淺析陶瓷基板激光加工的核心技術

伴隨著材料技術的發展，在科研應用和工業應用領域中，陶瓷基板因為其優越的物理化學性能得到了越來越多的應用。無論是精密的微電子，或者是航空船舶等重工業，亦或是老百姓的日常生活用品，幾乎所有領域都有陶瓷基板的身影。

  然而，陶瓷基板結構致密，并且具有一定的脆性，普通機械方式盡管可以加工，但是在加工過程中存在應力，尤其針對一些厚度很薄的陶瓷片，極易產生碎裂。這使得陶瓷基板的加工成為了廣泛應用的難點。

  激光作為一種柔性加工方法，在陶瓷基板加工工藝上展示出了非凡的能力。以下，以微電子應用陶瓷電路基板的切割和鉆孔為例做詳細說明。

  微電子行業中，傳統工藝均使用PCB作為電路基底。但是，隨著行業的發展，氧化鋁陶瓷pcb板中，越來越多的客戶要求其微電子產品具備更加穩定的性能，包括機械結構的穩定性，電路的絕緣性能等等。因此陶瓷材料收到了越來越多的應用。目前主流的陶瓷材料是氧化鋁和氮化鋁，材料的主流厚度小于2mm。

  為了實現更加復雜的電路設計，客戶普遍要求雙面設計電路，并且通過導通孔灌注銀漿或濺鍍金屬后形成上下面的導通。同時，為了滿足外部封裝的需求，封裝陶瓷基板的時候，電路元器件的外形也有各種變化，包括一些圓角或者其他異性。對于這樣的產品設計，機械加工的方法非常困難。哪怕能夠加工，其良品率也是非常之低。而廣泛引用的金屬加工的化學蝕刻方法或者電火花加工方法，也因為陶瓷優越的物理化學性能而無法得到應用。對此，激光的無接觸式加工能夠大大提高陶瓷激光加工的可行性及加工的良率。

  針對0.635mm厚氧化鋁以及0.8mm厚氮化鋁異型切割的樣品。可以看到的是不僅切割邊緣光滑沒有崩邊，切割邊緣的熱影響更能夠得到有效的控制，哪怕陶瓷已經做好金屬化，仍然能做到精準的切割而不傷到金屬化部分。

  當然，上世界七十年代，在美國已經出現陶瓷的激光直線劃片加工。但是可以看到的是，當今的陶瓷基板切割技術，已經得到了深遠的發展。

  傳統的CO2高功率激光是目前在陶瓷直線切割應用中的傳統工藝。由于其高效的切割以及基本平整的切割斷面，目前也是陶瓷分板加工的主流工藝。然而，對于一些更高要求的陶瓷切割加工，比如電路單元外形的直線切割，就無法適用。在80倍顯微鏡下我們可以看到，高功率CO2激光切割的陶瓷基板，在邊緣存在郵票邊緣一般的凹凸，起伏范圍約50~90um。如何才能保證激光切割陶瓷基板的高效，同時減少類似郵票邊緣，提高加工效果。斯利通研發了全新的解決方案，以公司目前的加工能力而言，可以配合客戶需求進行陶瓷的半切或者全切工藝，并且滿足客戶對于精度、效果以及加工效率的要求。