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中國陶瓷CMF設計研究應用平臺|陶瓷電路板生產工藝中的激光打孔與切割

2021-08-09 17:02:03 來源:國家陶瓷工業設計研究院

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在陶瓷電路板加工生產工藝中激光加工主要有激光打孔和激光切割。


氧化鋁和氮化鋁等陶瓷材料具有高導熱、高絕緣和耐高溫等優點,在電子及半導體領域具有廣泛的應用。但是陶瓷材料具有很高的硬度和脆性,其成型加工非常困難,特別是微孔的加工尤其困難。由于激光具有高功率密度及良好的方向性,目前陶瓷板材普遍采用激光器對陶瓷板材進行打孔加工,激光陶瓷打孔一般采用脈沖激光器或準連續激光器(光纖激光器),激光束通過光學系統聚焦在與激光軸垂直放置的工件上,發出高能量密度(10*5-10*9w/cm2)的激光束使材料熔化、氣化,一股與光束同軸氣流由激光切割頭噴出,將熔化了的材料由切口的底部吹出而逐步形成通孔。


由于電子器件和半導體元器件具有尺寸小,密度高等特點,故要求激光打孔加工的精度和速度有較高要求,根據元器件應用的不同要求由于電子器件和半導體元器件具有尺寸小,密度高等特點,故要求激光打孔加工的精度和速度有較高要求,根據元器件應用的不同要求,微孔直徑范圍為0.05~0.2mm。用于陶瓷精密加工的激光器,一般激光焦斑直徑≤0.05mm,根據陶瓷板材厚度尺寸不同,一般可通過控制離焦量來實現不同孔徑的通孔打孔,對于直徑小于0.15mm的通孔,可通過控制離焦量實現打孔。


陶瓷電路板切割主要有水刀切割和激光切割兩種,目前市場上激光切割多選擇光纖激光器。光纖激光器切割陶瓷電路板具有以下優勢:


(1) 精度高,速度快,切縫窄,熱影響區小,切割面光滑無毛刺。

(2) 激光切割頭不會與材料表面相接觸,不劃傷工件。

(3) 切縫窄,熱影響區小,工件局部變形極小,無機械變形。

(4) 加工柔性好,可以加工任意圖形,亦可以切割管材及其他異型材。


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隨著5G建設的持續推進, 精密微電子以及航空船舶等工業領域得到了進一步的發展,而這些領域都涵蓋了陶瓷基板 的應用。其中,陶瓷基板PCB 因其優越的性能逐漸得到了越來越多的應用。


陶瓷基板是大功率電子電路結構技術和互連技術的基礎材料,結構致密,且具有一定的脆性。傳統加工方式,在加工過程中存在應力,針對厚度很薄的陶瓷片,很容易產生碎裂。


在輕薄化、微型化等發展趨勢下,傳統的切割加工方式因精度不夠高,已無法滿足需求。激光是一種非接觸式的加工工具,在切割工藝上較傳統加工方式有著明顯的優勢,在陶瓷基板PCB加工中發揮了非常重要的作用。


隨著微電子行業的不斷發展,電子元器件逐漸朝著微型化、輕薄化的方向發展,對精度的要求也越來越高,這勢必對陶瓷基板的加工程度提出越來越高的要求。從發展趨勢來看,激光加工陶瓷基板PCB的應用有著廣闊的發展前景 !




(文章內容轉載自百家號“斯利通陶瓷線路板”,僅作分享)

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