Ceramica cu alumină (Al₂O₃) este utilizată pe scară largă în ambalajele semiconductoarelor, electronicele de putere, modulele LED, dispozitivele RF, senzorii și PCB-urile ceramice datorită izolației electrice excelente, stabilității termice și rezistenței mecanice. Pe măsură ce componentele electronice continuă să se micșoreze, producătorilor li se cere din ce în ce mai mult să producă microgăuri de-densitate mare, cu toleranțe mai strânse și fiabilitate mai mare.
Găurirea cu laser a devenit soluția preferată pentru această sarcină. Dintre metodele disponibile, forarea cu percuție cu laser și trepanarea în spirală sunt cele două procese cele mai frecvent utilizate. Deși ambele pot produce micro-găuri de precizie, ele sunt proiectate pentru diferite priorități de producție.
Acest articol compară cele două tehnici în ceea ce privește viteza de găurire, calitatea găurii, eficiența producției și adecvarea aplicațiilor pentru a ajuta producătorii să aleagă procesul potrivit.
Comparație rapidă
| Cerinţă | Proces recomandat |
| Cea mai mare viteză de găurire | Foraj cu percuție |
| Foraj cu matrice mare | Foraj cu percuție |
| Diametrul găurii Mai mare sau egal cu 100 μm | Foraj cu percuție |
| Diametrul gaurii<100 μm | Trepanare în spirală |
| Cerință de conicitate scăzută | Trepanare în spirală |
| Așchierea minimă a marginilor | Trepanare în spirală |
| Ambalaj electronic de înaltă{0}fiabilitate | Trepanare în spirală |
| Thick alumina substrates (>1 mm) | Trepanare în spirală |
În general, găurirea cu percuție maximizează debitul, în timp ce trepanarea în spirală oferă o calitate superioară a găurii și consistență dimensională.
Ce este forajul cu percuție cu laser?
Găurirea cu percuție cu laser creează o gaură prin focalizarea fasciculului laser într-o poziție fixă, în timp ce multiplele impulsuri laser îndepărtează continuu materialul până când substratul este pătruns complet.
Deoarece laserul rămâne staționar în timpul găuririi, mișcarea scanerului este redusă la minimum, permițând viteze de procesare extrem de rapide. Combinată cu scanarea galvanometrului și tehnologia de găurire zburătoare, găurirea cu percuție este potrivită în special pentru serii mari de găuri identice.
Avantaje
Viteză de găurire extrem de mare
Ideal pentru producția de-volum mare
Eficient pentru substraturi subțiri de alumină
Compatibil cu sistemele de foraj zburător
Limitări
Orificiu conic mai mare
Stres termic mai mare
Risc mai mare de ciobire a marginilor și micro-fisuri
Mai puțin potrivit pentru găuri ultra-mice sau adânci
Ce este Spiral Trepanning?
Trepanarea în spirală îndepărtează materialul treptat de-a lungul unui traseu spiral programat. În loc să concentreze energia laser într-un punct, fasciculul scanează din centru spre diametrul final al găurii strat cu strat.
Deși acest proces necesită un timp de prelucrare mai lung, reduce semnificativ stresul termic și oferă un control mai bun asupra geometriei găurii.
Avantaje
Rotunzime excelentă a găurii
Conicitate inferioară
Așchierea minimă a marginilor
Calitate mai bună a peretelui lateral
Stabilitate îmbunătățită a procesului pentru aplicații de precizie
Limitări
Viteză mai mică de foraj
Debit mai mic pentru matrice de găuri mari
Timp de ciclu al echipamentului mai mare
De ce găurirea cu percuție este mai rapidă?
Motivul principal este diferența de mișcare a fasciculului.
În timpul găuririi cu percuție, laserul rămâne fix în timp ce impulsurile succesive îndepărtează materialul vertical prin substrat. Deoarece nu există o cale de scanare în spirală, procesul minimizează mișcarea scanerului și scurtează ciclul de prelucrare.
În schimb, trepanarea în spirală necesită ca laserul să urmeze în mod continuu o cale circulară pe mai multe rotații, mărind treptat gaura până la atingerea diametrului dorit. Acest timp suplimentar de scanare face procesul în mod inerent mai lent.
În condiții de producție optimizate, sistemele laser cu fibră QCW pot atinge rate de găurire de până la 300 de găuri pe secundă pentru substraturi subțiri de alumină cu diametre relativ mari ale găurilor. Productivitatea reală depinde de grosimea materialului, diametrul găurii, sursa laser și cerințele de calitate.
