Az alumínium-oxid kerámiát (Al₂O3) széles körben használják elektronikus csomagolásban, érzékelőkben és precíziós szerkezeti elemekben, mivel nagy keménysége, kiváló elektromos szigetelése és magas hőmérsékletállósága{0}}. A hagyományos mechanikus megmunkálás azonban gyakran okoz forgácsolást és repedést, így a lézeres érintésmentes feldolgozás az egyik előnyben részesített megoldás a mikro-lyukak készítéséhez a fejlett kerámiákban.
Tehát milyen kis lyukat tud egy lézerrel fúrni alumínium-oxid kerámiába?
A Yuchang lézer felvételeYC-TC01 kerámia lézeres feldolgozógépPéldául egy hagyományos infravörös szál nanoszekundumos lézer (1064 nm) ideális körülmények között körülbelül 50 μm-es minimális furatátmérőt képes elérni alumínium-oxid kerámián. Ez a határ azonban jellemzően csak körülbelül 500 μm vastagságú kerámia felületeken érhető el. 500 μm-nél vastagabb aljzatok esetén a stabil ipari átmenő{6}}furat átmérője általában körülbelül 80–200 μm között van.
Az YC{0}}TC01 egyetlen platformba integrálja a lézeres vágási, fúrási és vágófunkciókat. A tipikus szabványos konfigurációk a következők: Lézerteljesítmény: 150 W, Impulzusszélesség: 50–200 ns, Spot mérete: 50 μm. A rendszert kemény és törékeny, fejlett kerámia anyagokhoz, például alumínium-oxidhoz, szilícium-nitridhez és cirkóniához tervezték. Stabil, φ50–80 μm-es tömegtermelést érhet el kerámia hordozón lévő lyukakon keresztül, így alkalmas a nagy pontosságot, rugalmasságot és feldolgozási hatékonyságot igénylő alkalmazásokhoz.
A gép különösen jól teljesít kis-kötegelt és több-változatos gyártási környezetekben.
A 3 mm-nél vastagabb kerámialemezeknél a tipikus furatátmérő körülbelül φ200–500 μm-re nő, miközben a lyuk elvékonyodása észrevehetőbbé válik, és a kilépési átmérő egyre kisebb lesz.
Az UV lézeres fúrással nagyobb pontosság érhető el?
Az UV lézeres (355 nm) feldolgozásnál a hideg abláció és a "lehúzós{1}} típusú" anyageltávolítás dominál. A hőhatás-zóna körülbelül 10–50 μm-re csökkenthető, szinte semmi nyilvánvaló újraöntött réteg.
Mivel a fókuszált folt mérete körülbelül 20 μm-re csökkenthető, az UV lézerrendszerek stabilabb kis átmenő-lyukakat érhetnek el az alumínium-oxid kerámiákon, miközben jelentősen csökkentik a hőkárosodást, az élek repedéseit és a mikrorepedéseket.
Az infravörös szálas nanoszekundumos lézerek (1064 nm) általában nagyobb foltmérettel és erősebb hőhatásokkal rendelkeznek. Azonos fúrási körülmények között az élletörés és repedés kockázata nagyobb, mint az UV lézeres rendszereknél.
Ezért, bár a nanoszekundumos szálas lézerek (1064 nm) valamivel gyengébbek, mint az UV nanoszekundumos lézerek az alumínium-oxid mikro-lyukfeldolgozási képességében, mégis fontos előnyökkel járnak, beleértve az alacsonyabb költséget, a nagy stabilitást és a könnyebb karbantartást.
A furat átmérőjét befolyásoló kulcstényezők
1. A fókuszpont mérete (a legközvetlenebb tényező)
Mivel az UV lézerek hullámhossza rövidebb, mint az infravörös lézereké (1064 nm), kisebb fókuszpontokat tudnak elérni, ezért alkalmasabbak mikro-lyukak fúrására. A nagy-precíziós galvanométer rendszerekkel és a dinamikus fókuszáló optikával kombinálva a pozicionálási pontosság elérheti a ±2 μm-t, ami lehetővé teszi a 40 μm körüli furatátmérők stabil szabályozását.
2. Anyagvastagság és furatmélység
Vékony kerámia hordozók (<1 mm): Easier to process small through-holes with higher yield rates
Thick ceramic substrates (>2 mm): A furat átmérője a fúrási mélységgel nő
For deep holes (>5 mm), a minimális elérhető átmérő általában 100 μm körül van, miközben a kúpos szabályozás egyre fontosabbá válik.
3. Paraméterek feldolgozása
Egy-impulzusú pontfúrás: Nagyobb furatátmérő; súlyos élletörés (100 μm-nél nagyobb vagy egyenlő). Rotációs vágás / Helikális szkennelés: legkisebb és legkerekebb lyukak; minimális kúpos (az előnyben részesített módszer φ50–80 μm átmérő esetén).
Hatalom: A túlzottan nagy teljesítmény nagyobb lyukátmérőt és élkivágást eredményez; a túl alacsony teljesítmény megakadályozza a teljes behatolást. A teljesítményszinteket gondosan hozzá kell igazítani az anyag feldolgozási küszöbéhez.
Letapogatási sebesség:A nagyobb sebesség kisebb furatátmérőt eredményez; A 200–400 mm/s-os sebesség kiváló-minőségű átmenő-furatokat eredményez.
Segédgáz: Az oxigén égést segítőként működik; nitrogén biztosítja a hűtést. Mindkét gáz befolyásolja a keletkező furat átmérőjét és élminőségét.
4.Alumínium-oxid tisztaság
99%-os sűrűségű alumínium-oxid: nehezebben feldolgozható; nagyobb lyukátmérőt és nagyobb repedésre való hajlamot eredményez.
96% porózus alumínium-oxid: Viszonylag könnyebben feldolgozható; megkönnyíti a kisebb-átmérőjű lyukak létrehozását.
Összefoglalás és felszerelésválasztási ajánlások
Tömegtermelési alkalmazások (költségprioritás)
A nanoszekundumos szálas lézerek 50 μm-es mikro-lyukak stabil előállításához ajánlottak 0,5–2 mm-es kerámia hordozókon, így kiváló egyensúlyt biztosítanak a költségek és a megbízhatóság között.
Precíziós alkalmazások (minőség-prioritás)
Az UV-pikoszekundumos lézerek 20–50 μm-es mikro-lyukak minimális repedéssel és repedésekkel történő megmunkálásához ajánlottak, különösen az ultra-vékony kerámia hordozókhoz.
Extrém precíziós alkalmazások (kutatás és csúcsminőségű{0}}gyártás)
A femtoszekundumos lézerrendszerek 5–10 μm-es mikro-lyukakat készíthetnek ultra-hideg feldolgozási képességgel, így alkalmasak mikro/nano-léptékű gyártási alkalmazásokra.
A YCLASER nagy pontosságú{0}}lézerberendezésekre specializálódott, és szerződéses feldolgozási szolgáltatásokat is nyújt különféle kemény és törékeny anyagokhoz. A kemény és rideg anyagok lézeres megoldásai iránt érdeklődő ügyfeleket szeretettel várjuk vegye fel velünk a kapcsolatot az ingyenes mintavizsgálatért és az értékelés feldolgozása.
