อลูมินาเซรามิก (Al₂O₃) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เซ็นเซอร์ และส่วนประกอบโครงสร้างที่มีความแม่นยำ เนื่องจากมีความแข็งสูง เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม และ-ทนต่ออุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม การตัดเฉือนเชิงกลแบบดั้งเดิมมักจะทำให้เกิดการบิ่นและการแตกร้าว ทำให้การประมวลผลแบบไม่ต้องสัมผัสด้วยเลเซอร์-เป็นหนึ่งในโซลูชันที่ต้องการสำหรับการผลิตรูขนาดเล็ก-ในเซรามิกขั้นสูง
แล้วการเจาะด้วยเลเซอร์ในอลูมินาเซรามิกสามารถเจาะรูได้เล็กแค่ไหน?
การใช้เลเซอร์หยูชางYC-เครื่องแปรรูปเลเซอร์เซรามิก TC01ตัวอย่างเช่น เลเซอร์นาโนวินาทีไฟเบอร์อินฟราเรดแบบธรรมดา (1,064 นาโนเมตร) สามารถบรรลุเส้นผ่านศูนย์กลางรูขั้นต่ำประมาณ 50 μm บนเซรามิกอลูมินาภายใต้สภาวะที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วขีดจำกัดนี้จะทำได้เฉพาะบนพื้นผิวเซรามิกที่มีความหนาประมาณ 500 μm เท่านั้น สำหรับวัสดุพิมพ์ที่มีความหนามากกว่า 500 μm โดยทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลางรูผ่านทางอุตสาหกรรม-ที่มั่นคงจะอยู่ในช่วงประมาณ 80–200 μm
YC-TC01 รวมฟังก์ชันการตัดด้วยเลเซอร์ การเจาะ และการเขียนลงในแพลตฟอร์มเดียว การกำหนดค่ามาตรฐานทั่วไปได้แก่: กำลังเลเซอร์: 150 W, ความกว้างของพัลส์: 50–200 ns, ขนาดลำแสง: 50 μm ระบบนี้ออกแบบมาสำหรับวัสดุเซรามิกขั้นสูงที่แข็งและเปราะ เช่น อลูมินา ซิลิคอนไนไตรด์ และเซอร์โคเนีย สามารถผลิตมวลได้อย่างมีเสถียรภาพที่ φ50–80 μm ผ่านรูในพื้นผิวเซรามิก ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำ ความยืดหยุ่น และประสิทธิภาพการประมวลผลสูง
เครื่องจักรทำงานได้ดีเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมการผลิตขนาดเล็ก-เป็นชุดและหลาย-
สำหรับแผ่นเซรามิกที่มีความหนามากกว่า 3 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางรูทั่วไปจะเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ φ200–500 μm ในขณะที่รูเทเปอร์จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น และเส้นผ่านศูนย์กลางทางออกมีแนวโน้มที่จะเล็กลง
การเจาะด้วยเลเซอร์ UV สามารถให้ความแม่นยำสูงกว่าได้หรือไม่
การประมวลผลด้วยเลเซอร์ UV (355 นาโนเมตร) โดดเด่นด้วยการระเหยด้วยความเย็นและการกำจัดวัสดุแบบ "ลอก-" โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน-สามารถลดลงเหลือประมาณ 10–50 ไมโครเมตร โดยแทบไม่มีชั้นการหล่อใหม่ที่ชัดเจน
เนื่องจากขนาดสปอตที่โฟกัสสามารถลดลงเหลือประมาณ 20 μm ระบบเลเซอร์ UV จึงสามารถบรรลุรู-ขนาดเล็กในเซรามิกอลูมินาที่มีความเสถียรมากขึ้น ในขณะเดียวกันก็ลดความเสียหายจากความร้อน การบิ่นที่ขอบ และรอยแตกขนาดเล็กได้อย่างมาก
เลเซอร์นาโนวินาทีแบบไฟเบอร์อินฟราเรด (1,064 นาโนเมตร) โดยทั่วไปจะมีขนาดลำแสงที่ใหญ่กว่าและผลกระทบด้านความร้อนที่สูงกว่า ภายใต้สภาวะการเจาะเดียวกัน ความเสี่ยงของการบิ่นและการแตกร้าวของคมตัดจะสูงกว่าเมื่อเทียบกับระบบเลเซอร์ UV
ดังนั้น แม้ว่าเลเซอร์ไฟเบอร์นาโนวินาที (1064 นาโนเมตร) จะอ่อนกว่าเลเซอร์ยูวีนาโนวินาทีเล็กน้อยในความสามารถในการประมวลผลรูไมโครอลูมินา- แต่ยังคงมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ เช่น ต้นทุนที่ต่ำกว่า ความเสถียรสูง และการบำรุงรักษาที่ง่ายกว่า
ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อเส้นผ่านศูนย์กลางรู
1. ขนาดจุดที่โฟกัส (ปัจจัยที่ตรงที่สุด)
