آلومینا (Al2O3) یکی از پرکاربردترین سرامیک های مهندسی در بسته بندی الکترونیکی، ساخت نیمه هادی ها، الکترونیک قدرت و کاربردهای پزشکی است. با این حال، به دلیل سختی بالا و ماهیت شکننده، تشکیل ترک یکی از بزرگترین چالشها در حین ماشینکاری است.
ترکها نه تنها بازده محصول را کاهش میدهند، بلکه ممکن است-قابلیت اطمینان طولانیمدت را نیز تحت تأثیر قرار دهند، بهویژه در بستهبندیهای الکترونیکی با کارایی بالا. برای انتخاب فرآیند ماشینکاری مناسب، درک علل ریشه ای ترک خوردن ضروری است.
این مقاله سه دلیل اصلی ایجاد ترک در حین برش سرامیک آلومینا را توضیح میدهد و اینکه چگونه فناوری برش لیزر UV به به حداقل رساندن این عیوب کمک میکند.
1. ترک های استرس مکانیکی
ترکهای مکانیکی معمولاً با روشهای ماشینکاری معمولی مانند برش اره الماس و تراش مکانیکی مرتبط هستند.
علل معمولی عبارتند از:
---- نرخ تغذیه بیش از حد که نیروهای برشی را فراتر از مقاومت در برابر شکست سرامیک افزایش می دهد.
---- عمق برش بیش از حد، که منجر به تنش جانبی بیشتر و انتشار ترک می شود.
---- تیغه های الماس فرسوده که از برش موثر به اکستروژن مواد تبدیل می شوند و باعث بریدگی لبه و ریزترک می شوند.
---- نیروی گیره نامناسب یا پشتیبانی ناکافی قطعه کار که منجر به تمرکز تنش و تغییر شکل می شود.
---- گوشه های داخلی تیز بدون انتقال شعاع، جایی که تمرکز تنش موضعی ممکن است باعث ایجاد ترک شود.
این تنشهای مکانیکی اغلب باعث ایجاد ریزترکهای سطحی میشوند که ممکن است در طول چرخه حرارتی یا مونتاژ بعدی منتشر شوند.
2. ترک های استرس حرارتی
اگر حرارت ورودی به درستی کنترل نشود، پردازش لیزر ممکن است ترک ایجاد کند.
اگرچه آلومینا پایداری حرارتی نسبتاً خوبی را ارائه می دهد، رسانایی حرارتی آن به طور قابل توجهی کمتر از فلزات است. گرمایش موضعی بیش از حد می تواند شیب های شدید دما را ایجاد کند و در نتیجه تنش حرارتی ایجاد کند.
علل بالقوه عبارتند از:
---- انرژی بیش از حد پالس لیزر
---- سرعت برش کم که باعث تجمع گرما می شود
---- منطقه بزرگ متاثر از گرما (HAZ)
---- گاز کمکی ناکافی یا خنک کننده ناکافی
---- بهینه سازی نامناسب پارامتر فرآیند
در مقایسه با برش لیزر CO2 سنتی،برش لیزری UV 355 نانومتر به طور قابل توجهی اثرات حرارتی را از طریق انرژی فوتون بالاتر و ورودی گرمای کمتر کاهش می دهد و آن را برای پردازش سرامیکی دقیق مناسب تر می کند.
3. مواد{1}}ترک های پنهان مرتبط
برخی از ترک ها قبل از شروع ماشین کاری ایجاد می شوند.
عوامل احتمالی عبارتند از:
---- تنش های پسماند ایجاد شده در طی پخت سرامیک
---- چگالی مواد غیر یکنواخت
---- اندازه دانه بزرگ
---- منافذ یا آخال های داخلی
---- مواد سرامیکی با خلوص کمتر با چقرمگی شکست کمتر
بازرسی مواد ورودی و کیفیت سرامیکی پایدار برای دستیابی به نتایج ماشینکاری ثابت مهم هستند.
چگونهبرش لیزر UVترک های سرامیک آلومینا را کاهش می دهد؟
بر خلاف برش مکانیکی معمولی، برش لیزر UV یک فرآیند ماشینکاری بدون تماس-است که نیروهای برشی را که مستقیماً بر روی بستر سرامیکی وارد میشوند حذف میکند.
یک لیزر فرابنفش 355 نانومتری که به درستی بهینه شده است می تواند به طور موثر آسیب حرارتی را کاهش دهد و در عین حال دقت ابعادی و کیفیت لبه عالی را حفظ کند.
مزایای معمول عبارتند از:
---- حداقل تنش مکانیکی
---- منطقه کوچک متاثر از گرما (HAZ)
---- کاهش خرد شدن لبه
---- سازگاری ابعادی بالا
---- عملکرد عالی برای خطوط پیچیده و ویژگیهای ریز
---- مناسب برای بسترهای سرامیکی نازک و بسته بندی الکترونیکی دقیق
برای برنامههای کاربردی الکترونیکی با قابلیت اطمینان بالا، بهینهسازی فرآیند-از جمله توان لیزر، فرکانس پالس، استراتژی اسکن، و پارامترهای گاز کمکی-به اندازه عملکرد دستگاه مهم است.
چرا YCLaser را انتخاب کنید؟
در WHYC Laser، ما در راه حل های ریزماشینکاری لیزری دقیق برای سرامیک های پیشرفته تخصص داریم.
دستگاه های برش لیزر UV ما به طور گسترده ای برای پردازش استفاده می شود: آلومینا (Al2O3)، نیترید آلومینیوم (AlN)، زیرکونیا (ZrO2)، نیترید سیلیکون (Si3N4)
سیلیکون کاربید (SiC)، کوارتز، یاقوت کبود، شیشه و سایر مواد شکننده.
راه حل های ما پشتیبانی می کند:برش لیزر سرامیک، حفاری لیزری، شیار لیزری، خط زدن لیزر، ماشینکاری لیزری دقیق سفارشی
خواه بسترهای بسته بندی الکترونیکی، سرامیک های DBC/AMB، قطعات نیمه هادی، ماژول های قدرت، دستگاه های RF یا سرامیک های پزشکی را تولید می کنید،YCLaserمی تواند راه حل های پردازش لیزری سفارشی طراحی شده برای بهبود بهره وری، دقت و کیفیت محصول ارائه دهد.
درخواست یک نمونه تست رایگان
به دنبال یک قابل اعتماد دستگاه برش لیزر سرامیک آلومینا یاراه حل پردازش لیزر سرامیکی سفارشی?
همین امروز با YCLaser تماس بگیریدبرای بحث در مورد درخواست خود، درخواست پردازش نمونه رایگان و دریافت مشاوره تخصصی از تیم مهندسی ما.
