激光对陶瓷基板的加工
.激光加工陶瓷材料的研究
.激光加工陶瓷材料的研究激光是一种通过入射光子的激发使处于亚稳态的较高能级的原子、离子或分子跃迁到低能级时完成受激辐射所发出的光，它与引起这种受激辐射的入射光在相位、波长、频率和传播方向等几方面完全一致，因此激光除具有一般光源的共性之外，还具有亮度高、方向性好、单色性好和相干性好四大特性。
由于激光的单色性好和具有很小的发散角，因此在理论上可聚焦到尺寸与光波波长相近的小斑点上，温度可高至上万摄氏度，它是一种理想的切割热源，能使任何坚硬的材料如硬质合金、陶瓷、金刚石等，都将在瞬时 (<10-3s)被局部熔化和蒸发，并通过所产生的强烈冲击波被喷发出去。
因此，我们可以利用激光对各种材料进行切割等加工。
烧蚀或达到燃点，同时借与光束同轴的高速气流（即具有一定压力的辅助气体，常用气体有 N2、 O2、空气等，其主要作用是：在熔化切割时，依靠喷吹气体的压力把液态金属吹走形成切口；在氧气切割中，气体与切割金属反应放热，提供部分切割能量，同时又靠气体吹除反应物），吹除熔融物质，从而实现工件割开的一种热切割方法。
激光切割的原理激光切割系利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射处的材料迅即熔化、汽化、被割材料切割面激光切割的类型根据工件热物理特性和辅助气体的特性，激光切割可分为汽化切割、熔化切割、反应熔化切割和控制断裂切割四类。
其中激光汽化切割指在极高的激光功率密度（108W/cm2）的光束照射下，工件表面材料在极短时间内被加热到汽化点，并以气体或为气体冲击以液态、固态微粒形态逸出，形成割缝从而实现切割。
陶瓷的切割可采用汽化切割。
激光切割的主要特点（1）切割质量好由于激光的光斑小、能量密度高，切割速度又快，故能获得良好的切割质量。
①切缝窄，激光切割的割缝一般在0.10～ 0.20mm，节省材料。
②割缝边缘垂直度好，切割面光滑无毛刺，表面粗糙度一般控制在 Ra：12.5 以上。
③热影响区小：激光加工的激光割缝细、速度快、能量集中，因此传到被切割材料上的热量小，引起材料的变形也非常小，在某些场合，其热影响区宽度在 0.05mm 以下。
陶瓷加工中激光技术的应用
激光切割机非常适合在薄陶瓷上钻孔，切割或者结构处理。例如，使用红外超短脉冲激光器可以以高达10mm/秒的速度切割0.3mm厚的氧化锆板，超短脉冲可产生平滑、无ห้องสมุดไป่ตู้纹的切割边缘。
工程陶瓷经常会用于暴露在高温或要求耐磨损的零部件上。在许多应用中，对材料的电绝缘性很高。最常见的工程陶瓷材料有氧化铝、氮化铝和氧化锆。鉴于超短脉冲锐利的聚焦特性，它们非常适用于打孔：能在0.5mm厚的氧化铝和氮化铝陶瓷上钻出直径为60微米的孔，打孔速度可达每秒20个。在划片—裂片的工艺中，激光切割到材料的三分之一厚度，然后用机械方式裂片，速度可达50mm/秒。
紫外激光加工陶瓷的原理
紫外激光加工陶瓷的原理
紫外激光加工陶瓷的原理是利用紫外激光的高能量和特定波长来进行材料加工。
具体原理如下：
1.雕刻过程：紫外激光通过光学系统被聚焦到陶瓷表面，形成一个极小的光斑。
随着激光的照射，陶瓷表面被加热并迅速蒸发，形成气体和离子。
离子与激光相互作用，发生冲击电离等过程，导致材料的蒸发速率加快。
2.去除材料：随着激光的照射，陶瓷表面的蒸发和物质变化导致材料被去除。
激光的高能量和特定波长使它能够瞬间加热材料，导致单元结构的沉积物破裂，从而使材料脱离。
3.精细控制：紫外激光的波长通常在200-400纳米之间，较短的波长使得激光的光斑更小，能够精细控制加工效果。
此外，紫外激光的能量密度也可以进行调节，以适应不同的加工需求。
总体而言，紫外激光加工陶瓷的原理是通过激光的高能量和特定波长使陶瓷表面蒸发和物质变化，从而实现材料的去除和加工。
