Alumīnija oksīda (Al₂O₃) keramika tiek plaši izmantota pusvadītāju iepakojumā, spēka elektronikā, LED moduļos, RF ierīcēs, sensoros un keramikas PCB, jo tai ir lieliska elektriskā izolācija, termiskā stabilitāte un mehāniskā izturība. Tā kā elektroniskie komponenti turpina sarukt, ražotājiem arvien vairāk tiek prasīts izveidot augsta blīvuma mikrocaurumus ar mazākām pielaidēm un lielāku uzticamību.
Lāzerurbšana ir kļuvusi par vēlamo šī uzdevuma risinājumu. No pieejamajām metodēm divi visbiežāk izmantotie procesi ir urbšana ar lāzeru un spirālveida trepanēšana. Lai gan abi var izveidot precīzus mikro caurumus, tie ir paredzēti dažādām ražošanas prioritātēm.
Šajā rakstā abas metodes tiek salīdzinātas attiecībā uz urbšanas ātrumu, urbuma kvalitāti, ražošanas efektivitāti un piemērotību lietojumam, lai palīdzētu ražotājiem izvēlēties pareizo procesu.
Ātrs salīdzinājums
| Prasība | Ieteicamais process |
| Lielākais urbšanas ātrums | Perkusijas urbšana |
| Liela masīva urbšana | Perkusijas urbšana |
| Cauruma diametrs ir lielāks vai vienāds ar 100 μm | Perkusijas urbšana |
| Cauruma diametrs<100 μm | Spirālveida trepanēšana |
| Zema konusa prasība | Spirālveida trepanēšana |
| Minimāla malu šķeldošana | Spirālveida trepanēšana |
| Augstas{0}}uzticamības elektroniskais iepakojums | Spirālveida trepanēšana |
| Thick alumina substrates (>1 mm) | Spirālveida trepanēšana |
Kopumā triecienurbšana palielina caurlaidspēju, savukārt spirālveida trepanēšana nodrošina izcilu caurumu kvalitāti un izmēru konsekvenci.
Kas ir lāzera perkusijas urbšana?
Lāzera triecienurbšana rada caurumu, fokusējot lāzera staru fiksētā pozīcijā, kamēr vairāki lāzera impulsi nepārtraukti noņem materiālu, līdz substrāts ir pilnībā iekļuvis pamatnē.
Tā kā lāzers urbšanas laikā paliek nekustīgs, skenera kustība tiek samazināta līdz minimumam, nodrošinot ārkārtīgi lielu apstrādes ātrumu. Apvienojumā ar galvanometra skenēšanas un lidojošās urbšanas tehnoloģiju, triecienurbšana ir īpaši piemērota lieliem identisku caurumu blokiem.
Priekšrocības
Īpaši liels urbšanas ātrums
Ideāli piemērots liela apjoma{0}}ražošanai
Efektīva plānām alumīnija oksīda pamatnēm
Savietojams ar lidojošām urbšanas sistēmām
Ierobežojumi
Lielāks cauruma konuss
Augstāks termiskais spriegums
Lielāks malu nošķelšanās un mikro{0}}plaisu risks
Mazāk piemērots īpaši-maziem vai dziļiem mikro caurumiem
Kas ir spirālveida trepanēšana?
Spirālveida trepanēšana noņem materiālu pakāpeniski pa ieprogrammētu spirālveida ceļu. Tā vietā, lai koncentrētu lāzera enerģiju vienā punktā, stars skenē no centra uz galīgo cauruma diametru slāni pa slānim.
Lai gan šim procesam nepieciešams ilgāks apstrādes laiks, tas ievērojami samazina termisko spriegumu un nodrošina labāku urbuma ģeometrijas kontroli.
Priekšrocības
Lielisks caurumu apaļums
Apakšējais konuss
Minimāla malu šķeldošana
Labāka sānu sienu kvalitāte
Uzlabota procesa stabilitāte precīziem lietojumiem
Ierobežojumi
Lēnāks urbšanas ātrums
Zemāka caurlaidspēja lieliem caurumu masīviem
Lielāks aprīkojuma cikla laiks
Kāpēc perkusijas urbšana ir ātrāka?
Galvenais iemesls ir atšķirība staru kustībā.
Trieciena urbšanas laikā lāzers paliek fiksēts, kamēr secīgi impulsi noņem materiālu vertikāli caur pamatni. Tā kā nav spirālveida skenēšanas ceļa, process samazina skenera kustību un saīsina apstrādes ciklu.
Turpretim spirālveida trepanēšanai lāzeram ir nepārtraukti jāseko apļveida ceļam vairākos apgriezienos, pakāpeniski palielinot caurumu, līdz tiek sasniegts vēlamais diametrs. Šis papildu skenēšanas laiks padara procesu lēnāku.
Optimizētos ražošanas apstākļos QCW šķiedru lāzeru sistēmas var sasniegt urbšanas ātrumu līdz 300 urbumiem sekundē plānām alumīnija oksīda substrātiem ar salīdzinoši lielu caurumu diametru. Faktiskā produktivitāte ir atkarīga no materiāla biezuma, cauruma diametra, lāzera avota un kvalitātes prasībām.
