Alumiiniumoksiidi keraamikat (Al₂O3) kasutatakse laialdaselt elektroonikapakendites, andurites ja täppiskonstruktsioonikomponentides tänu selle suurele kõvadusele, suurepärasele elektriisolatsioonile ja kõrgele -temperatuurikindlusele. Traditsiooniline mehaaniline töötlemine põhjustab aga sageli lõhenemist ja pragunemist, mistõttu on laserkontaktivaba töötlemine üks eelistatud lahendusi mikro-aukude valmistamisel täiustatud keraamikas.
Niisiis, kui väikese augu saab laseriga alumiiniumoksiidkeraamikasse puurida?
Yuchangi laseri võtmineYC-TC01 keraamiline lasertöötlusmasinNäiteks võib tavaline infrapunakiust nanosekundiline laser (1064 nm) saavutada alumiiniumoksiidi keraamika minimaalse augu läbimõõduga umbes 50 μm ideaaltingimustes. Kuid see piir on tavaliselt saavutatav ainult umbes 500 μm paksustel keraamilistel aluspindadel. Kui aluspind on paksem kui 500 μm, jääb stabiilse tööstusliku läbiva{6}}ava läbimõõt tavaliselt vahemikku umbes 80–200 μm.
YC{0}}TC01 integreerib laserlõikamise, puurimise ja kirjutusfunktsioonid ühele platvormile. Tüüpilised standardkonfiguratsioonid on järgmised: Laseri võimsus: 150 W, impulsi laius: 50–200 ns, punkti suurus: 50 μm. Süsteem on mõeldud kõvadele ja rabedatele täiustatud keraamilistele materjalidele, nagu alumiiniumoksiid, räninitriid ja tsirkooniumoksiid. See suudab saavutada stabiilse masstootmise φ50–80 μm läbi keraamiliste substraatide aukude, muutes selle sobivaks rakenduste jaoks, mis nõuavad suurt täpsust, paindlikkust ja töötlemise efektiivsust.
Masin töötab eriti hästi väikestes{0}}partii- ja mitmes{1}}tootmiskeskkondades.
Kui keraamilised plaadid on paksemad kui 3 mm, suureneb tüüpiline ava läbimõõt ligikaudu φ200–500 μm-ni, samal ajal kui augu kitsenemine muutub märgatavamaks ja väljapääsu läbimõõt kipub muutuma väiksemaks.
Kas UV-laserpuurimine võib saavutada suuremat täpsust?
UV-laseriga (355 nm) töötlemisel domineerivad külmablatsioon ja "koorimistüüpi" materjali eemaldamine. Kuum-mõjutatud tsooni saab vähendada ligikaudu 10–50 μm-ni, ilma nähtava uuesti valatud kihi peaaegu olemata.
Kuna fookuspunkti suurust saab vähendada umbes 20 μm-ni, suudavad UV-lasersüsteemid saavutada alumiiniumoksiidi keraamikas stabiilsemad väikesed läbivad{1}}augud, vähendades samal ajal oluliselt termilisi kahjustusi, servade lõhenemist ja mikropragusid.
Infrapunakiud nanosekundilistel laseritel (1064 nm) on üldiselt suuremad laigud ja tugevamad soojusefektid. Samade puurimistingimuste korral on servade lõhenemise ja pragunemise oht suurem kui UV-lasersüsteemidega.
Seega, kuigi nanosekundilised kiudlaserid (1064 nm) on alumiiniumoksiidi mikro-augude töötlemise võimekuse poolest UV-nanosekundi laseritest pisut nõrgemad, pakuvad need siiski olulisi eeliseid, sealhulgas madalamat hinda, suurt stabiilsust ja lihtsamat hooldust.
Peamised augu läbimõõtu mõjutavad tegurid
1. Fokuseeritud koha suurus (kõige otsesem tegur)
Kuna UV-laserite lainepikkus on lühem kui infrapunalaseritel (1064 nm), on neil võimalik saavutada väiksemaid fookuslaike ja seetõttu sobivad need paremini mikro-aukude puurimiseks. Koos ülitäpse-galvanomeetri süsteemide ja dünaamilise teravustamise optikaga võib positsioneerimistäpsus ulatuda ±2 μm-ni, võimaldades stabiilselt juhtida umbes 40 μm avade läbimõõtu.
2. Materjali paksus ja augu sügavus
Õhukesed keraamilised aluspinnad (<1 mm): Easier to process small through-holes with higher yield rates
Thick ceramic substrates (>2 mm): augu läbimõõt kipub puurimissügavuse kasvades suurenema
For deep holes (>5 mm), on minimaalne saavutatav läbimõõt tavaliselt umbes 100 μm, samas kui koonuse juhtimine muutub üha olulisemaks.
3. Parameetrite töötlemine
Ühe{0}}impulsi punktpuurimine: Suurem ava läbimõõt; tugev servalõhe (suurem kui 100 μm või sellega võrdne). Pöörlev lõikamine / spiraalne skaneerimine: väikseimad ja ümaraimad augud; minimaalne koonus (eelistatud meetod läbimõõduga φ50–80 μm).
Võimsus: Liiga suure võimsusega kaasneb suurem avade läbimõõt ja servade lõhestumine; liiga väike võimsus takistab täielikku läbitungimist. Võimsustasemed tuleb hoolikalt sobitada materjali töötlemislävega.
Skaneerimise kiirus:Suuremad kiirused toovad kaasa väiksema ava läbimõõdu; kiirused 200–400 mm/s tagavad kvaliteetse-läbi-avade.
Abigaas: Hapnik toimib põlemist soodustava vahendina; lämmastik tagab jahutuse. Mõlemad gaasid mõjutavad saadud ava läbimõõtu ja serva kvaliteeti.
4. Alumiiniumoksiidi puhtus
99% tihe alumiiniumoksiid: raskem töödelda; tulemuseks on suurem avade läbimõõt ja suurem vastuvõtlikkus pragunemisele.
96% poorne alumiiniumoksiid: suhteliselt lihtsam töödelda; hõlbustab väiksemate-läbimõõduga aukude loomist.
Kokkuvõte ja varustuse valiku soovitused
Masstootmisrakendused (kuluprioriteet)
Nanosekundilised kiudlaserid on soovitatavad 50 μm mikro-aukude stabiilseks tootmiseks 0,5–2 mm keraamilistele aluspindadele, pakkudes suurepärast tasakaalu kulude ja töökindluse vahel.
Täppisrakendused (kvaliteediprioriteet)
UV-pikosekundilised laserid on soovitatavad 20–50 μm mikro-aukude töötlemiseks minimaalse mõranemise ja pragunemisega, eriti üliõhukeste keraamiliste substraatide puhul.
Äärmiselt täpsed rakendused (uuringud ja tipptootmine{0}})
Femtosekundilised lasersüsteemid suudavad saavutada 5–10 μm mikro-mikro-auke, millel on ultra-külmtöötlusvõimalus, mistõttu sobivad need mikro-/nano-mastaabis tootmiseks.
YCLASER on spetsialiseerunud ülitäpsetele{0}}laserseadmetele ning pakub ka erinevate kõvade ja rabedate materjalide lepingulise töötlemise teenuseid. Kliendid, kes on huvitatud kõvade ja rabedate materjalide laserlahendustest, on oodatud võtke meiega ühendust proovide tasuta testimiseks ja töötlemise hindamine.
