Alumiiniumoksiidi (Al₂O₃) keraamikat kasutatakse laialdaselt pooljuhtpakendites, jõuelektroonikas, LED-moodulites, RF-seadmetes, andurites ja keraamilistes PCB-des, kuna neil on suurepärane elektriisolatsioon, termiline stabiilsus ja mehaaniline tugevus. Kuna elektroonilised komponendid kahanevad jätkuvalt, peavad tootjad üha enam tootma suure-tihedusega mikroauke, millel on väiksemad tolerantsid ja suurem töökindlus.
Selle ülesande eelistatud lahenduseks on saanud laserpuurimine. Saadaolevate meetodite hulgas on kaks kõige sagedamini kasutatavat protsessi laserlöökpuurimine ja spiraalne trepanimine. Kuigi mõlemad suudavad toota täpseid mikroauke, on need loodud erinevate tootmisprioriteetide jaoks.
Selles artiklis võrreldakse kahte tehnikat puurimiskiiruse, aukude kvaliteedi, tootmise efektiivsuse ja rakenduse sobivuse osas, et aidata tootjatel valida õige protsess.
Kiire võrdlus
| Nõue | Soovitatav protsess |
| Suurim puurimiskiirus | Löökriistade puurimine |
| Suure massiivi puurimine | Löökriistade puurimine |
| Ava läbimõõt 100 μm või suurem | Löökriistade puurimine |
| Ava läbimõõt<100 μm | Spiraalne trepaneerimine |
| Madal koonuse nõue | Spiraalne trepaneerimine |
| Minimaalne serva purustamine | Spiraalne trepaneerimine |
| Väga{0}}usaldusväärne elektrooniline pakend | Spiraalne trepaneerimine |
| Thick alumina substrates (>1 mm) | Spiraalne trepaneerimine |
Üldiselt maksimeerib löökpuurimine läbilaskevõimet, samas kui spiraalne trepaning tagab aukude suurepärase kvaliteedi ja mõõtmete ühtsuse.
Mis on laserlöökpuurimine?
Laserlöökpuurimine loob augu, fokuseerides laserkiire kindlasse asendisse, samal ajal kui mitu laserimpulssi eemaldavad materjali pidevalt, kuni substraat on täielikult läbi tunginud.
Kuna laser jääb puurimise ajal paigale, on skanneri liikumine minimeeritud, võimaldades äärmiselt kiiret töötlemiskiirust. Koos galvanomeetri skaneerimise ja lendava puurimistehnoloogiaga sobib löökpuurimine eriti hästi suurte identsete aukude jaoks.
Eelised
Äärmiselt suur puurimiskiirus
Ideaalne suures mahus{0}}tootmiseks
Tõhus õhukeste alumiiniumoksiidi substraatide jaoks
Ühildub lendavate puurimissüsteemidega
Piirangud
Suurema augu koonus
Suurem termiline stress
Suurem servalõhkumise ja mikro{0}}pragude oht
Vähesobib üli-väikeste või sügavate mikroaukude jaoks
Mis on spiraalne trepaneerimine?
Spiraalne trepaneerimine eemaldab materjali järk-järgult mööda programmeeritud spiraali. Selle asemel, et koondada laserenergia ühte punkti, skaneerib kiir kihthaaval keskelt augu lõpliku läbimõõdu suunas.
Kuigi see protsess nõuab pikemat töötlemisaega, vähendab see oluliselt termilist pinget ja tagab parema kontrolli ava geomeetria üle.
Eelised
Suurepärane augu ümardus
Alumine koonus
Minimaalne serva purustamine
Parem külgseina kvaliteet
Parem protsessi stabiilsus täppisrakenduste jaoks
Piirangud
Aeglasem puurimiskiirus
Madalam läbilaskevõime suurte aukude massiivide jaoks
Kõrgem seadmete tsükliaeg
Miks on löökpuurimine kiirem?
Peamine põhjus on tala liikumise erinevus.
Löökpuurimise ajal jääb laser fikseerituks, samal ajal kui järjestikused impulsid eemaldavad materjali vertikaalselt läbi substraadi. Kuna spiraalset skaneerimisrada pole, minimeerib protsess skanneri liikumist ja lühendab töötlemistsüklit.
Seevastu spiraalne trepaneerimine nõuab, et laser järgiks pidevalt ringikujulist rada mitme pöörde jooksul, suurendades järk-järgult auku, kuni saavutatakse soovitud läbimõõt. See täiendav skannimisaeg muudab protsessi oma olemuselt aeglasemaks.
Optimeeritud tootmistingimustes suudavad QCW kiudlasersüsteemid saavutada suhteliselt suure läbimõõduga õhukeste alumiiniumoksiidi substraatide puurimiskiiruse kuni 300 auku sekundis. Tegelik tootlikkus sõltub materjali paksusest, ava läbimõõdust, laserallikast ja kvaliteedinõuetest.
