Série de substrats céramiques - Introduction au processus de marquage laser
Substrats céramiquesjouent un rôle crucial dans les industries modernes et sont largement utilisés dans des domaines tels que l’électronique, l’optoélectronique, les télécommunications, l’aérospatiale, etc.
1、Introduction aux substrats céramiques
Les substrats céramiques possèdent d'excellentes propriétés d'isolation et une grande fiabilité. Ils présentent des avantages tels qu'une faible constante diélectrique, de bonnes caractéristiques haute fréquence, un faible coefficient de dilatation thermique et une conductivité thermique élevée. Cependant, les substrats céramiques sont relativement fragiles, ce qui entraîne de petites surfaces de substrat et des coûts plus élevés.
Les principaux matériaux utilisés pour les substrats céramiques sont l'alumine (Al2O3), le nitrure d'aluminium (AlN) et le nitrure de silicium (Si3N4).
Parmi eux,substrats céramiques en alumine (Al2O3)sont largement utilisés dans les circuits intégrés et les dispositifs optoélectroniques en raison de leur isolation exceptionnelle et de leur résistance aux températures élevées.
Substrats céramiques en nitrure d'aluminium (AlN) présentent une conductivité thermique élevée, une faible constante diélectrique, une faible perte diélectrique et un coefficient de dilatation thermique compatible avec le silicium. À mesure que la technologie évolue, le coût des substrats AlN diminue progressivement, conduisant à un élargissement de la gamme d’applications.
Substrats céramiques en nitrure de silicium (Si3N4)présentent une excellente résistance mécanique, une résistance aux chocs thermiques et une stabilité chimique. Ils sont couramment utilisés dans des environnements à haute température et à fortes contraintes, tels que les turbines à gaz et les moteurs automobiles. De plus, ils présentent de bonnes propriétés d’isolation électrique, capables de résister à des tensions élevées, ce qui les rend largement applicables dans les applications électroniques de haute puissance. Les substrats céramiques Si3N4 ont également une faible dilatation thermique, ce qui les rend compatibles avec divers matériaux, notamment les semi-conducteurs et les métaux.
2. Usinage mécanique traditionnel par rapport au traitement laser
Le processus de fabrication de substrats céramiques implique principalement la sélection des matières premières, le façonnage, le frittage et le traitement post-frittage.
（1）Usinage mécanique
L'usinage mécanique de la céramique fait référence au processus d'utilisation d'équipements et d'outils mécaniques pour le traitement des matériaux céramiques. Cela comprend la coupe, le meulage, le perçage, etc. Les avantages sont des processus simples, une efficacité de traitement élevée, mais en raison de la dureté élevée, de la fragilité et de la fracturation facile des matériaux céramiques, l'usinage mécanique traditionnel est confronté à des défis tels qu'une difficulté élevée, une faible efficacité, une faible rendement et des pertes matérielles importantes. Par conséquent, il convient au traitement de précision à petite échelle.
（2）Traitement laser
Le traitement laser est une méthode de traitement sans contact caractérisée par une excellente focalisation et un excellent contrôle de position. Les processus tels que la découpe, le perçage et le marquage au laser impliquent de focaliser un faisceau laser émis par un appareil laser à travers une lentille pour converger vers un petit point au niveau du point focal. La densité de puissance élevée du faisceau laser au point focal entraîne des températures locales élevées, provoquant une vaporisation instantanée du matériau dans la direction verticale, aidée par un gaz auxiliaire pour souffler le matériau vaporisé, créant ainsi de petits trous dans la pièce. Le traitement au laser remplace progressivement l'usinage mécanique traditionnel en raison de son efficacité supérieure, de sa finition de surface plus lisse et de sa précision supérieure.
3. Avantages du traitement laser
(1)Le traitement laser est sans contact, garantissant une précision de coupe élevée et une profondeur de marquage contrôlable.
(2)L'édition arbitraire des graphiques de traitement est possible grâce à l'importation de dessins CAO, éliminant ainsi le besoin de moules et réduisant les cycles de production.
(3) Haute qualité de traitement sans bavures ni effondrement des bords.
(4) Vitesse de traitement rapide et faibles coûts de production.
(5) Capacité de traitement de précision, capable d'usiner de petits trous d'un diamètre de 0,15 mm et de produire un minimum de déchets.
(6) Les lasers CO2 et les lasers pulsés QCW sont principalement utilisés pour le traitement laser des substrats céramiques.
4. Traitement de marquage laser des substrats céramiques
Le traitement de marquage laser des substrats céramiques est une technique courante utilisée dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, de composants électroniques, de composants optiques et dans d'autres domaines. Les étapes typiques du processus comprennent :
（1）Configuration du laser
Ajustez les paramètres de marquage laser tels que la puissance, la fréquence et la vitesse en fonction des spécifications de marquage requises, affectant ainsi la qualité et l'efficacité du marquage.
(2)Fixation de la pièce
Fixez le substrat en céramique sur la plate-forme de traitement pour garantir la stabilité pendant le traitement, en empêchant tout mouvement ou vibration.
(3)Marquage au laser
Activez l'équipement laser et effectuez le marquage sur le substrat céramique selon les paramètres prédéfinis. Le faisceau laser irradie la surface céramique, la chauffant localement pour atteindre l'objectif de marquage. La densité d'énergie élevée du laser peut provoquer une fusion locale ou une ablation de la surface céramique, formant ainsi le motif de marquage souhaité.
(4)Contrôle de la qualité
Après le marquage, inspectez la qualité pour garantir l’exactitude, l’exhaustivité et la qualité globale des marquages.
(5) Traitement de nettoyage
Nettoyez le substrat en céramique traité pour éliminer toute poussière résiduelle, débris ou autres impuretés, garantissant ainsi une surface lisse.
Lors du processus de marquage laser des substrats céramiques, il est essentiel de contrôler les paramètres de traitement laser pour éviter un échauffement excessif, pouvant entraîner des fissures ou des déformations de la céramique. Le marquage laser offre des avantages tels que des coutures fines, une haute précision, une vitesse de marquage rapide, une section lisse, une petite zone affectée par la chaleur et l'absence de dommages au substrat, offrant ainsi une méthode de traitement fiable pour la fabrication de substrats en céramique. Alors que l’industrie microélectronique continue d’évoluer vers la miniaturisation et l’allègement, exigeant une plus grande précision, la technologie de marquage laser est très prometteuse pour le traitement des substrats céramiques.
TECHNOLOGIE CIE., LTD DE MASCÉRA DE XIAMEN. est capable de produire des substrats céramiques en utilisant différentes techniques. Pour les substrats céramiques d'une épaisseur inférieure à 1,5 mm, nous utilisons des méthodes telles que la coulée en barbotine et le traitement laser (traçage laser, découpe laser, perçage laser) pour les substrats, l'usinage de précision est effectué par pressage à sec et tours d'usinage.
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