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陶瓷基板系列-激光技术在陶瓷基板领域的应用

22-05-2023

由于陶瓷材料固有的硬度和脆性,通孔的制备、形状切割或晶圆切割提出了重大挑战。传统的机械加工方法既耗时又费力,并且会产生应力,从而对陶瓷基板造成潜在损坏。激光技术作为一种灵活、高效、高良率的加工方法,在陶瓷基板加工方面展现出了非凡的能力。

 

1. 激光技术的优点


激光技术是一种先进的加工技术,具有非接触式加工、无刀具磨损、高精度、高灵活性等特点。具有精度高、可控性高效、热影响区小、无切削力、无切削刃等优点。"工具"磨损,使其成为陶瓷加工最理想的手段之一。


1)激光切割头不与材料表面接触,避免划伤工件。


2)切割间隙窄,节省材料。


3)激光光斑小,能量密度高,精度高,速度快,线宽和深度稳定性高。


4)激光加工精确,切割边缘光滑无毛刺。


5)热影响区小,工件局部变形极小,无机械变形。


6)加工灵活性好,可加工任意形状和切割型材。

 

2. 激光在陶瓷基板中的应用


由于烧结过程中收缩率较大,保证陶瓷件烧结后的尺寸精度具有挑战性,包括精确提供装配所需的各种孔、槽和边缘。因此,需要进行后烧结处理。激光切割作为一种非接触式加工方法,保证了产品无内应力,崩边极小,精度高,加工成品率高。

 

1) 激光划片/切割


激光划片,也称为划痕切割或受控断裂切割,涉及通过光束传输系统将激光束聚焦到陶瓷基板的表面上。这会产生热量,引起划线区域陶瓷的热烧蚀、熔化和汽化,在陶瓷表面形成一系列盲孔或凹槽。当沿着划线施加应力时,由于应力集中,材料容易且准确地发生断裂,从而导致分离。


2) 激光划线


在后烧结陶瓷基板的划片工艺中,激光也有广泛的应用。划片涉及使用激光在陶瓷表面烧出连续的、密集排列的点状凹坑,形成线条,以便于封装后将基板分割成单独的单元。


3) 激光钻孔


钻孔是生产 HTCC(高温共烧陶瓷)、LTCC(低温共烧陶瓷)和 DPC(直接镀铜)基板时最常用的激光加工技术。使用激光钻孔机在基板的上表面和下表面上打孔,作为垂直互连的路径。这使得电子器件能够在陶瓷基板上进行三维封装和集成。

不同类型的陶瓷材料需要特定的激光束,如红外线、绿光、紫外线或CO2激光来照射材料表面。每个激光脉冲都会烧掉一部分材料。与机械钻孔相比,激光钻孔具有多种优势,包括更高的加工精度、更低的耗材成本以及更高的产品灵活性。

 

4) 激光打标


激光打标涉及使用激光打标机将产品二维码雕刻到陶瓷基板上。激光打标是一种广泛使用的激光加工技术,它利用高能量密度的激光局部照射工件,引起表面材料汽化或颜色变化,从而形成永久性标记。

 

随着微电子工业的不断发展,电子元件逐渐走向小型化、轻量化设计。对精度的要求也在不断提高。这不可避免地对陶瓷基片的加工提出了更高的要求,使得激光技术前景广阔。




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