Kiiruse võrdlus
| Võrdluspunkt | Löökriistade puurimine | Spiraalne trepaneerimine |
| Õhukesed aluspinnad (vähem kui 0,635 mm või sellega võrdne) | Suurepärane | Hea |
| Ava läbimõõt 100 μm või suurem | Suurepärane | Mõõdukas |
| Ava läbimõõt<100 μm | Mõõdukas | Suurepärane |
| Suured augumassiivid | Suurepärane | Mõõdukas |
| Üldine läbilaskevõime | Väga kõrge | Keskmine |
Rakendustes, kus tootmiskiirus on esmane eesmärk, on tavaliselt eelistatud lahendus löökpuurimine.
Aukude kvaliteedi võrdlus
Kiirus on vaid üks tootmisjõudluse aspekt. Aukude kvaliteet määrab sageli lõpptoote saagise.
| Kvaliteedi parameeter | Löökriistade puurimine | Spiraalne trepaneerimine |
| Serva purustamine | Mõõdukas | Madal |
| Aukude koonus | Kõrgem | Madalam |
| Ümarus | Hea | Suurepärane |
| Külgseina viimistlus | Hea | Suurepärane |
| Termiline kahjustus | Kõrgem | Madalam |
| Mõõtmete järjepidevus | Hea | Suurepärane |
Kuna spiraalne trepaneerimine eemaldab materjali järk-järgult, tekitab see madalama termilise pinge, mille tulemuseks on puhtamad aukude servad, väiksem koonus ja parem konsistents. Pooljuhtpakendite ja muude suure töökindlusega{1}}rakenduste puhul kaaluvad need kvaliteedieelised sageli üles aeglasema töötlemiskiiruse.
Õige protsessi valimine
Parim puurimisviis sõltub tootlikkuse ja kvaliteedi tasakaalust.
Valige löökpuurimine, kui:
Alumiiniumoksiidi paksus on 0,635 mm või väiksem
Ava läbimõõt on 100 μm või suurem
Vaja on suure{0}}mahuga tootmist
Väike koonus on vastuvõetav
Tootmise efektiivsus on kõrgeim prioriteet
Tüüpilised rakendused hõlmavad LED-substraate, üldkeraamilisi PCB-sid ja muid suuremahulisi{0}}tööstuslikke komponente.
ValiSpiraalne trepaneerimineMillal:
Ava läbimõõt on alla 100 μm
Nõutav on range mõõtmete tolerants
Madal koonus ja minimaalne purustamine on kriitilise tähtsusega
Paksu alumiiniumoksiidi substraate töödeldakse
Nõutav on kõrge{0}}usaldusväärne elektrooniline pakend
Tüüpilised rakendused hõlmavad pooljuhtpakette, toitemooduleid, RF-seadmeid, autoelektroonikat ja meditsiinilisi keraamilisi komponente.
Läbilaskevõime vs tootlus
Üks levinud eksiarvamus on see, et kiireim puurimisprotsess tagab alati suurima tootmisvõimsuse.
Praktikas peaksid tootjad keskenduma kvalifitseeritud osadele tunnis, mitte lihtsalt aukudele sekundis.
Standardsete tööstustoodete puhul annab löökpuurimine sageli suurima väljundi. Kuid rakenduste puhul, mis nõuavad väga väikeseid auke või rangeid kvaliteedistandardeid, annab spiraalne trepanimine tavaliselt suurema üldise saagise, kuna vähendab defekte, ümbertöötlemist ja jääke.
Seetõttu on kõige produktiivsem protsess, mis tagab järjekindlalt suurima arvu vastuvõetavaid osi -mitte tingimata kõige lühema puurimisajaga.
Järeldus
Alumiiniumoksiidi keraamika mikropuurimisel mängivad olulist rolli nii laserlöökpuurimine kui ka spiraalne trepaneerimine.
Löökpuurimine on eelistatud valik tootjatele, kes otsivad maksimaalset läbilaskevõimet õhukestel aluspindadel ja suurematel mikroaukudel. Spiraalne trepaneerimine seevastu pakub suurepärast aukude geomeetriat, väiksemaid termilisi kahjustusi ja suuremat protsessi stabiilsust nõudlike elektroonika- ja pooljuhtrakenduste jaoks.
Selle asemel, et küsida, milline protsess on üldiselt parem, peaksid tootjad enne kõige sobivama puurimismeetodi valimist hindama aluspinna paksust, augu läbimõõtu, kvaliteedinõudeid ja tootmismahtu.YCLASERspetsialiseerumatäppis-laser-mikrotöötluslahendusedtäiustatud keraamiliste materjalide jaoks, sealhulgas alumiiniumoksiid (Al2O3), alumiiniumnitriid (AlN), tsirkooniumoksiid (ZrO2), räninitriid (Si3N4), ränikarbiid (SiC) ja muu tehniline keraamika.
Meie insenerimeeskond, kellel on laialdased laserlõikamise, mikropuurimise, kriipsutamise ja profileerimise kogemused, aitab klientidel valida materjali omaduste, aukude spetsifikatsioonide ja tootmisnõuete põhjal kõige sobivama laserprotsessi,{0}}tagades optimaalse tasakaalu kvaliteedi, tõhususe ja kulude vahel.
Võtke ühendust YCLASERiga näidistestide ja professionaalse rakenduste toe jaoks.