陶瓷激光切割技术
陶瓷激光切割技术一、陶瓷陶瓷因具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、高绝缘、无磁性、比重小、自润滑及热膨胀系数小等的独特优点,除了在日常生活和工业生产中发挥着重要作用,正越来越多地作为电子器件、滑动构件、发动机制件、能源构件等应用材料,在机械、化工、电子以及航空航天等一些尖端科技领域中显示出巨大的应用需求和优势潜力。
但其硬度高、脆性大、抗热震性与重现性差等致命弱点严重阻碍了该类材料工程化的推广应用。
目前通过组分复合(如陶瓷基复合材料)和成型工艺可以在一定程度上提高陶瓷的可加工性和达到部分结构设计要求,但还远远不能满足实际陶瓷零构件的使用需求,多数情况下仍需要进行修整加工,以提高陶瓷零构件的形状和尺寸精度,满足机械结构相互灵活配合的目的。
其中切割是陶瓷零构件加工中一个必不可少的基本手段。
激光切割技术因其具有非接触性、柔性化、效率高及易实现数字化控制等特点,一直以来颇受青睐,人们寄希望于这种高能束加工方法可以像对待金属材料的切割一样,很好地完成陶瓷的无损切割。
二、陶瓷激光切割技术特点及现行主要方法以激光作为加工能源,在硬脆性陶瓷加工方面的发展潜力已见端倪，它可以实现无接触式加工,减少了因接触应力对陶瓷带来的损伤;陶瓷对激光具有较高的吸收率(氧化物陶瓷对10.6nm波长激光的最高吸收率可达80%以上),聚焦的高能激光束作用于陶瓷局部区域的能量可超过108J/cm2,瞬间就可使材料熔化蒸发,实现高效率加工;由于聚焦光斑小,产生的热影响区小,可以达到精密加工的要求;激光的低电磁干扰以及易于导向聚焦的特点,方便实现三维及异形面的特殊加工要求。
激光切割的难易程度由材料的热物理性质决定,由于陶瓷是由共价键、离子键或两者混合化学键结合的物质,晶体间化学键方向性强,因而具有高硬度和高脆性的本征特性。
相对于金属材料,即使是高精密陶瓷,其显微结构均匀度亦较差,严重降低了材料的抗热震性,常温下对剪切应力的变形阻力很大,极易形成裂纹、崩豁甚至于材料碎裂。
陶瓷基板使用注意事项
基板使用时的注意事项说明一、陶瓷基板的特点基板材料：硬度高、强度高，绝缘性好，但是韧性较差，当急冷急热时易出现由于热应力造成的裂纹。
同一般脆性材料类似，陶瓷基板对于压应力的承受能力远远大于其承受拉应力的能力。
因此，生产中避免对陶瓷基板施加拉应力是防止基板碎裂的一个重要方面。
切割加工难度大，因此一般采用圆刀或者激光进行加工。
目前的陶瓷基板加工一般采用激光加工较多，激光加工时切孔时可采用脉冲激光或者连续激光，而划线时一般采用脉冲激光，以减少激光局部加热对陶瓷基板的热冲击。
而由于划线是在陶瓷表面通过激光烧灼出连续密集排列的点状凹坑而形成线条，以方便封装后分成独立的小单元。
基板使用时的注意事项说明二、陶瓷基板特点电路材料：采用银浆烧结而成，银浆一般组成为银粉、玻璃粉及有机溶剂，其中银粉含量约80%以上，玻璃粉含量一般不超过2%，其余为有机溶剂。
银浆通过丝网印刷工艺在陶瓷基板表面形成电路，通过烧结排出银浆中的有机成分，同时玻璃及银粉软化，将银粘接在陶瓷板上形成电路。
由于基板在加工过程中经过850~900摄氏度的高温进行烧结，其中的有机成分在烧结过程中全部分解，所形成的的电路上只留有无法分解排出的银单质及少量玻璃，其中玻璃主要起到将银粘接在陶瓷基板上的目的。
银单质稳定性较差，极易受到空气中S元素等与银容易发生反应的元素的影响而变色。
基板使用时的注意事项说明三、陶瓷基板使用的注意事项1、焊线：在进行焊线时一般需要进行加热，而陶瓷基板由于已经经过激光划线、切割，基板上已经存在缺陷，因此在受到热冲击时，基板上的划线、切割等地方就成为薄弱点，当热应力大于基板薄弱点的强度时，就会出现基板的破损现象。
