä raja on kuitenkin tyypillisesti saavutettavissa vain noin 500 μm paksuilla keraamisilla alustoilla. Yli 500 μm paksuilla alustoilla vakaa teollisuusreiän halkaisija on yleensä noin 80–200 μm.
YC{0}}TC01 yhdistää laserleikkaus-, poraus- ja piirustustoiminnot yhdeksi alustaksi. Tyypillisiä vakiokokoonpanoja ovat: Laserteho: 150 W, Pulssin leveys: 50–200 ns, Pistekoko: 50 μm. Järjestelmä on suunniteltu koville ja hauraille kehittyneille keraamisille materiaaleille, kuten alumiinioksidille, piinitridille ja zirkoniumoksidille. Se voi saavuttaa vakaan φ50–80 μm:n massatuotannon keraamisten alustojen reikien läpi, mikä tekee siitä sopivan sovelluksiin, jotka vaativat suurta tarkkuutta, joustavuutta ja käsittelytehokkuutta.
Kone toimii erityisen hyvin pienissä-erä- ja moni{1}}lajiketuotantoympäristöissä.
Yli 3 mm paksujen keraamisten levyjen tyypillinen reiän halkaisija kasvaa noin φ200–500 μm:iin, kun taas reiän kapeneminen tulee näkyvämmäksi ja ulostulohalkaisija pienenee.
Voiko UV-laserporauksella saavuttaa suurempaa tarkkuutta?
UV-laser (355 nm) prosessointia hallitsee kylmä ablaatio ja "kuoriva{1}" materiaalin poisto. Lämpö-vyöhyke voidaan pienentää noin 10–50 μm:iin ilman ilmeistä uudelleenvalettua kerrosta.
Koska tarkennetun pisteen koko voidaan pienentää noin 20 μm:iin, UV-laserjärjestelmät voivat saavuttaa vakaampia pieniä läpimeneviä-reikiä alumiinioksidikeramiikassa ja vähentää merkittävästi lämpövaurioita, reunahalkeamia ja mikrohalkeamia.
Infrapunakuitu nanosekuntilasereilla (1064 nm) on yleensä suurempi pistekoko ja voimakkaammat lämpövaikutukset. Samoissa porausolosuhteissa reunan halkeamien ja halkeilujen riski on suurempi kuin UV-laserjärjestelmissä.
Vaikka nanosekunnin kuitulaserit (1064 nm) ovatkin alumiinioksidin mikro{1}}reikien käsittelykyvyssä hieman heikompia kuin UV-nanosekuntien laserit, ne tarjoavat silti tärkeitä etuja, kuten alhaisemmat kustannukset, korkean vakauden ja helpomman huollon.
Keskeiset tekijät, jotka vaikuttavat reiän halkaisijaan
1. Kohdistetun pisteen koko (suorin tekijä)
Koska UV-lasereilla on lyhyemmät aallonpituudet kuin infrapunalasereilla (1064 nm), niillä voidaan saavuttaa pienempiä tarkennettuja pisteitä ja siksi ne sopivat paremmin mikro-reikien poraukseen. Yhdessä erittäin-tarkkojen galvanometrijärjestelmien ja dynaamisen tarkennusoptiikan kanssa paikannustarkkuus voi olla ±2 μm, mikä mahdollistaa noin 40 μm:n reikien halkaisijan vakaan ohjauksen.
2. Materiaalin paksuus ja reiän syvyys
Ohuet keraamiset alustat (<1 mm): Easier to process small through-holes with higher yield rates
Thick ceramic substrates (>2 mm): Reiän halkaisija pyrkii kasvamaan poraussyvyyden myötä
For deep holes (>5 mm), pienin saavutettavissa oleva halkaisija on yleensä noin 100 μm, kun taas kartiosäädöstä tulee yhä tärkeämpää.
3. Käsittelyparametrit
Yhden pulssin{0}}pisteporaus: Suurempi reiän halkaisija; voimakas reunahalkeama (suurempi tai yhtä suuri kuin 100 μm). Pyörivä leikkaus / kierteinen skannaus: Pienimmät ja pyöreimmät reiät; minimaalinen kartio (suositeltu menetelmä halkaisijoille φ50–80 μm).
Tehoa: Liian suuri teho johtaa suurempiin reikien halkaisijoihin ja reunojen halkaisuun; liian pieni teho estää täyden tunkeutumisen. Tehotasot on sovitettava huolellisesti materiaalin käsittelykynnykseen.
Skannausnopeus:Suuremmat nopeudet johtavat pienempään reikien halkaisijaan; Nopeuksilla 200–400 mm/s saadaan korkea-laatu läpirei'istä-.
Apukaasu: Happi toimii palamisen apuaineena; typpi jäähdyttää. Molemmat kaasut vaikuttavat tuloksena olevan reiän halkaisijaan ja reunan laatuun.
4. Alumiinioksidin puhtaus
99 % tiheä alumiinioksidi: vaikeampi käsitellä; tuloksena on suurempi reiän halkaisija ja suurempi halkeilualttius.
96 % huokoista alumiinioksidia: Suhteellisen helpompi käsitellä; helpottaa halkaisijaltaan pienempien -reikien luomista.
Yhteenveto ja laitteiden valintasuositukset
Massatuotantosovellukset (kustannusprioriteetti)
Nanosekuntikuitulasereita suositellaan 50 μm:n mikro-reikien vakaaseen tuotantoon 0,5–2 mm:n keraamisille alustoille, mikä tarjoaa erinomaisen kustannus- ja luotettavuussuhteen.
Tarkkuussovellukset (laatuprioriteetti)
UV-pikosekuntilasereita suositellaan 20–50 μm:n mikro-reikien käsittelyyn minimaalisella halkeilulla ja halkeilulla, erityisesti ultra-ohuille keraamisille alustoille.
Äärimmäisen tarkat sovellukset (tutkimus ja huippuluokan{0}}valmistus)
Femtosekunnin laserjärjestelmillä voidaan saavuttaa 5–10 μm:n mikro-reiät ultra-kylmäkäsittelykyvyllä, joten ne soveltuvat mikro-/nano-mittakaavan valmistussovelluksiin.
YCLASER on erikoistunut erittäin{0}}tarkkoihin laserlaitteisiin ja tarjoaa myös sopimuskäsittelypalveluita useille koville ja hauraille materiaaleille. Kovien ja hauraiden materiaalien laserratkaisuista kiinnostuneet asiakkaat ovat tervetulleita ota meihin yhteyttä ilmaista näytetestausta varten ja käsittelyn arviointi.
