氧化鋁陶瓷薄膜劃線(xiàn)、打孔、小孔加工

華諾激光是一家依托國(guó)際激光技術(shù)，致力于激光精密精細(xì)加工研發(fā)和代工服務(wù)的高科技企業(yè)。擁有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)開(kāi)發(fā)和管理團(tuán)隊(duì)，以及超過(guò)20臺(tái)的包括紫外激光器，超快激光器，光纖激光器，二氧化碳激光器等進(jìn)口激光源，以及配套的加工平臺(tái)，并且還擁有3D顯微鏡，激光干涉儀，紅外熱成像儀，二次元等檢測(cè)和分析工具。專(zhuān)注于氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化鋯陶瓷等陶瓷的精密切割、打孔、小孔加工、微孔加工、群孔加工、異型孔加工等氧化鋁陶瓷作為電子元件的支撐底座，陶瓷基片能促進(jìn)電子設(shè)備散熱。陶瓷基片初胚成形后還需進(jìn)行打孔、劃線(xiàn)加工。而傳統(tǒng)的加工方法不能滿(mǎn)足陶瓷基片的高精度加工要求。激光加工技術(shù)的發(fā)展，使激光加工成為陶瓷加工的手段之一。為提高打孔的質(zhì)量和可重復(fù)性，減小打孔的錐度角，本文對(duì)脈沖光纖激光氧化鋁陶瓷基片回轉(zhuǎn)法打孔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。主要內(nèi)容如下:

1、采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)氧化鋁陶瓷基片的激光打孔工藝進(jìn)行優(yōu)化，獲得優(yōu)化工藝參數(shù)為:重復(fù)頻率3kHz，切割速度600mm/min，激光功率比60％，占空比20％，離焦量0mm，輔助性氣體壓力0.3MPa。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，用優(yōu)化工藝參數(shù)進(jìn)行打孔，平均錐度角低至1.32°。打孔可重復(fù)性較強(qiáng)，打孔質(zhì)量符合要求。

2、通過(guò)控制變量法研究重復(fù)頻率、切割速度、激光功率比、占空比、離焦量和輔助性氣體壓力對(duì)錐度角的影響。研究結(jié)果表明:當(dāng)重復(fù)頻率在1 kHz～10kHz范圍內(nèi)變化時(shí)，錐度角先減小至1.35°，然后增大;當(dāng)切割速度在100mm/min～600mm/min范圍內(nèi)變化時(shí)，錐度角逐漸減小至1.63°;當(dāng)激光功率比在60％～100％范圍內(nèi)變化時(shí)，錐度角從1.26°開(kāi)始逐漸增大;當(dāng)占空比在25％～40％范圍內(nèi)變化時(shí)，錐度角先減小至1.97°，然后增大;當(dāng)離焦量在-0.2mm～+0.2mm范圍內(nèi)變化時(shí)，錐度角先減小至1.63°，然后增大;當(dāng)輔助性氣體壓力在0.3MPa～0.7MPa范圍內(nèi)變化時(shí)，錐度角從1.75°開(kāi)始逐漸增大。

3、通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究氧化鋁陶瓷基片的燒結(jié)程度、平均晶粒尺寸及光源對(duì)打孔質(zhì)量的影響。研究結(jié)果表明:1）陶瓷基片純度相同時(shí)，燒結(jié)程度越好錐度角越小;2）陶瓷基片純度不同時(shí)，平均晶粒尺寸越小錐度角越小;3）用“脈沖光纖激光+直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)+吸附平臺(tái)+同軸吹氣”系統(tǒng)加工陶瓷微孔時(shí)，錐度角小、效率較高，孔的真圓度約86％、在孔的入口、出口附近會(huì)有少量熔渣。用“紫外激光+伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)+振鏡掃描+旁軸吹氣”系統(tǒng)加工陶瓷微孔時(shí)，錐度角大、效率低，孔的真圓度在95％以上，孔的入口、出口附近有很少的碎屑。

4、根據(jù)工件尺寸和打孔要求設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。通過(guò)反復(fù)改進(jìn)夾具，提高了打孔質(zhì)量，使打孔過(guò)程操作方便。通過(guò)設(shè)計(jì)加工路徑或附加犧牲層可抑制氧化鋁陶瓷基片激光打孔過(guò)程產(chǎn)生熔渣。物理刮除結(jié)合壓縮空氣清洗可使孔的入口、出口表面光滑無(wú)熔渣。