应对措施：在基板进行焊线的过程中，需要对基板进行预热，使其从室温到进行焊线加工的过程中，温度得到较为均匀的升高，避免由于温差过大形成较大的热应力。
一般根据焊线的实际温度、环境公益及焊线工艺条件确定陶瓷基板温度的升温条件，通过测量基板在不同阶段的表面温度，确定相应的公艺参数。
多层陶瓷基板激光切割工艺_概述及解释说明
多层陶瓷基板激光切割工艺概述及解释说明1. 引言1.1 概述本篇文章旨在介绍多层陶瓷基板激光切割工艺，并对其进行解释和详细说明。
随着科技的不断进步，多层陶瓷基板在电子设备、通信技术以及能源产业等领域中得到广泛应用。
而多层陶瓷基板的高硬度和脆性导致其加工难度较大，传统机械切割方法效率低且容易造成损伤。
为了解决这一问题，多层陶瓷基板激光切割工艺被提出并逐渐得到应用。
该工艺利用激光束对多层陶瓷基板进行切割，具有高精度、高效率、灵活性强等特点。
本文将介绍该工艺的具体过程、原理以及在不同领域中的应用情况。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分：引言、多层陶瓷基板激光切割工艺、切割工艺优势与应用、实验与结果分析以及结论与展望。
首先，在引言部分我们会对多层陶瓷基板激光切割工艺进行总体介绍，并说明本文的目的和内容结构。
其次，在多层陶瓷基板激光切割工艺部分，我们将详细介绍该工艺的原理、设备和参数设置。
通过了解这些关键信息，读者可以更好地理解并实施该切割工艺。
接下来，在切割工艺优势与应用部分，我们将重点探讨该工艺相较于传统机械切割方法的优势，包括高精度切割能力以及材料适用性和灵活性方面的特点。
此外，我们还会展望该工艺在不同领域中的应用前景。
然后，在实验与结果分析部分，我们将介绍实验设计和方法，并对实验结果进行详细分析和讨论。
此外，我们还会提供一些针对切割质量评估的标准和实例。
最后，在结论与展望部分，我们会总结本文内容并给出一些建议。
其中包括对该工艺改进的可能性和挑战的讨论，并提出未来发展方向建议。
1.3 目的本文旨在阐述多层陶瓷基板激光切割工艺的相关知识和技术要点。
通过全面的介绍与解释，读者可以深入了解该工艺的原理、设备以及参数设置等方面的信息。
同时，本文还将重点突出该工艺相较于传统机械切割方法的优势和应用领域。
最后，我们希望能够为该工艺的实验设计和结果分析提供一些参考，以促进该领域未来的发展。
现在请继续撰写"2. 多层陶瓷基板激光切割工艺"部分内容。
先进陶瓷的6种新型快速烧结技术
一、激光烧结技术激光烧结技术是一种利用激光能量对陶瓷颗粒进行瞬间加热的新型烧结技术。
通过激光束在陶瓷颗粒表面瞬间产生高温，使颗粒迅速烧结成型，并且能够精确控制烧结过程中的温度和时间，实现快速高效的烧结。
二、微波烧结技术微波烧结技术利用微波照射对陶瓷粉体进行加热，通过高频电磁波与材料分子之间的相互作用，使陶瓷颗粒迅速升温并烧结成型。
微波烧结技术具有加热均匀、能耗低、速度快等优点，尤其适用于复杂形状、精密结构的陶瓷制品制备。
三、等离子烧结技术等离子烧结技术是利用等离子体对陶瓷颗粒进行高速撞击和加热的技术。
通过在陶瓷粉末表面产生等离子体，并将其能量传递给陶瓷颗粒，从而使颗粒快速烧结成型。
等离子烧结技术具有烧结速度快、能耗低、可以烧结高温陶瓷材料等优点。
四、压电陶瓷快速烧结技术压电陶瓷快速烧结技术是一种利用压电作用对陶瓷颗粒进行紧致烧结的技术。
通过施加外加电场，使陶瓷颗粒表面发生压电效应，从而实现颗粒的紧致烧结，烧结速度大大提高，同时制备出的陶瓷制品密度高、性能卓越。
五、等离子喷涂技术等离子喷涂技术是一种利用等离子体对陶瓷粉末进行快速烧结成型的技术。
通过等离子喷涂装置将陶瓷粉末与等离子体混合后，在高温高速气流的作用下迅速烧结成型。
等离子喷涂技术不仅可以实现陶瓷材料的快速烧结，还能够制备出具有优异性能的陶瓷涂层。
六、电磁场烧结技术电磁场烧结技术是一种利用电磁场对陶瓷颗粒进行加热和烧结的技术。
