激光技術(shù)在陶瓷基板領(lǐng)域的應(yīng)用

陶瓷基板

陶瓷基板具有優(yōu)良電絕緣性能，高導(dǎo)熱特性，可靠性高，高頻特性好，熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，已成為大功率電力電子電路結(jié)構(gòu)技術(shù)和互連技術(shù)的基礎(chǔ)材料。常用的電子封裝陶瓷基板材料有氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）、氮化硅（Si3N4）等。

由于陶瓷材料本身堅(jiān)硬且易碎的特點(diǎn)，導(dǎo)致其導(dǎo)通孔制備、外形切割或劃片的加工難度非常高，傳統(tǒng)機(jī)械加工方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且在加工過程中存在應(yīng)力，易對基板造成損傷。激光作為一種柔性、高效率、高良率的加工方法，在陶瓷基板的加工上展現(xiàn)了非凡的能力。

1、激光技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

激光是一種無接觸加工、無刀具磨損、高精度及高靈活性的先進(jìn)加工技術(shù)，具有精度高、高效可控、熱影響區(qū)小、無切削作用力、無“刀具”磨損等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)今陶瓷加工最理想的手段之一。

陶瓷基板

1）激光切割頭不會與材料表面相接觸，不劃傷工件。

2）切割間隙狹窄，節(jié)約材料；

3）激光斑點(diǎn)小，能量密度大，精度高，速度快，劃線寬度、深度穩(wěn)定性高；

4）激光加工精細(xì)，切割面光滑無毛刺；

5）熱影響區(qū)小，工件局部變形極小，無機(jī)械變形。陶瓷基板容易破碎，對工藝技術(shù)要求較高，所以常采用激光打孔。它具有精確、快速、高效的特點(diǎn)，能大規(guī)模、批量打孔，對工具無損耗等特點(diǎn)，符合陶瓷基板高密度互連、精細(xì)發(fā)展的要求；

6）加工柔性好，可以加工任意圖形，可切割異型材。

2、激光在陶瓷基板的應(yīng)用

在各類陶瓷基板加工過程中，激光加工早已成為主流應(yīng)用。目前，陶瓷基板的激光加工設(shè)備主要是用于切割、劃線、打孔以及激光打標(biāo)。

1）激光劃片/切割

由于燒結(jié)收縮率大，無法保證燒結(jié)后陶瓷片尺寸的精確度，無法準(zhǔn)確預(yù)留用于裝配的各種孔、槽、邊，因此燒結(jié)后需要再加工。而激光切割的非接觸式的加工方式使產(chǎn)品內(nèi)部無應(yīng)力，切割邊緣崩邊量小，精密度高，加工良率高。

激光劃片又叫劃痕切割或控制斷裂切割，其機(jī)理是激光光束通過導(dǎo)光系統(tǒng)聚焦到陶瓷基板表面，發(fā)生放熱反應(yīng)產(chǎn)生高溫，燒蝕、融化并氣化陶瓷劃線區(qū)域，在陶瓷表面形成相互銜接的盲孔孔洞（溝槽）。若沿劃線區(qū)施加應(yīng)力，由于應(yīng)力集中，材料很容易準(zhǔn)確地沿劃片線路折斷，完成分片。

2）激光劃線

在燒結(jié)后陶瓷基板劃線工序中，激光同樣有非常廣泛的應(yīng)用。劃線是在陶瓷表面通過激光灼燒出連續(xù)密集排列的點(diǎn)狀凹坑而形成線條，以方便封裝后分成獨(dú)立的小單元。

3）激光打孔

打孔是激光在HTCC和LTCC以及DPC制作過程中應(yīng)用最多的工藝加工方式。使用激光打孔機(jī)將上下兩面基板打通，作為上下板面連通的路徑，實(shí)現(xiàn)陶瓷基板上/下表面垂直互聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)電子器件三維封裝與集成。

陶瓷基板激光高速鉆孔機(jī)