Comparație de viteză
| Element de comparație | Foraj cu percuție | Trepanare în spirală |
| Substraturi subțiri (mai puțin sau egal cu 0,635 mm) | Excelent | Bun |
| Diametrul găurii Mai mare sau egal cu 100 μm | Excelent | Moderat |
| Diametrul gaurii<100 μm | Moderat | Excelent |
| Matrice de găuri mari | Excelent | Moderat |
| Debitul general | Foarte sus | Mediu |
Pentru aplicațiile în care viteza de producție este obiectivul principal, găurirea cu percuție este de obicei soluția preferată.
Comparația calității găurii
Viteza este doar un aspect al performanței de producție. Calitatea găurii determină adesea randamentul final al produsului.
| Parametru de calitate | Foraj cu percuție | Trepanare în spirală |
| ciobirea marginilor | Moderat | Scăzut |
| Conicitatea găurii | Superior | Mai jos |
| Rotunjime | Bun | Excelent |
| Finisaj peretelui lateral | Bun | Excelent |
| Daune termice | Superior | Mai jos |
| Consistență dimensională | Bun | Excelent |
Deoarece trepanarea în spirală îndepărtează materialul treptat, generează stres termic mai scăzut, rezultând margini mai curate ale găurilor, conicitate mai mică și consistență îmbunătățită. Pentru ambalarea semiconductoarelor și alte aplicații de înaltă-fiabilitate, aceste avantaje de calitate depășesc adesea viteza de prelucrare mai mică.
Alegerea procesului potrivit
Cea mai bună metodă de găurire depinde de echilibrul dintre productivitate și calitate.
Alegeți găurirea cu percuție când:
Grosimea aluminei este mai mică sau egală cu 0,635 mm
Diametrul găurii este de 100 μm sau mai mare
Este necesară producția de-volum mare
O ușoară conicitate este acceptabilă
Eficiența producției este cea mai mare prioritate
Aplicațiile tipice includ substraturi LED, PCB-uri ceramice generale și alte componente industriale-la scară largă.
AlegeTrepanare în spiralăCând:
Diametrul găurii este sub 100 μm
Este necesară o toleranță dimensională strânsă
Conicitatea scăzută și ciobirea minimă sunt esențiale
Sunt procesate substraturi groase de alumină
Este necesar un ambalaj electronic de-înaltă fiabilitate
Aplicațiile tipice includ pachete de semiconductori, module de putere, dispozitive RF, electronice auto și componente ceramice medicale.
Debit vs. randament
O concepție greșită comună este că cel mai rapid proces de foraj oferă întotdeauna cea mai mare capacitate de producție.
În practică, producătorii ar trebui să se concentreze pe piese calificate pe oră, nu doar pe găuri pe secundă.
Pentru produsele industriale standard, găurirea cu percuție oferă adesea cel mai mare randament. Cu toate acestea, pentru aplicațiile care necesită găuri extrem de mici sau standarde de calitate stricte, trepanarea în spirală produce în mod obișnuit un randament global mai mare prin reducerea defectelor, reprelucrare și deșeuri.
Prin urmare, cel mai productiv proces este cel care furnizează în mod constant cel mai mare număr de piese acceptabile-nu neapărat cel mai scurt timp de găurire.
Concluzie
Atât găurirea cu percuție cu laser, cât și trepanarea în spirală joacă un rol important în microforajul ceramic cu alumină.
Găurirea cu percuție este alegerea preferată pentru producătorii care caută un randament maxim pe substraturi subțiri și micro-găuri mai mari. Trepanarea în spirală, pe de altă parte, oferă o geometrie superioară a găurilor, daune termice mai reduse și o stabilitate mai mare a procesului pentru aplicațiile electronice și semiconductoare solicitante.
În loc să întrebe care proces este universal mai bun, producătorii ar trebui să evalueze grosimea substratului, diametrul găurii, cerințele de calitate și volumul de producție înainte de a selecta cea mai potrivită metodă de foraj.YCLASERspecializati insoluții de microprelucrare cu laser de preciziepentru materiale ceramice avansate, inclusiv alumină (Al₂O₃), nitrură de aluminiu (AlN), zirconiu (ZrO₂), nitrură de siliciu (Si₃N₄), carbură de siliciu (SiC) și alte ceramice tehnice.
Cu o experiență extinsă în aplicații în tăierea cu laser, microforaj, scriere și profilare, echipa noastră de ingineri ajută clienții să aleagă cel mai potrivit proces laser pe baza proprietăților materialului, specificațiilor găurilor și cerințelor de producție-asigurând echilibrul optim între calitate, eficiență și cost.
Contactați YCLASER pentru testarea probelor și suportul profesional pentru aplicații.
