Aluminijumska keramika (Al₂O₃) se široko koristi u elektronskim ambalažama, senzorima i preciznim strukturnim komponentama zbog svoje visoke tvrdoće, odlične električne izolacije i visoke-otpornosti na temperaturu. Međutim, tradicionalna mehanička obrada često uzrokuje lomljenje i pucanje, što lasersku beskontaktnu obradu čini jednim od preferiranih rješenja za izradu mikro-otvora u naprednoj keramici.
Dakle, koliko male rupe može laserski izbušiti u aluminijskoj keramici?
Uzimam Yuchang LaserYC-TC01 Keramička laserska mašina za obradukao primjer, konvencionalni infracrveni vlaknasti nanosekundni laser (1064 nm) može postići minimalni promjer rupe od približno 50 μm na aluminijskoj keramici u idealnim uvjetima. Međutim, ovo ograničenje je obično dostižno samo na keramičkim podlogama debljine oko 500 μm. Za podloge deblje od 500 μm, stabilni industrijski promjer -otvora općenito se kreće od približno 80-200 μm.
YC-TC01 integriše funkcije laserskog rezanja, bušenja i urezivanja u jednu platformu. Tipične standardne konfiguracije uključuju: Snaga lasera: 150 W, Širina impulsa: 50–200 ns, Veličina tačke: 50 μm. Sistem je dizajniran za tvrde i lomljive napredne keramičke materijale kao što su glinica, silicijum nitrid i cirkonijum. Može postići stabilnu masovnu proizvodnju od φ50–80 μm kroz rupe u keramičkim podlogama, što ga čini pogodnim za aplikacije koje zahtijevaju visoku preciznost, fleksibilnost i efikasnost obrade.
Mašina radi posebno dobro u malim{0}}serijskim i više-proizvodnim okruženjima.
Za keramičke ploče deblje od 3 mm, tipični promjer rupe se povećava na približno φ200–500 μm, dok sužavanje rupe postaje uočljivije, a izlazni promjer ima tendenciju da postane manji.
Može li UV lasersko bušenje postići veću preciznost?
U obradi UV laserom (355 nm) dominiraju hladna ablacija i uklanjanje materijala tipa "peeling-". Zona -zahvaćena toplinom može se smanjiti na približno 10-50 μm, bez gotovo nikakvog očitog sloja preoblikovanog.
Budući da se veličina fokusirane tačke može smanjiti na oko 20 μm, UV laserski sistemi mogu postići stabilnije male prolazne-rupe u aluminijskoj keramici uz značajno smanjenje termičkih oštećenja, lomljenja rubova i mikropukotina.
Nanosekundni laseri sa infracrvenim vlaknima (1064 nm) generalno imaju veće veličine tačke i jače termičke efekte. Pod istim uslovima bušenja, rizik od lomljenja ivica i pucanja je veći u poređenju sa UV laserskim sistemima.
Stoga, iako su laseri s nanosekundnim vlaknima (1064 nm) nešto slabiji od UV nanosekundnih lasera u sposobnosti obrade mikro-rupa od glinice, oni i dalje nude važne prednosti uključujući nižu cijenu, visoku stabilnost i lakše održavanje.
Ključni faktori koji utječu na promjer rupe
1. Fokusirana veličina tačke (najdirektniji faktor)
Budući da UV laseri imaju kraće talasne dužine od infracrvenih lasera (1064 nm), oni mogu postići manje fokusirane tačke i stoga su pogodniji za bušenje mikro{1}}rupa. U kombinaciji sa-preciznim galvanometarskim sistemima i optikom za dinamičko fokusiranje, tačnost pozicioniranja može doseći ±2 μm, omogućavajući stabilnu kontrolu prečnika rupa oko 40 μm.
2. Debljina materijala i dubina rupe
Tanke keramičke podloge (<1 mm): Easier to process small through-holes with higher yield rates
Thick ceramic substrates (>2 mm): Prečnik rupe se povećava sa dubinom bušenja
For deep holes (>5 mm), minimalni dostižni promjer je općenito oko 100 μm, dok kontrola konusa postaje sve važnija.
3.Parametri obrade
Jedno{0}}impulsno bušenje: Veći prečnik rupe; ozbiljno lomljenje ivica (veće ili jednako 100 μm). Rotaciono rezanje / spiralno skeniranje: Najmanje i najokruglije rupe; minimalni konus (poželjna metoda za prečnike od φ50–80 μm).
Snaga: Previše velika snaga rezultira većim prečnikom rupa i lomljenjem ivica; pretjerano mala snaga sprječava potpunu penetraciju. Nivoi snage moraju se pažljivo uskladiti s pragom obrade materijala.
Brzina skeniranja:Veće brzine rezultiraju manjim prečnikom rupa; brzine od 200–400 mm/s daju visok-kvalitet kroz-rupe.
Assist Gas: Kiseonik deluje kao pomoć pri sagorevanju; azot obezbeđuje hlađenje. Oba gasa utiču na rezultujući prečnik rupe i kvalitet ivica.
4. Čistoća glinice
99% gusta glinica: Teže za obradu; rezultira većim prečnikom rupa i većom sklonošću pucanju.
96% porozne glinice: Relativno lakši za obradu; olakšava stvaranje rupa manjih{1}}promjera.
Sažetak i preporuke za odabir opreme
Aplikacije za masovnu proizvodnju (prioritet cijene)
Laseri sa nanosekundnim vlaknima preporučuju se za stabilnu proizvodnju 50 μm mikro- rupa na keramičkim podlogama od 0,5–2 mm, nudeći odličnu ravnotežu cijene i pouzdanosti.
Precizne aplikacije (prioritet kvaliteta)
UV pikosekundni laseri se preporučuju za obradu mikro-otvora od 20–50 μm uz minimalno lomljenje i pucanje, posebno za ultra{3}}neke keramičke podloge.
Ekstremne precizne primjene (istraživanje i vrhunska{0}}proizvodnja)
Femtosekundni laserski sistemi mogu postići mikro-rupe od 5-10 μm sa sposobnošću ultra-hladne obrade, što ih čini pogodnim za mikro/nano-proizvodne aplikacije.
YCLASER je specijalizovan za visoko{0}}preciznu lasersku opremu i također pruža usluge ugovorne obrade za različite tvrde i krhke materijale. Kupci zainteresirani za laserska rješenja tvrdih i krhkih materijala su dobrodošli kontaktirajte nas za besplatno testiranje uzoraka i evaluacija obrade.
