เซรามิกอลูมินา (Al₂O₃) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง โมดูล LED อุปกรณ์ RF เซ็นเซอร์ และ PCB เซรามิก เนื่องจากมีฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม เสถียรภาพทางความร้อน และความแข็งแรงเชิงกล เนื่องจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ยังคงหดตัว ผู้ผลิตจึงจำเป็นต้องผลิตรูขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นสูง-มากขึ้น โดยมีพิกัดความเผื่อที่เข้มงวดและความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น
การเจาะด้วยเลเซอร์กลายเป็นแนวทางที่เหมาะสมสำหรับงานนี้ ในบรรดาวิธีการที่มีอยู่ การเจาะด้วยเครื่องเคาะด้วยเลเซอร์และการเจาะเกลียวเป็นสองกระบวนการที่ใช้บ่อยที่สุด แม้ว่าทั้งสองจะสามารถผลิตรูขนาดเล็กที่มีความแม่นยำได้ แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อลำดับความสำคัญในการผลิตที่แตกต่างกัน
บทความนี้จะเปรียบเทียบทั้งสองเทคนิคในแง่ของความเร็วในการเจาะ คุณภาพของรู ประสิทธิภาพการผลิต และความเหมาะสมในการใช้งาน เพื่อช่วยให้ผู้ผลิตเลือกกระบวนการที่เหมาะสม
การเปรียบเทียบอย่างรวดเร็ว
| ความต้องการ | กระบวนการที่แนะนำ |
| ความเร็วในการเจาะสูงสุด | การเจาะกระแทก |
| การเจาะอาเรย์ขนาดใหญ่ | การเจาะกระแทก |
| เส้นผ่านศูนย์กลางรูมากกว่าหรือเท่ากับ 100 μm | การเจาะกระแทก |
| เส้นผ่านศูนย์กลางรู<100 μm | เกลียว Trepanning |
| ความต้องการเทเปอร์ต่ำ | เกลียว Trepanning |
| การบิ่นขอบน้อยที่สุด | เกลียว Trepanning |
| บรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง- | เกลียว Trepanning |
| Thick alumina substrates (>1 มม.) | เกลียว Trepanning |
โดยทั่วไป การเจาะด้วยเครื่องเพอร์คัชชันจะเพิ่มปริมาณงานสูงสุด ในขณะที่การขุดเจาะแบบเกลียวให้คุณภาพรูที่เหนือกว่าและความสม่ำเสมอของขนาด
การเจาะเครื่องกระทบด้วยเลเซอร์คืออะไร?
การเจาะด้วยเครื่องเพอร์คัชชันด้วยเลเซอร์จะสร้างรูโดยการโฟกัสลำแสงเลเซอร์ไปที่ตำแหน่งคงที่ ในขณะที่เลเซอร์พัลส์หลายตัวจะขจัดวัสดุอย่างต่อเนื่องจนกว่าวัสดุพิมพ์จะถูกเจาะเข้าไปจนสุด
เนื่องจากเลเซอร์ยังคงอยู่กับที่ในระหว่างการเจาะ การเคลื่อนไหวของสแกนเนอร์จึงลดลง ทำให้สามารถประมวลผลได้เร็วมาก เมื่อรวมกับการสแกนกัลวาโนมิเตอร์และเทคโนโลยีการเจาะแบบบิน การเจาะด้วยเครื่องเพอร์คัชชันจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับรูขนาดใหญ่ที่เหมือนกัน
ข้อดี
ความเร็วในการเจาะสูงมาก
เหมาะสำหรับ-การผลิตในปริมาณมาก
มีประสิทธิภาพสำหรับพื้นผิวอลูมินาบางๆ
เข้ากันได้กับระบบการขุดเจาะบิน
ข้อจำกัด
เรียวรูที่ใหญ่ขึ้น
ความเครียดจากความร้อนที่สูงขึ้น
ความเสี่ยงที่ขอบบิ่นและรอยแตกขนาดเล็ก-มีมากขึ้น
ไม่เหมาะกับรูขนาดเล็กพิเศษ-หรือรูขนาดเล็กลึก
เกลียว Trepanning คืออะไร?
