سرامیک آلومینا (Al2O3) به دلیل سختی بالا، عایق الکتریکی عالی و مقاومت در برابر حرارت بالا، به طور گسترده در بسته بندی های الکترونیکی، حسگرها و اجزای ساختاری دقیق استفاده می شود. با این حال، ماشینکاری مکانیکی سنتی اغلب باعث بریدگی و ترک میشود و پردازش غیرتماسی لیزری را به یکی از راهحلهای ترجیحی برای ساخت سوراخهای کوچک در سرامیکهای پیشرفته تبدیل میکند.
بنابراین، یک لیزر چقدر کوچک می تواند در سرامیک آلومینا سوراخ کند؟
گرفتن لیزر یوچانگدستگاه پردازش لیزر سرامیکی YC-TC01به عنوان مثال، یک لیزر نانوثانیه ای فیبر مادون قرمز معمولی (1064 نانومتر) می تواند حداقل قطر سوراخ حدود 50 میکرومتر را در سرامیک های آلومینا تحت شرایط ایده آل به دست آورد. با این حال، این حد معمولاً فقط در بسترهای سرامیکی با ضخامت حدود 500 میکرومتر قابل دستیابی است. برای بسترهایی با ضخامت بیشتر از 500 میکرومتر، قطر سوراخ صنعتی پایدار معمولاً بین 80 تا 200 میکرومتر است.
YC{0}}TC01 عملکردهای برش لیزری، حفاری و خط زدن را در یک پلت فرم واحد ادغام می کند. تنظیمات استاندارد معمولی عبارتند از: توان لیزر: 150 وات، عرض پالس: 50-200 ns، اندازه نقطه: 50 میکرومتر. این سیستم برای مواد سرامیکی پیشرفته سخت و شکننده مانند آلومینا، نیترید سیلیکون و زیرکونیا طراحی شده است. این می تواند به تولید انبوه پایدار φ50-80 میکرومتر از طریق سوراخ هایی در بسترهای سرامیکی دست یابد، که آن را برای کاربردهایی که نیاز به دقت، انعطاف پذیری و راندمان پردازش بالایی دارند، مناسب می کند.
این دستگاه بهویژه در محیطهای تولید کوچک-دستهای و چندتایی{1}}به خوبی عمل میکند.
برای صفحات سرامیکی با ضخامت بیشتر از 3 میلی متر، قطر سوراخ معمولی تقریباً 200-500 میکرومتر افزایش می یابد، در حالی که مخروطی سوراخ بیشتر قابل توجه است و قطر خروجی کوچکتر می شود.
آیا حفاری لیزر UV می تواند به دقت بالاتری دست یابد؟
پردازش لیزر ماوراء بنفش (355 نانومتر) با فرسایش سرد و حذف مواد "لایهبرداری{1}} صورت میگیرد. منطقه تحت تأثیر گرما را میتوان به تقریباً 10 تا 50 میکرومتر کاهش داد، تقریباً بدون لایهای آشکار.
از آنجایی که اندازه نقطه متمرکز را میتوان به حدود 20 میکرومتر کاهش داد، سیستمهای لیزر UV میتوانند حفرههای کوچکتر پایدارتری در سرامیکهای آلومینا ایجاد کنند و در عین حال آسیبهای حرارتی، بریدگی لبهها و ریزترکها را کاهش دهند.
لیزرهای نانوثانیه فیبر مادون قرمز (1064 نانومتر) عموماً اندازه نقطه بزرگتر و اثرات حرارتی قوی تری دارند. در شرایط حفاری یکسان، خطر خرد شدن لبه و ترک خوردن در مقایسه با سیستم های لیزر UV بیشتر است.
بنابراین، اگرچه لیزرهای فیبر نانوثانیه (1064 نانومتر) از لیزرهای نانوثانیه UV در قابلیت پردازش ریز{1}حفره آلومینا کمی ضعیفتر هستند، اما همچنان مزایای مهمی از جمله هزینه کمتر، پایداری بالا و نگهداری آسانتر را ارائه میکنند.