通过在陶瓷颗粒周围建立强磁场或者强电场，使颗粒表面迅速加热并烧结成型。
电磁场烧结技术具有能耗低、烧结速度快、制品性能优异等特点，尤其适用于纳米陶瓷材料的制备。
先进陶瓷的快速烧结技术主要包括激光烧结、微波烧结、等离子烧结、压电陶瓷快速烧结、等离子喷涂和电磁场烧结等多种技术。
这些新型烧结技术都具有烧结速度快、能耗低、制品性能优异等特点，对于提高陶瓷制品的生产效率、降低生产成本、改善产品性能具有重要意义。
随着科技的不断发展和进步，相信这些先进陶瓷的新型快速烧结技术在未来会得到更广泛的应用，为陶瓷制造业带来新的发展机遇。
陶瓷基板 工艺
陶瓷基板工艺
陶瓷基板是一种常见的电子材料，它具有优良的耐高温、耐腐蚀、绝缘性能和机械强度，被广泛应用于电子器件制造中。
以下是陶瓷基板的制作工艺，简要介绍如下：
1. 原料准备：选用高纯度的陶瓷粉末和助剂，并将它们混合均匀。
2. 成型：将混合好的原料通过压制或注塑工艺成型，制成符合要求的坯体。
3. 烧结：将坯体置于高温炉中，在控制好的气氛和温度下进行烧结处理，使陶瓷基板达到一定的致密度和强度。
4. 打磨：对烧结好的陶瓷基板进行机械打磨，使其表面达到平整度和粗糙度的要求。
5. 内部电路：通过化学腐蚀或激光蚀刻等工艺，在陶瓷基板内部形成电路线路和孔穴。
6. 外部引线：在陶瓷基板表面覆盖金属层，再进行化学腐蚀或激光蚀刻，形成外部引线，以便连接其他电子器件。
7. 检验：对制作好的陶瓷基板进行严格的检验和测试，确保其质量合格。
以上就是陶瓷基板的制作工艺，具体的生产过程还需要根据不同的陶瓷基板类型和用途进行调整和改善。
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激光对陶瓷基板的加工
导读: 激光技术被广泛应用于电子工业中加工氧化铝和氮化铝陶瓷基板，迄今有30多年的历史。
为了将陶瓷基板分为独立部分，可使用激光刻划（打钻）一系列局部（未通）高公差孔洞。
激光技术被广泛应用于电子工业中加工氧化铝和氮化铝陶瓷基板，迄今有30多年的历史。
为了将陶瓷基板分为独立部分，可使用激光刻划（打钻）一系列局部（未通）高公差孔洞。
这些孔洞大约深入基板三分之一，生成后期破裂的优先断层线。
使用其它技术，也可以在基板上加工通路、槽孔、确定形貌和精细图案（图1）。
由于常用陶瓷具有吸收的特性，CO2 激光器已经成为激光器的选择。
脉冲CO2 激光器光束的能量在陶瓷表面被吸收，因此产生局部加热、熔化和汽化。
图2显现出氧化铝内0.0045英寸划线的顶视图，表明在使用相对较长脉冲期间（大约75-300m，视厚度而定），在高斯光束能量分布图中的低能量边缘之下，因局部熔化造成的热影响区域(HAZ)。
多年以来，CO2 激光器以长时间班次工作时，在气体和能量方面将消耗大量资源，还要求制定维护计划。
另外，典型用于这种应用的脉冲参数意味着密封管CO2 激光器技术不太合适。
整体来说，在经过多年大量改进时，CO2 激光器在可靠性和维护问题方面仍然位于其它技术之后。
在维护期间，这些激光器的光束质量还是易于变化；可以达到的最小光点大小也易于受到长波影响。
单独来讲，陶瓷的激光器光束吸收特性使这种技术影响该市场领域很长时间。
新划线技术
以前试图将Nd:YAG激光器应用于划线工艺中没有成功，因为1.064 μm的吸收太弱；没有足够能量沉积在表面层产生需要的效果。
为此，Synchron Laser Serv ic e公司（位于美国密执安州South Lyon）开发了表面处理技术，以在更短波长范围内加强陶瓷对激光器光线的吸收。
这种工艺快速并微微浸入陶瓷表面并在足够短的距离加强近红外激光器脉冲的沉积能量，以产生必要的熔化和汽化。
将这种正在申请专利的表面处理技术和SPI Lasers（位于英国Southampton）的光纤激光器技术相组合，其实现的工艺性能远远超出使用CO2 激光器所能达到的工艺性能（图3）。