การขุดเจาะแบบเกลียวจะค่อยๆ ขจัดวัสดุไปตามเส้นทางเกลียวที่ตั้งโปรแกรมไว้ แทนที่จะมุ่งเน้นพลังงานเลเซอร์ที่จุดหนึ่ง ลำแสงจะสแกนจากศูนย์กลางไปยังเส้นผ่านศูนย์กลางรูสุดท้ายทีละชั้น
แม้ว่ากระบวนการนี้จะต้องใช้เวลาในการตัดเฉือนนานขึ้น แต่ก็ช่วยลดความเครียดจากความร้อนได้อย่างมาก และช่วยให้สามารถควบคุมรูปทรงของรูได้ดีขึ้น
ข้อดี
ความกลมของรูที่ดีเยี่ยม
เรียวล่าง
การบิ่นขอบน้อยที่สุด
คุณภาพแก้มยางดีขึ้น
ปรับปรุงเสถียรภาพของกระบวนการสำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำ
ข้อจำกัด
ความเร็วในการเจาะช้าลง
ปริมาณงานที่ต่ำกว่าสำหรับอาร์เรย์รูขนาดใหญ่
รอบเวลาของอุปกรณ์ที่สูงขึ้น
เหตุใดการเจาะเครื่องเพอร์คัชชันจึงเร็วกว่า?
สาเหตุหลักคือความแตกต่างในการเคลื่อนที่ของลำแสง
ในระหว่างการเจาะด้วยเพอร์คัชชั่น เลเซอร์จะยังคงคงที่ในขณะที่พัลส์ต่อเนื่องจะขจัดวัสดุในแนวตั้งผ่านวัสดุพิมพ์ เนื่องจากไม่มีเส้นทางการสแกนแบบเกลียว กระบวนการนี้จึงลดการเคลื่อนตัวของสแกนเนอร์และลดรอบการตัดเฉือนให้สั้นลง
ในทางตรงกันข้าม การขุดเจาะแบบเกลียวต้องใช้เลเซอร์ในการติดตามเส้นทางวงกลมอย่างต่อเนื่องในการหมุนหลายครั้ง โดยค่อยๆ ขยายรูจนได้เส้นผ่านศูนย์กลางที่ต้องการ เวลาในการสแกนเพิ่มเติมนี้ทำให้กระบวนการช้าลงโดยธรรมชาติ
ภายใต้เงื่อนไขการผลิตที่ได้รับการปรับปรุง ระบบเลเซอร์ไฟเบอร์ QCW สามารถบรรลุอัตราการเจาะสูงถึง 300 รูต่อวินาทีสำหรับซับสเตรตอลูมินาบางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางรูค่อนข้างใหญ่ ผลผลิตจริงขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ เส้นผ่านศูนย์กลางรู แหล่งกำเนิดเลเซอร์ และข้อกำหนดด้านคุณภาพ
การเปรียบเทียบความเร็ว
| รายการเปรียบเทียบ | การเจาะกระแทก | เกลียว Trepanning |
| พื้นผิวบาง (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.635 มม.) | ยอดเยี่ยม | ดี |
| เส้นผ่านศูนย์กลางรูมากกว่าหรือเท่ากับ 100 μm | ยอดเยี่ยม | ปานกลาง |
| เส้นผ่านศูนย์กลางรู<100 μm | ปานกลาง | ยอดเยี่ยม |
| อาร์เรย์รูขนาดใหญ่ | ยอดเยี่ยม | ปานกลาง |
| ปริมาณงานโดยรวม | สูงมาก | ปานกลาง |
สำหรับการใช้งานที่วัตถุประสงค์หลักคือความเร็วในการผลิต การเจาะเครื่องเพอร์คัชชันมักเป็นทางเลือกที่ต้องการ
การเปรียบเทียบคุณภาพรู
ความเร็วเป็นเพียงแง่มุมหนึ่งของประสิทธิภาพการผลิตเท่านั้น คุณภาพของรูมักจะเป็นตัวกำหนดผลผลิตขั้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์
| พารามิเตอร์คุณภาพ | การเจาะกระแทก | เกลียว Trepanning |
| การบิ่นขอบ | ปานกลาง | ต่ำ |
| รูเรียว | สูงกว่า | ต่ำกว่า |
| ความกลม | ดี | ยอดเยี่ยม |
| เสร็จสิ้นแก้มยาง | ดี | ยอดเยี่ยม |
| ความเสียหายจากความร้อน | สูงกว่า | ต่ำกว่า |
| ความสม่ำเสมอของมิติ | ดี | ยอดเยี่ยม |
เนื่องจากการขุดเจาะแบบเกลียวจะค่อยๆ เอาวัสดุออก จึงทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนลดลง ส่งผลให้ขอบรูสะอาดขึ้น ความเรียวเล็กลง และความสม่ำเสมอที่ดีขึ้น สำหรับบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์และการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง-อื่นๆ ข้อดีของคุณภาพเหล่านี้มักจะมีค่ามากกว่าความเร็วในการตัดเฉือนที่ช้ากว่า
การเลือกกระบวนการที่เหมาะสม
วิธีการเจาะที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับความสมดุลระหว่างความสามารถในการผลิตและคุณภาพ
