Кераміка з оксиду алюмінію (Al₂O₃) широко використовується в напівпровідниковій упаковці, силовій електроніці, світлодіодних модулях, радіочастотних пристроях, датчиках і керамічних друкованих платах завдяки своїй чудовій електроізоляції, термічній стабільності та механічній міцності. Оскільки електронні компоненти продовжують зменшуватися, виробникам дедалі частіше доводиться виготовляти мікроотвори високої-щільності з жорсткішими допусками та більшою надійністю.
Лазерне свердління стало кращим рішенням для цього завдання. Серед доступних методів найбільш часто використовуваними є лазерне ударне свердління та спіральна трепанація. Хоча обидва можуть виробляти точні мікроотвори, вони розроблені для різних пріоритетів виробництва.
У цій статті порівнюються дві методики з точки зору швидкості свердління, якості отворів, ефективності виробництва та придатності застосування, щоб допомогти виробникам вибрати правильний процес.
Швидке порівняння
| Вимога | Рекомендований процес |
| Найвища швидкість свердління | Ударне буріння |
| Буріння великих масивів | Ударне буріння |
| Діаметр отвору більше або дорівнює 100 мкм | Ударне буріння |
| Діаметр отвору<100 μm | Спіральна трепанування |
| Низька вимога до конусності | Спіральна трепанування |
| Мінімальне відколювання країв | Спіральна трепанування |
| Високо{0}}надійна електронна упаковка | Спіральна трепанування |
| Thick alumina substrates (>1 мм) | Спіральна трепанування |
Загалом, ударне свердління максимізує пропускну здатність, тоді як спіральна трепанація забезпечує чудову якість отвору та постійність розмірів.
Що таке лазерне ударне буріння?
Лазерне ударне свердління створює отвір, фокусуючи лазерний промінь у фіксованому положенні, у той час як кілька лазерних імпульсів безперервно видаляють матеріал, доки підкладка повністю не проникне.
Оскільки лазер залишається нерухомим під час свердління, рух сканера зведено до мінімуму, що забезпечує надзвичайно високу швидкість обробки. У поєднанні з гальванометричним скануванням і технологією летючого свердління ударне свердління особливо підходить для великих масивів ідентичних отворів.
Переваги
Надзвичайно висока швидкість свердління
Ідеально підходить для-великого виробництва
Ефективний для тонких підкладок з оксиду алюмінію
Сумісний з літаючими буровими системами
Обмеження
Більший конус отвору
Більш високий термічний стрес
Більший ризик відколів країв і мікро-тріщин
Менш підходить для над-малих або глибоких мікроотворів
Що таке спіральна трепанування?
Спіральна трепанація видаляє матеріал поступово по запрограмованій спіралі. Замість того, щоб концентрувати лазерну енергію в одній точці, промінь шар за шаром сканує від центру до кінцевого діаметра отвору.
Незважаючи на те, що цей процес потребує більш тривалого часу обробки, він значно зменшує термічне навантаження та забезпечує кращий контроль над геометрією отвору.
Переваги
Відмінна округлість отвору
Нижня конусність
Мінімальне відколювання країв
Краща якість бічних стінок
Покращена стабільність процесу для точних застосувань
Обмеження
Нижча швидкість свердління
Нижча пропускна здатність для масивів великих отворів
Більший час циклу обладнання
Чому ударне буріння відбувається швидше?
Основною причиною є різниця в русі променя.
Під час ударного свердління лазер залишається нерухомим, поки послідовні імпульси видаляють матеріал вертикально через підкладку. Оскільки немає спірального шляху сканування, процес мінімізує рух сканера та скорочує цикл обробки.
Навпаки, спіральна трепанація вимагає, щоб лазер безперервно рухався по круговій траєкторії протягом кількох обертів, поступово збільшуючи отвір до досягнення бажаного діаметру. Цей додатковий час сканування робить процес повільнішим.
За оптимізованих умов виробництва волоконні лазерні системи QCW можуть досягати швидкості свердління до 300 отворів на секунду для тонких підкладок із оксиду алюмінію з відносно великим діаметром отворів. Фактична продуктивність залежить від товщини матеріалу, діаметра отвору, джерела лазера та вимог до якості.