عوامل کلیدی موثر بر قطر سوراخ
1. اندازه نقطه متمرکز (مستقیم ترین عامل)
از آنجایی که لیزرهای UV نسبت به لیزرهای مادون قرمز (1064 نانومتر) طول موج کوتاه تری دارند، می توانند به نقاط متمرکز کوچک تری دست یابند و بنابراین برای حفاری میکرو{1}} مناسب تر هستند. در ترکیب با سیستمهای گالوانومتر با دقت بالا و اپتیکهای فوکوس دینامیکی، دقت موقعیتیابی میتواند به ۲± میکرومتر برسد و کنترل پایدار قطر سوراخها در حدود ۴۰ میکرومتر را ممکن میسازد.
2. ضخامت مواد و عمق سوراخ
بسترهای نازک سرامیکی (<1 mm): Easier to process small through-holes with higher yield rates
Thick ceramic substrates (>2 میلی متر): قطر سوراخ با عمق حفاری افزایش می یابد
For deep holes (>5 میلی متر)، حداقل قطر قابل دستیابی به طور کلی حدود 100 میکرومتر است، در حالی که کنترل مخروطی اهمیت فزاینده ای پیدا می کند.
3. پارامترهای پردازش
حفاری نقطه ای تک پالس-: قطر سوراخ بزرگتر; بریدگی شدید لبه (بیشتر یا مساوی 100 میکرومتر). برش چرخشی / اسکن مارپیچی: کوچکترین و گردترین سوراخ ها. حداقل مخروط (روش ترجیحی برای قطرهای φ50-80 میکرومتر).
قدرت: قدرت بیش از حد بالا منجر به قطر سوراخ بزرگتر و بریدگی لبه می شود. توان بسیار کم از نفوذ کامل جلوگیری می کند. سطوح توان باید به دقت با آستانه پردازش مواد مطابقت داده شود.
سرعت اسکن:سرعت های بالاتر منجر به قطر سوراخ کوچکتر می شود. سرعتهای 200 تا 400 میلیمتر بر ثانیه از سوراخها-کیفیت بالایی ایجاد میکنند.
گاز کمکی: اکسیژن به عنوان کمک احتراق عمل می کند. نیتروژن خنک کننده را فراهم می کند. هر دو گاز بر قطر سوراخ و کیفیت لبه حاصل تأثیر می گذارند.
4. خلوص آلومینا
99% آلومینا متراکم: پردازش آن دشوارتر است. منجر به قطر سوراخ بزرگتر و حساسیت بالاتر به ترک می شود.
96% آلومینا متخلخل: پردازش نسبتا ساده تر. ایجاد سوراخهای کوچکتر-قطر را تسهیل میکند.
خلاصه و توصیه های انتخاب تجهیزات
برنامه های تولید انبوه (اولویت هزینه)
لیزرهای فیبر نانوثانیه برای تولید پایدار حفرههای میکرو{1} 50 میکرومتری بر روی بسترهای سرامیکی 0.5 تا 2 میلیمتری توصیه میشوند که تعادل عالی هزینه و قابلیت اطمینان را ارائه میدهند.
کاربردهای دقیق (اولویت کیفیت)
لیزرهای پیکوثانیه UV برای پردازش میکرو{2}حفرهای 20 تا 50 میکرومتری با حداقل بریدگی و ترک توصیه میشود، بهویژه برای زیرلایههای سرامیکی فوق{3} نازک.
برنامههای کاربردی با دقت بسیار بالا (تحقیق و ساخت{0}بالا)
سیستمهای لیزر فمتوثانیه میتوانند حفرههای میکرو-5 تا 10 میکرومتری را با قابلیت پردازش فوقالعاده-سرد ایجاد کنند که آنها را برای کاربردهای تولید در مقیاس میکرو/نانو{4}}مناسب میکند.
YCLASER در تجهیزات لیزری{0} با دقت بالا تخصص دارد و همچنین خدمات پردازش قراردادی را برای مواد مختلف سخت و شکننده ارائه میکند. از مشتریان علاقه مند به محلول های لیزر مواد سخت و شکننده استقبال می شود برای تست نمونه رایگان با ما تماس بگیرید و ارزیابی پردازش