เลือกการเจาะเครื่องเพอร์คัชชันเมื่อ:
ความหนาของอลูมินาน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.635 มม
เส้นผ่านศูนย์กลางรูคือ 100 μm หรือใหญ่กว่า
ต้องมีการผลิตในปริมาณมาก-
ความเรียวเล็กน้อยเป็นที่ยอมรับได้
ประสิทธิภาพการผลิตถือเป็นสิ่งสำคัญสูงสุด
การใช้งานทั่วไปได้แก่ซับสเตรต LED, PCB เซรามิกทั่วไป และส่วนประกอบทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่อื่นๆ-
เลือกเกลียว Trepanningเมื่อไร:
เส้นผ่านศูนย์กลางรูต่ำกว่า 100 μm
จำเป็นต้องมีพิกัดความเผื่อมิติที่แคบ
ความเทเปอร์ต่ำและการบิ่นน้อยที่สุดเป็นสิ่งสำคัญ
กำลังดำเนินการซับสเตรตอลูมินาหนา
จำเป็นต้องมีบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง-
การใช้งานทั่วไป ได้แก่ แพ็คเกจเซมิคอนดักเตอร์ โมดูลพลังงาน อุปกรณ์ RF อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ และส่วนประกอบเซรามิกทางการแพทย์
ปริมาณงานเทียบกับผลผลิต
ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยประการหนึ่งคือกระบวนการขุดเจาะที่เร็วที่สุดจะให้กำลังการผลิตสูงสุดเสมอ
ในทางปฏิบัติ ผู้ผลิตควรให้ความสำคัญกับชิ้นส่วนที่ผ่านการรับรองต่อชั่วโมง ไม่ใช่แค่รูต่อวินาที
สำหรับผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมมาตรฐาน การเจาะด้วยเครื่องเพอร์คัชชันมักจะให้ผลลัพธ์สูงสุด อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานที่ต้องการรูขนาดเล็กมากหรือมาตรฐานคุณภาพที่เข้มงวด การเจาะเกลียวแบบเกลียวมักจะให้ผลลัพธ์โดยรวมที่สูงกว่าโดยการลดข้อบกพร่อง การทำงานซ้ำ และเศษซาก
กระบวนการที่มีประสิทธิผลสูงสุดจึงเป็นกระบวนการที่ให้ชิ้นส่วนที่ยอมรับได้จำนวนมากที่สุดอย่างสม่ำเสมอ-ไม่จำเป็นต้องใช้เวลาเจาะสั้นที่สุดเสมอไป
บทสรุป
ทั้งการเจาะด้วยเครื่องเพอร์คัชชั่นด้วยเลเซอร์และการขุดเจาะเกลียวมีบทบาทสำคัญในการเจาะไมโครอลูมินาเซรามิก
การเจาะด้วยเครื่องเพอร์คัชชั่นเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับผู้ผลิตที่ต้องการปริมาณงานสูงสุดบนพื้นผิวที่บางและรูขนาดเล็กที่ใหญ่กว่า ในทางกลับกัน การขุดเจาะแบบเกลียวมีรูปทรงของรูที่เหนือกว่า ความเสียหายจากความร้อนลดลง และความเสถียรของกระบวนการที่มากขึ้นสำหรับการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความต้องการสูง
แทนที่จะถามว่ากระบวนการใดดีกว่ากันทั่วโลก ผู้ผลิตควรประเมินความหนาของพื้นผิว เส้นผ่านศูนย์กลางรู ข้อกำหนดด้านคุณภาพ และปริมาณการผลิต ก่อนที่จะเลือกวิธีการเจาะที่เหมาะสมที่สุดยคลาเซอร์เชี่ยวชาญในโซลูชันการตัดเฉือนไมโครเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสำหรับวัสดุเซรามิกขั้นสูง รวมถึงอลูมินา (Al₂O₃) อะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) เซอร์โคเนีย (ZrO₂) ซิลิคอนไนไตรด์ (Si₃N₄) ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และเซรามิกทางเทคนิคอื่นๆ
ด้วยประสบการณ์การใช้งานที่กว้างขวางในด้านการตัดด้วยเลเซอร์ การเจาะระดับไมโคร การสลัก และการขึ้นรูป ทีมวิศวกรของเราช่วยให้ลูกค้าเลือกกระบวนการเลเซอร์ที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากคุณสมบัติของวัสดุ ข้อมูลจำเพาะของรู และข้อกำหนดการผลิต- เพื่อให้มั่นใจถึงความสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างคุณภาพ ประสิทธิภาพ และต้นทุน
ติดต่อ YCLASER สำหรับการทดสอบตัวอย่างและการสนับสนุนการใช้งานอย่างมืออาชีพ
