Aliuminio oksido keramika (Al₂O₃) plačiai naudojama elektroninėse pakuotėse, jutikliuose ir tiksliuose konstrukcijų komponentuose dėl didelio kietumo, puikios elektros izoliacijos ir didelio atsparumo{0}} temperatūrai. Tačiau tradicinis mechaninis apdirbimas dažnai sukelia drožles ir įtrūkimus, todėl bekontaktis apdorojimas lazeriu yra vienas iš pageidaujamų sprendimų mikro-skylių gamybai pažangioje keramikoje.
Taigi, kokios mažos skylės lazeriu galima išgręžti aliuminio oksido keramiką?
Yuchang lazerio paėmimasYC{0}}TC01 keramikos lazerinio apdorojimo mašinaPavyzdžiui, įprastu infraraudonųjų spindulių pluošto nanosekundžių lazeriu (1064 nm) idealiomis sąlygomis aliuminio oksido keramikoje galima pasiekti mažiausiai 50 μm skylės skersmenį. Tačiau ši riba paprastai pasiekiama tik ant maždaug 500 μm storio keraminių pagrindų. Jei substratas yra storesnis nei 500 μm, stabilus pramoninės kiaurymės skersmuo paprastai svyruoja nuo 80 iki 200 μm.
YC{0}}TC01 sujungia pjovimo lazeriu, gręžimo ir įbrėžimo funkcijas į vieną platformą. Įprastos standartinės konfigūracijos: Lazerio galia: 150 W, Impulso plotis: 50–200 ns, Taško dydis: 50 μm. Sistema skirta kietoms ir trapioms pažangioms keraminėms medžiagoms, tokioms kaip aliuminio oksidas, silicio nitridas ir cirkonis. Jis gali pasiekti stabilią masinę φ50–80 μm gamybą per keraminių pagrindų skylutes, todėl jis tinkamas naudoti, kai reikalingas didelis tikslumas, lankstumas ir apdorojimo efektyvumas.
Įrenginys ypač gerai veikia mažose{0}}paketinėse ir{1}}įvairiose gamybos aplinkose.
Keraminėms plokštėms, storesnėms nei 3 mm, tipinis skylės skersmuo padidėja iki maždaug φ200–500 μm, o skylės kūgis tampa labiau pastebimas, o išėjimo skersmuo tampa mažesnis.
Ar UV lazerinis gręžimas gali pasiekti didesnį tikslumą?
Apdorojant UV lazeriu (355 nm) vyrauja šalta abliacija ir „lupamojo{1} tipo“ medžiagos pašalinimas. Šilumos -veikiama zona gali būti sumažinta iki maždaug 10–50 μm, beveik be jokio akivaizdaus naujo sluoksnio.
Kadangi sufokusuotos dėmės dydis gali būti sumažintas iki maždaug 20 μm, UV lazerinės sistemos gali sukurti stabilesnes mažas skylutes aliuminio oksido keramikoje ir žymiai sumažinti šiluminę žalą, kraštų įtrūkimus ir mikroįtrūkimus.
Infraraudonųjų spindulių nanosekundžių lazeriai (1064 nm) paprastai turi didesnį dėmės dydį ir stipresnį šiluminį poveikį. Esant tokioms pačioms gręžimo sąlygoms, briaunų įtrūkimų ir įtrūkimų rizika yra didesnė, palyginti su UV lazerinėmis sistemomis.
Todėl, nors nanosekundžių pluošto lazeriai (1064 nm) yra šiek tiek silpnesni nei UV nanosekundžių lazeriai aliuminio oksido mikro{1}}skylių apdorojimo galimybėmis, jie vis tiek turi svarbių pranašumų, įskaitant mažesnę kainą, didelį stabilumą ir lengvesnę priežiūrą.
Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos skylės skersmeniui
1. Fokusuoto taško dydis (tiesiogiausias veiksnys)
Kadangi UV lazerių bangos ilgis yra trumpesnis nei infraraudonųjų spindulių lazerių (1064 nm), jie gali pasiekti mažesnius sufokusuotus taškus, todėl yra labiau tinkami mikro{1}}skylių gręžimui. Kartu su didelio-tikslumo galvanometro sistemomis ir dinaminio fokusavimo optika padėties nustatymo tikslumas gali siekti ±2 μm, todėl galima stabiliai valdyti maždaug 40 μm skylių skersmenis.
2. Medžiagos storis ir skylės gylis
Ploni keraminiai pagrindai (<1 mm): Easier to process small through-holes with higher yield rates
Thick ceramic substrates (>2 mm): skylės skersmuo didėja didėjant gręžimo gyliui
For deep holes (>5 mm), mažiausias pasiekiamas skersmuo paprastai yra apie 100 μm, o kūgio valdymas tampa vis svarbesnis.
3. Apdorojimo parametrai
Vieno{0}}impulsinio taško gręžimas: Didesnis skylės skersmuo; stiprus krašto įtrūkimas (didesnis arba lygus 100 μm). Rotacinis pjovimas / spiralinis skenavimas: mažiausios ir apvaliausios skylės; minimalus kūgiškumas (pageidautinas metodas, kai skersmuo φ50–80 μm).
Galia: Per didelė galia lemia didesnį skylių skersmenį ir kraštų drožles; per maža galia neleidžia visiškai įsiskverbti. Galios lygiai turi būti kruopščiai suderinti su medžiagos apdorojimo slenksčiu.
Nuskaitymo greitis:Didesnis greitis lemia mažesnį skylių skersmenį; 200–400 mm/s greičiu užtikrinama aukšta-kokybė per-angas.
Pagalbinės dujos: Deguonis veikia kaip pagalbinė degimo priemonė; azotas užtikrina vėsinimą. Abi dujos įtakoja skylės skersmenį ir krašto kokybę.
4. Aliuminio grynumas
99 % tankus aliuminio oksidas: sunkiau apdirbamas; dėl to atsiranda didesnis skylių skersmuo ir didesnis jautrumas įtrūkimams.
96 % porėtas aliuminio oksidas: santykinai lengviau apdorojamas; palengvina mažesnių-skersmens skylių kūrimą.
Santrauka ir įrangos pasirinkimo rekomendacijos
Masinės gamybos programos (išlaidų prioritetas)
Nanosekundiniai šviesolaidiniai lazeriai rekomenduojami stabiliai gaminti 50 μm mikro- skylutes ant 0,5–2 mm keraminių pagrindų, o tai užtikrina puikų kainos ir patikimumo balansą.
Tikslios programos (kokybės prioritetas)
UV pikosekundiniai lazeriai rekomenduojami apdorojant 20–50 μm mikro- skylutes su minimaliu skilimu ir įtrūkimu, ypač naudojant itin plonus keraminius pagrindus.
Itin tikslūs pritaikymai (moksliniai tyrimai ir{0}}aukštos klasės gamyba)
Femtosekundinėmis lazerinėmis sistemomis galima pasiekti 5–10 μm mikro- skylutes su itin -šalto apdorojimo galimybėmis, todėl jos tinka mikro/nano{4} masto gamybos programoms.
YCLASER specializuojasi didelio{0}}tikslumo lazerinėje įrangoje, taip pat teikia įvairių kietų ir trapių medžiagų apdorojimo paslaugas pagal sutartis. Klientai, besidomintys kietų ir trapių medžiagų lazeriniais sprendimais, laukiami susisiekite su mumis dėl nemokamo pavyzdžio testavimo ir apdorojimo įvertinimas.