表面处理大大加强了光纤激光器光束融入到陶瓷顶部表面之内，以开始打钻过程。
激光器脉冲与材料表面之间相互作用的加强动力，结合了确保表面光点大小持续一致的定制高解析度光束传递系统，这意味着现在可以在陶瓷基板实现更小的形貌（图4）。
Synchron也考虑了一些现有其它激光器技术，希望可以加工甚至更精细的划线；但结论是：没有一种技术能以其独特方式达到目标速度，在一些情况下至少要慢10倍。
与CO2 激光器相比，光纤激光器展示出更佳的一致性和可靠性，可以加工更精细的形貌，包括破裂之后边缘质量提高三倍以上（图3和图4）。
图5进一步展示了可以达到的边缘质量，在此描述切割箭头形状产生的原边缘。
重要的是，新工艺甚至可以达到采用CO2 激光器时无法实现的生产速度。
在0.0150英寸厚的氧化铝基板上，划线速度现在每分钟超过1300英寸，大约是CO2 激光器的两倍（都深入30%）；但机加工速度至少是平均值，在大多数情况下速度超过CO2 激光器。
根据Synchron的情况，是由于采用移动控制系统而非激光器，才导致产量受限。
可以采用这种时新的方式加工氧化铝和氮化铝陶瓷。
采用氧化铝时，工艺限制于最多达到大约0.060英寸的基板厚度，虽然在更长时间需要加工条件严苛应用中的的更厚材料。
更厚的基板也可以提供更多散热，例如对于高亮度LED应用中的情况。
氮化铝陶瓷一般比氧化铝更难加工，因为热传导性更好，因此加工要求具有成比例的更大功率。
另一方面，可以达到更精细的形貌，因为只有光束的最高密度部分才能产生需要的工艺，而材料的高导热性最低程度降低了光束能量分布图两侧的HAZ。
使用这种新方法的初步结果优良，采用这种材料的工艺仍然可以微调。
工艺改进
光纤激光器可以提供一系列独特的性能，应用于广泛的材料加工。
例如，可靠的高斯光束分布图（TEM00）对于表面达到和维护持续一致的光点大小十分重要。
光纤激光器在这一方面表现良好，所有输出功率展示出特别优质的光束分布，因此允许工作距离大（独立）。
另一种优点是小光点尺寸和优质光束转换为焦点的高亮度光，实现可靠加工，精确度高，HAZ最小。
光纤激光器能通过以下几种方式共同实现最大程度的降低运营成本：降低维护成本、没有对准或校准要求、更长正常运行时间以及在更高产量时提高生产质量。
光纤激光器结构紧凑，结实耐用，因此适合最具挑战的工业环境。
Synchron的专有技术突破了工业中技术进步的新领域，即在消费电子产品生产中不能匹配其它材料的加工。
行业巨头相对较少，一方面竞争成本高，另一方面还需要对客户需求保持灵活变化，面对这种境况，任何工艺进步都可能导致赢得重要市场。
组合光纤激光器和专有表面修改工艺实现的形貌尺寸降低，为电子产品级陶瓷加工更精细划线开启了大门，每月产量通常超过1000万件，轻松满足蜂窝式电话和音乐播放器以及用于背光和汽车应用的高密度LED的大规模消费电子产品的生产需要。
事实上，一些工业正在要求陶瓷基板孔洞＜0.003英寸，精确度优于0.0005英寸，采用CO2 激光器不容易达到这种解析度，但是Synchron的新方法已经在大规模生产中达到这种水平（图6）。
表面处理可以采用喷涂、浸入或辊压，不需要大量烘干时间。
应用陶瓷表面处理不会增加其它工艺步骤，因为一些类型的涂布步骤（通常是防飞溅层）对于已经建立的CO2 加工工艺比较常见。
另外，新工艺产生的残余物活性更低，数量更少，只会消除飞溅问题。
以更高速度加工陶瓷基板更精细的形貌，在设计、性能和成本方面为电子工业带来了优点。
光纤激光器可以帮助在可行的竞争要求的重要标准之中达到更好平衡：通常是有效光学性能、工艺灵活性、高产量、长时间系统正常运行以及可靠性。
对于Synchron的情况，光纤激光器有助于确保达到以前无法实现的陶瓷加工性能水平。