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陶瓷基板激光加工技術(shù)

發(fā)布日期：2022-05-31 來源：斯利通陶瓷電路板官網(wǎng) 作者：斯利通陶瓷基板

伴隨著材料技術(shù)的發(fā)展，在科研應(yīng)用和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中，陶瓷基板因?yàn)槠鋬?yōu)越的物理化學(xué)性能得到了越來越多的應(yīng)用。無論是準(zhǔn)確的微電子，或者是航空船舶等重工業(yè)，亦或是老百姓的日常生活用品，幾乎所有領(lǐng)域都有陶瓷基板的身影。

然而，陶瓷基板結(jié)構(gòu)致密，并且具有一定的脆性，普通機(jī)械方式盡管可以加工，但是在加工過程中存在應(yīng)力，尤其針對一些厚度很薄的陶瓷片，較易產(chǎn)生碎裂。這使得陶瓷基板的加工成為了廣泛應(yīng)用的難點(diǎn)。

激光作為一種柔性加工方法，在陶瓷基板加工工藝上展示出了非凡的能力。以下，以微電子應(yīng)用陶瓷電路基板的切割和鉆孔為例做詳細(xì)說明。

微電子行業(yè)中，傳統(tǒng)工藝均使用PCB作為電路基底。但是，隨著行業(yè)的發(fā)展，越來越多的客戶要求其微電子產(chǎn)品具備更加穩(wěn)定的性能，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，電路的絕緣性能等等。因此陶瓷材料收到了越來越多的應(yīng)用。目前主流的陶瓷材料是氧化鋁和氮化鋁，材料的主流厚度小于2mm。

為了實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，客戶普遍要求雙面設(shè)計(jì)電路，并且通過導(dǎo)通孔灌注銀漿或?yàn)R鍍金屬后形成上下面的導(dǎo)通。同時(shí)，為了滿足外部封裝的需求，電路元器件的外形也有各種變化，包括一些圓角或者其他異性。對于這樣的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，機(jī)械加工的方法非常困難。哪怕能夠加工，其良品率也是非常之低。而廣泛引用的金屬加工的化學(xué)蝕刻方法或者電火花加工方法，也因?yàn)樘沾蓛?yōu)越的物理化學(xué)性能而無法得到應(yīng)用。對此，激光的無接觸式加工能夠大大提高陶瓷激光加工的可行性及加工的良率。

針對0.635mm厚氧化鋁以及0.8mm厚氮化鋁異型切割的樣品�？梢钥吹降氖遣粌H切割邊緣光滑沒有崩邊，切割邊緣的熱影響更能夠得到有效的控制，哪怕陶瓷已經(jīng)做好金屬化，仍然能做到準(zhǔn)確的切割而不傷到金屬化部分。

當(dāng)然，上世界七十年代，在美國已經(jīng)出現(xiàn)陶瓷的激光直線劃片加工。但是可以看到的是，當(dāng)今的陶瓷基板切割技術(shù)，已經(jīng)得到了深遠(yuǎn)的發(fā)展。

傳統(tǒng)的CO2高功率激光是目前在陶瓷直線切割應(yīng)用中的傳統(tǒng)工藝。由于其效率高的切割以及基本平整的切割斷面，目前也是陶瓷分板加工的主流工藝。然而，對于一些更高要求的陶瓷切割加工，比如電路單元外形的直線切割，就無法適用。在80倍顯微鏡下我們可以看到，高功率CO2激光切割的陶瓷基板，在邊緣存在郵票邊緣一般的凹凸，起伏范圍約50~90um。如何才能保證激光切割陶瓷基板的效率高，同時(shí)減少類似郵票邊緣，提高加工效果。斯利通研發(fā)了全新的解決方案，以公司目前的加工能力而言，可以配合客戶需求進(jìn)行陶瓷的半切或者全切工藝，并且滿足客戶對于精度、效果以及加工效率的要求。