Keramika iz aluminijevega oksida (Al₂O₃) se pogosto uporablja v elektronski embalaži, senzorjih in natančnih strukturnih komponentah zaradi svoje visoke trdote, odlične električne izolacije in visoke-temperaturne odpornosti. Vendar tradicionalna mehanska obdelava pogosto povzroči odkrušanje in razpoke, zaradi česar je laserska brez{2}}kontaktna obdelava ena od prednostnih rešitev za izdelavo mikro{3}}luknjic v napredni keramiki.
Torej, kako majhno luknjo lahko laser izvrta v keramiko iz aluminijevega oksida?
Jemanje Yuchang laserjaYC-TC01 keramični laserski stroj za obdelavoNa primer, običajni nanosekundni laser z infrardečimi vlakni (1064 nm) lahko doseže minimalni premer luknje približno 50 μm na keramiki iz aluminijevega oksida pod idealnimi pogoji. Vendar pa je ta meja običajno dosegljiva samo na keramičnih substratih debeline okoli 500 μm. Za podlage, debelejše od 500 μm, je stabilni industrijski premer skoznje-luknje na splošno približno 80–200 μm.
YC-TC01 združuje funkcije laserskega rezanja, vrtanja in piskanja v eno platformo. Tipične standardne konfiguracije vključujejo: moč laserja: 150 W, širino impulza: 50–200 ns, velikost točke: 50 μm. Sistem je zasnovan za trde in krhke napredne keramične materiale, kot so aluminijev oksid, silicijev nitrid in cirkonij. Lahko doseže stabilno množično proizvodnjo φ50–80 μm skozi luknje v keramičnih substratih, zaradi česar je primeren za aplikacije, ki zahtevajo visoko natančnost, prilagodljivost in učinkovitost obdelave.
Stroj se še posebej dobro obnese v majhnih-serijskih in več-različnih proizvodnih okoljih.
Za keramične plošče, debelejše od 3 mm, se tipičen premer luknje poveča na približno φ200–500 μm, medtem ko postane zožitev luknje bolj opazna in izhodni premer postane manjši.
Ali lahko UV lasersko vrtanje doseže večjo natančnost?
Pri obdelavi z UV-laserjem (355 nm) prevladujeta hladna ablacija in odstranjevanje materiala tipa "luščenje-". Toplotno{3}}prizadeto območje je mogoče zmanjšati na približno 10–50 μm, skoraj brez očitne prenovljene plasti.
Ker je velikost fokusirane točke mogoče zmanjšati na približno 20 μm, lahko UV-laserski sistemi dosežejo bolj stabilne majhne skoznje-luknje v keramiki iz aluminijevega oksida, hkrati pa občutno zmanjšajo toplotne poškodbe, lomljenje robov in mikrorazpoke.
Nanosekundni laserji z infrardečimi vlakni (1064 nm) imajo na splošno večje velikosti točk in močnejše toplotne učinke. Pri enakih pogojih vrtanja je tveganje za lomljenje robov in razpoke večje v primerjavi z UV laserskimi sistemi.
Čeprav so laserji z nanosekundnimi vlakni (1064 nm) nekoliko šibkejši od UV-nanosekundnih laserjev pri zmožnosti obdelave mikro-lukenj iz aluminijevega oksida, še vedno ponujajo pomembne prednosti, vključno z nižjimi stroški, visoko stabilnostjo in lažjim vzdrževanjem.
Ključni dejavniki, ki vplivajo na premer luknje
1. Fokusirana velikost točke (najbolj neposreden dejavnik)
Ker imajo UV-laserji krajše valovne dolžine kot infrardeči laserji (1064 nm), lahko dosežejo manjša fokusirana mesta in so zato bolj primerni za mikro-vrtanje lukenj. V kombinaciji z visoko{3}}natančnimi galvanometrskimi sistemi in optiko za dinamično ostrenje lahko natančnost pozicioniranja doseže ±2 μm, kar omogoča stabilen nadzor premerov lukenj okoli 40 μm.
2. Debelina materiala in globina luknje
Tanke keramične podlage (<1 mm): Easier to process small through-holes with higher yield rates
Thick ceramic substrates (>2 mm): premer luknje se povečuje z globino vrtanja
For deep holes (>5 mm), je najmanjši dosegljiv premer na splošno okoli 100 μm, medtem ko postaja nadzor koničnosti vedno bolj pomemben.
3. Parametri obdelave
Eno-impulzno točkovno vrtanje: večji premer luknje; močno odlomljenje robov (več kot ali enako 100 μm). Rotacijsko rezanje/vijačno skeniranje: najmanjše in najbolj okrogle luknje; minimalni konus (primerna metoda za premere φ50–80 μm).
Moč: Previsoka moč povzroči večje premere lukenj in krušenje robov; prenizka moč preprečuje popolno penetracijo. Raven moči je treba natančno uskladiti s pragom obdelave materiala.
Hitrost skeniranja:Višje hitrosti povzročijo manjše premere lukenj; hitrosti 200–400 mm/s zagotavljajo visoko{2}}kakovostne-skoznje luknje.
Pomožni plin: Kisik deluje kot pomočnik pri gorenju; dušik zagotavlja hlajenje. Oba plina vplivata na končni premer luknje in kakovost roba.
4. Čistost aluminijevega oksida
99 % gosta glinica: težje obdelati; ima za posledico večje premere lukenj in večjo dovzetnost za razpoke.
96 % porozni aluminijev oksid: razmeroma lažji za obdelavo; olajša ustvarjanje lukenj z manjšim-premerom.
Povzetek in priporočila za izbiro opreme
Aplikacije za množično proizvodnjo (prioriteta stroškov)
Laserji z nanosekundnimi vlakni so priporočljivi za stabilno izdelavo 50 μm mikro-luknjic na 0,5–2 mm keramičnih substratih, ki ponujajo odlično razmerje med ceno in zanesljivostjo.
Natančne aplikacije (prednost kakovosti)
UV-pikosekundni laserji so priporočljivi za obdelavo mikro-luknjic velikosti 20–50 μm z minimalnimi odkruški in razpokami, zlasti za ultra-tanke keramične podlage.
Izjemno natančne aplikacije (raziskave in vrhunska-proizvodnja)
Femtosekundni laserski sistemi lahko dosežejo mikro-luknje velikosti 5–10 μm z ultra-zmožnostjo hladne obdelave, zaradi česar so primerni za proizvodne aplikacije v mikro/nano- merilu.
YCLASER je specializiran za visoko{0}}natančno lasersko opremo in nudi tudi storitve pogodbene obdelave različnih trdih in krhkih materialov. Vabljeni kupci, ki jih zanimajo laserske rešitve za trde in krhke materiale kontaktirajte nas za brezplačno testiranje vzorcev in vrednotenje obdelave.