เนื่องจากเลเซอร์ UV มีความยาวคลื่นสั้นกว่าเลเซอร์อินฟราเรด (1064 นาโนเมตร) จึงสามารถบรรลุจุดโฟกัสที่เล็กกว่าได้ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการเจาะรูขนาดเล็ก-มากกว่า เมื่อใช้ร่วมกับระบบกัลวาโนมิเตอร์ที่มีความแม่นยำสูง-และออปติกโฟกัสแบบไดนามิก ความแม่นยำของตำแหน่งอาจสูงถึง ±2 μm ทำให้สามารถควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางของรูประมาณ 40 μm ได้อย่างเสถียร
2. ความหนาของวัสดุและความลึกของรู
พื้นผิวเซรามิกบาง (<1 mm): Easier to process small through-holes with higher yield rates
Thick ceramic substrates (>2 มม.): เส้นผ่านศูนย์กลางรูมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามความลึกของการเจาะ
For deep holes (>5 มม.) โดยทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำสุดที่ทำได้จะอยู่ที่ประมาณ 100 ไมโครเมตร ในขณะที่การควบคุมเทเปอร์มีความสำคัญมากขึ้น
3.พารามิเตอร์การประมวลผล
การเจาะเฉพาะจุดแบบพัลส์เดี่ยว-: เส้นผ่านศูนย์กลางรูใหญ่ขึ้น การบิ่นขอบอย่างรุนแรง ( มากกว่าหรือเท่ากับ 100 μm) การตัดแบบหมุน / การสแกนแบบเฮลิคอล: รูที่เล็กที่สุดและกลมที่สุด ความเรียวน้อยที่สุด (วิธีที่แนะนำสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลาง φ50–80 μm)
พลัง: กำลังสูงเกินไปส่งผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางรูมีขนาดใหญ่ขึ้นและการกะเทาะของคมตัด พลังงานต่ำเกินไปป้องกันการเจาะเต็ม ระดับพลังงานจะต้องจับคู่อย่างระมัดระวังกับเกณฑ์การประมวลผลของวัสดุ
ความเร็วในการสแกน:ความเร็วที่สูงขึ้นส่งผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางรูเล็กลง ความเร็ว 200–400 มม./วินาที ให้-คุณภาพสูงผ่าน-รู
ช่วยแก๊ส: ออกซิเจนทำหน้าที่เป็นตัวช่วยในการเผาไหม้ ไนโตรเจนให้ความเย็น ก๊าซทั้งสองชนิดมีอิทธิพลต่อเส้นผ่านศูนย์กลางรูและคุณภาพของคมตัดที่เกิดขึ้น
4.อลูมินาความบริสุทธิ์
อลูมินาหนาแน่น 99%: ยากต่อการประมวลผล; ส่งผลให้รูมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้นและมีความไวต่อการแตกร้าวสูงขึ้น
อลูมินาที่มีรูพรุน 96%: แปรรูปค่อนข้างง่ายกว่า อำนวยความสะดวกในการสร้างรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กลง-
คำแนะนำโดยสรุปและการเลือกอุปกรณ์
การใช้งานการผลิตจำนวนมาก (ลำดับความสำคัญต้นทุน)
แนะนำให้ใช้เลเซอร์ไฟเบอร์นาโนวินาทีเพื่อการผลิตรูขนาดไมโคร-ขนาด 50 μm ที่เสถียรบนพื้นผิวเซรามิก 0.5–2 มม. ซึ่งให้ความสมดุลระหว่างต้นทุนและความน่าเชื่อถือที่ยอดเยี่ยม
การใช้งานที่แม่นยำ (ลำดับความสำคัญด้านคุณภาพ)
แนะนำให้ใช้เลเซอร์ UV พิโควินาทีสำหรับการประมวลผลรูขนาดไมโคร- 20–50 μm โดยมีการบิ่นและการแตกร้าวน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นผิวเซรามิก-บางพิเศษ
การใช้งานที่มีความแม่นยำสูง (การวิจัยและ-การผลิตขั้นปลายขั้นสูง)
ระบบเลเซอร์เฟมโตวินาทีสามารถบรรลุรูขนาดไมโคร-ขนาด 5–10 μm พร้อมความสามารถในการประมวลผลเย็นเป็นพิเศษ- ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานด้านการผลิตระดับไมโคร/นาโน-
YCLASER เชี่ยวชาญในอุปกรณ์เลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง- และยังให้บริการการประมวลผลตามสัญญาสำหรับวัสดุแข็งและเปราะต่างๆ ลูกค้าที่สนใจโซลูชันเลเซอร์สำหรับวัสดุแข็งและเปราะยินดีต้อนรับ ติดต่อเราเพื่อทดสอบตัวอย่างฟรี และการประเมินผลการประมวลผล