Ātruma salīdzinājums
| Salīdzinājuma vienums | Perkusijas urbšana | Spirālveida trepanēšana |
| Plānas pamatnes (mazākas vai vienādas ar 0,635 mm) | Lieliski | Labi |
| Cauruma diametrs ir lielāks vai vienāds ar 100 μm | Lieliski | Mērens |
| Cauruma diametrs<100 μm | Mērens | Lieliski |
| Lieli caurumu masīvi | Lieliski | Mērens |
| Kopējā caurlaidspēja | Ļoti augsts | Vidēja |
Lietojumiem, kur ražošanas ātrums ir galvenais mērķis, perkusijas urbšana parasti ir vēlamais risinājums.
Caurumu kvalitātes salīdzinājums
Ātrums ir tikai viens no ražošanas veiktspējas aspektiem. Caurumu kvalitāte bieži nosaka galaprodukta ražu.
| Kvalitātes parametrs | Perkusijas urbšana | Spirālveida trepanēšana |
| Malu šķeldošana | Mērens | Zems |
| Cauruma konuss | Augstāks | Nolaist |
| Apaļums | Labi | Lieliski |
| Sānu sienu apdare | Labi | Lieliski |
| Termiski bojājumi | Augstāks | Nolaist |
| Izmēru konsekvence | Labi | Lieliski |
Tā kā spirālveida trepanēšana materiālu noņem pakāpeniski, tā rada mazāku termisko spriegumu, kā rezultātā tiek tīrākas caurumu malas, mazāks konuss un uzlabota konsistence. Pusvadītāju iepakošanai un citiem augstas{1}}uzticamības lietojumiem šīs kvalitātes priekšrocības bieži vien atsver lēnāku apstrādes ātrumu.
Pareizā procesa izvēle
Labākā urbšanas metode ir atkarīga no līdzsvara starp produktivitāti un kvalitāti.
Izvēlieties perkusijas urbšanu šādos gadījumos:
Alumīnija oksīda biezums ir mazāks vai vienāds ar 0,635 mm
Cauruma diametrs ir 100 μm vai lielāks
Nepieciešams liels{0}}ražošanas apjoms
Ir pieļaujama neliela konusa
Ražošanas efektivitāte ir augstākā prioritāte
Tipiski lietojumi ir LED substrāti, vispārīgi keramikas PCB un citi liela mēroga{0}}rūpnieciskie komponenti.
IzvēlietiesSpirālveida trepanēšanaKad:
Cauruma diametrs ir mazāks par 100 μm
Nepieciešama stingra izmēru pielaide
Zems konuss un minimāla šķeldošanās ir kritiska
Tiek apstrādāti biezie alumīnija oksīda substrāti
Nepieciešams augstas{0}}uzticamības elektroniskais iepakojums
Tipiski lietojumi ir pusvadītāju paketes, jaudas moduļi, RF ierīces, automobiļu elektronika un medicīniskās keramikas komponenti.
Caurlaide salīdzinājumā ar ienesīgumu
Viens izplatīts nepareizs uzskats ir tāds, ka ātrākais urbšanas process vienmēr nodrošina augstāko ražošanas jaudu.
Praksē ražotājiem būtu jākoncentrējas uz kvalificētām detaļām stundā, nevis vienkārši caurumiem sekundē.
Standarta rūpnieciskiem izstrādājumiem triecienurbšana bieži nodrošina visaugstāko jaudu. Tomēr lietojumiem, kuros nepieciešami īpaši mazi caurumi vai stingri kvalitātes standarti, spirālveida trepanēšana parasti nodrošina lielāku kopējo ražu, samazinot defektus, pārstrādi un lūžņus.
Tāpēc visproduktīvākais process ir tas, kas konsekventi nodrošina vislielāko pieņemamo detaļu skaitu -ne vienmēr īsākais urbšanas laiks.
Secinājums
Alumīnija oksīda keramikas mikrourbšanā svarīga loma ir gan lāzerurbšanai, gan spirālveida trepanēšanai.
Perkusijas urbšana ir vēlamā izvēle ražotājiem, kas vēlas iegūt maksimālu caurlaidību uz plānām pamatnēm un lielākiem mikro caurumiem. No otras puses, spirālveida trepanēšana nodrošina izcilu caurumu ģeometriju, mazākus termiskos bojājumus un lielāku procesa stabilitāti prasīgiem elektroniskiem un pusvadītāju lietojumiem.
Tā vietā, lai jautātu, kurš process ir vispārēji labāks, ražotājiem pirms vispiemērotākās urbšanas metodes izvēles ir jānovērtē pamatnes biezums, cauruma diametrs, kvalitātes prasības un ražošanas apjoms.YCLASERspecializētiesprecīzijas lāzera mikroapstrādes risinājumiprogresīviem keramikas materiāliem, tostarp alumīnija oksīdam (Al2O3), alumīnija nitrīdam (AlN), cirkonim (ZrO2), silīcija nitrīdam (Si₃N4), silīcija karbīdam (SiC) un citai tehniskai keramikai.
Pateicoties plašajai lāzergriešanas, mikrourbšanas, skrejēšanas un profilēšanas pieredzei, mūsu inženieru komanda palīdz klientiem izvēlēties vispiemērotāko lāzera procesu, pamatojoties uz materiāla īpašībām, caurumu specifikācijām un ražošanas prasībām,{0}}nodrošinot optimālu līdzsvaru starp kvalitāti, efektivitāti un izmaksām.
Sazinieties ar YCLASER paraugu testēšanai un profesionālai lietojumprogrammu atbalstam.