Порівняння швидкості
| Елемент порівняння | Ударне буріння | Спіральна трепанування |
| Тонкі підкладки (менше або дорівнює 0,635 мм) | Чудово | добре |
| Діаметр отвору більше або дорівнює 100 мкм | Чудово | Помірний |
| Діаметр отвору<100 μm | Помірний | Чудово |
| Великі масиви отворів | Чудово | Помірний |
| Загальна пропускна здатність | Дуже висока | Середній |
Для застосувань, де швидкість виробництва є основною метою, ударне буріння зазвичай є кращим рішенням.
Порівняння якості отвору
Швидкість — це лише один з аспектів продуктивності виробництва. Якість отвору часто визначає кінцевий вихід продукту.
| Параметр якості | Ударне буріння | Спіральна трепанування |
| Відколи краю | Помірний | Низький |
| Конус отвору | Вища | Нижній |
| Округлість | добре | Чудово |
| Оздоблення боковини | добре | Чудово |
| Термічні пошкодження | Вища | Нижній |
| Розмірна узгодженість | добре | Чудово |
Оскільки спіральна трепанація видаляє матеріал поступово, вона створює менший термічний стрес, що призводить до чистіших країв отвору, меншої конусності та покращеної консистенції. Для упаковки напівпровідників та інших високо-надійних застосувань ці якісні переваги часто переважують нижчу швидкість обробки.
Вибір правильного процесу
Найкращий метод буріння залежить від балансу між продуктивністю та якістю.
Виберіть ударне буріння, коли:
Товщина глинозему менше або дорівнює 0,635 мм
Діаметр отвору 100 мкм або більше
Потрібне-велике виробництво
Невелика конусність допустима
Найвищим пріоритетом є ефективність виробництва
Типові області застосування включають світлодіодні підкладки, загальні керамічні друковані плати та інші-великі промислові компоненти.
ВиберітьСпіральна трепануванняКоли:
Діаметр отвору менше 100 мкм
Необхідний жорсткий допуск на розміри
Низька конусність і мінімальне сколювання є критичними
Обробляються товсті глиноземні підкладки
Потрібна високо-надійна електронна упаковка
Типові області застосування включають напівпровідникові корпуси, силові модулі, радіочастотні пристрої, автомобільну електроніку та медичні керамічні компоненти.
Пропускна здатність проти продуктивності
Однією з поширених помилок є те, що найшвидший процес буріння завжди забезпечує найвищу продуктивність.
На практиці виробники повинні зосереджуватися на кваліфікованих деталях за годину, а не просто прорізах за секунду.
Для стандартних промислових виробів ударне свердління часто забезпечує найвищу продуктивність. Однак для застосувань, які вимагають надзвичайно малих отворів або суворих стандартів якості, спіральна трепанація зазвичай дає більший загальний вихід за рахунок зменшення дефектів, повторної обробки та браку.
Таким чином, найпродуктивніший процес – це той, який постійно забезпечує найбільшу кількість прийнятних деталей-не обов’язково за найкоротший час свердління.
Висновок
Як лазерне ударне свердління, так і спіральна трепанація відіграють важливу роль у мікросвердлінні глиноземної кераміки.
Ударне свердління є кращим вибором для виробників, яким потрібна максимальна пропускна здатність на тонких підкладках і більших мікроотворах. З іншого боку, спіральна трепанація забезпечує чудову геометрію отворів, менші термічні пошкодження та більшу стабільність процесу для вимогливих електронних і напівпровідникових застосувань.
Замість того, щоб задаватися питанням, який процес універсально кращий, виробники повинні оцінити товщину підкладки, діаметр отвору, вимоги до якості та обсяг виробництва, перш ніж вибрати найбільш прийнятний метод свердління.YCLASERспеціалізуватися напрецизійні лазерні мікрообробні рішеннядля сучасних керамічних матеріалів, включаючи оксид алюмінію (Al₂O₃), нітрид алюмінію (AlN), діоксид цирконію (ZrO₂), нітрид кремнію (Si₃N₄), карбід кремнію (SiC) та іншу технічну кераміку.
Маючи великий досвід у застосуванні лазерного різання, мікросвердління, скрайбування та профілювання, наша команда інженерів допомагає клієнтам вибрати найбільш відповідний лазерний процес на основі властивостей матеріалу, специфікацій отворів і вимог до виробництва-забезпечуючи оптимальний баланс між якістю, ефективністю та вартістю.
Зверніться до YCLASER для тестування зразків і професійної підтримки додатків.
