Serie de sustratos cerámicos: introducción al proceso de perforación por láser
Como base de soporte para componentes electrónicos,sustratos cerámicosFacilitar la disipación del calor en dispositivos electrónicos. Después de la formación inicial de los sustratos cerámicos, estos requieren procesamiento adicional, como perforación y trazado. Los métodos de mecanizado tradicionales no pueden cumplir con los requisitos de mecanizado de alta precisión de los sustratos cerámicos. Con el desarrollo de la tecnología de procesamiento láser, se está convirtiendo gradualmente en la corriente principal para el mecanizado de precisión de sustratos cerámicos.
1. Tipos y características de los sustratos cerámicos.
Los sustratos cerámicos son materiales delgados con cerámica electrónica como base, que proporcionan una base de soporte para elementos de circuitos de película y componentes montados en superficie. Los principales materiales utilizados para los sustratos cerámicos incluyen alúmina (Al2O3), nitruro de aluminio (AlN) y nitruro de silicio (Si3N4).
Entre ellos,sustratos cerámicos de nitruro de silicio (Si3N4)exhiben una excelente resistencia mecánica, resistencia al choque térmico y estabilidad química. Se utilizan comúnmente en entornos de alta temperatura y estrés, como turbinas de gas, motores de automóviles, etc. Además, poseen buenas propiedades de aislamiento eléctrico, lo que les permite soportar altos voltajes, lo que los hace muy útiles en aplicaciones electrónicas de alta potencia. Los sustratos cerámicos de nitruro de silicio también presentan una baja expansión térmica, lo que los hace compatibles con diversos materiales, incluidos semiconductores y metales.
Sustratos cerámicos de nitruro de aluminio (AlN)sonuna nueva generación de sustratos cerámicos de alto rendimiento, caracterizados por una alta conductividad térmica, baja constante y pérdida dieléctrica y un coeficiente de expansión térmica similar al del silicio. A medida que la tecnología madura, el costo disminuye gradualmente, lo que lleva a aplicaciones cada vez más generalizadas.
Aunque los sustratos cerámicos de alúmina (Al2O3)tienen una conductividad térmica relativamente baja, su bajo costo de material y precio asequible los hacen ampliamente utilizados en diversos campos, como sustratos de aislamiento de circuitos integrados, materiales de embalaje, resistencias de chip, potenciómetros, disipadores de calor, bases, tableros aislantes y tiristores.
2 、 Introducción y ventajas de la perforación por láser
La perforación con láser utiliza la alta potencia y la buena coherencia espacial de los láseres pulsados para fundir y vaporizar materiales y formar agujeros. El proceso de perforación con láser es una interacción termofísica entre el láser y el material, que involucra varios procesos de conversión de energía, como reflexión, absorción, vaporización, rerradiación y difusión de calor, que están determinados por las características del haz, como la longitud de onda del láser, el ancho del pulso, estado de enfoque y diversas propiedades físicas del material.
Las ventajas de la perforación láser incluyen:
(1) Velocidad rápida y alta eficiencia
La perforación por láser funciona con una alta densidad de potencia, lo que da como resultado velocidades de perforación rápidas. Con máquinas herramienta y sistemas de control de alta precisión se puede lograr una perforación de alta eficiencia.
（2）Capacidad para lograr grandes relaciones de profundidad a diámetro
La perforación láser permite relaciones profundidad-diámetro significativamente mayores en comparación con otros métodos de perforación, especialmente en la microperforación.
(3) Amplia gama de materiales
La perforación con láser se puede realizar en diversos materiales sin estar limitada por propiedades mecánicas como dureza, rigidez, resistencia y fragilidad, lo cual es crucial para el procesamiento cerámico.
(4) Sin desgaste de herramientas
La perforación láser es un proceso sin contacto, lo que evita problemas como la rotura de herramientas, común en la perforación mecánica de microagujeros.
(5) Adecuado para perforación de alta densidad
Con sistemas integrados y automatización, la perforación láser ofrece una gran repetibilidad, lo que la hace adecuada para perforar agujeros numerosos y densos.
(6) Procesamiento completo
La perforación por láser puede procesar pequeños agujeros en superficies difíciles de mecanizar, incluso en superficies inclinadas, lo que supone un desafío para la perforación mecánica y la perforación por electroerosión.
(7) Procesamiento en ambientes extremos
La perforación con láser se puede realizar en piezas de trabajo colocadas al vacío u otras condiciones.
3. Desafíos en la perforación láser de sustratos cerámicos
Debido a las fuertes propiedades térmicas de la interacción entre los rayos láser y los materiales, especialmente para los láseres de longitud de onda larga, la perforación láser de sustratos cerámicos enfrenta algunos desafíos:
(1) Reducir el daño térmico durante el procesamiento.
(2)Eliminación de microfisuras durante la perforación.
(3)Logrando formas de orificios de alta precisión y buena calidad superficial.
(4)Controlar la conicidad de los agujeros perforados.
(5)Minimizar o eliminar salpicaduras.
(6)Residuos y capas de refundido.
XIAMEN MASCERA TECNOLOGÍA CO., LTD. es capaz de producir sustratos cerámicos mediante diferentes técnicas. Para sustratos cerámicos con un espesor inferior a 1,5 mm, empleamos métodos como fundición deslizante y procesamiento láser (trazado láser, corte láser, perforación láser) para sustratos, el mecanizado de precisión se realiza mediante prensado en seco y tornos de mecanizado.
XIAMEN MASCERA TECNOLOGÍA CO., LTD. es un proveedor confiable y de buena reputación que se especializa en la fabricación y venta de piezas cerámicas técnicas. Ofrecemos producción personalizada y mecanizado de alta precisión para una amplia serie de materiales cerámicos de alto rendimiento, incluidos cerámica de alúmina, cerámica de circonio, Nitrido de silicona, carburo de silicio, nitruro de boro, nitruro de aluminio y vitrocerámica mecanizable. Actualmente, nuestras piezas cerámicas se pueden encontrar en muchas industrias como la mecánica, química, médica, de semiconductores, de vehículos, electrónica, metalúrgica, etc. Nuestra misión es proporcionar piezas cerámicas de la mejor calidad para usuarios globales y es un gran placer ver nuestras piezas cerámicas. Las piezas funcionan eficientemente en las aplicaciones específicas de los clientes. Podemos cooperar tanto en prototipos como en producción en masa, bienvenido a contactarnos si tiene alguna demanda.
