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陶瓷、蓝宝石微加工,告别“谨小慎微”

发布时间:2019-11-14 16:56

都说“慢工出细活儿”

对于生产制造业而言, “慢” = “损失”

实现精确、严谨、快速微加工

才是规模化生产应用的关键


这里“微”是指基板厚度不足 1 毫米,

尺寸测量精确至微米的加工工艺,

激光微加工已经成为制造业一个重要领域。



蓝宝石和陶瓷是普遍应用于微加工技术和精细加工的材料。然而,由于其质地坚硬,对热敏感,给传统制造工艺带来了许多的挑战,这种挑战也给IPG 准连续激光器(QCW系列)赢得了更多机会。



IPG 准连续光纤激光器系列


陶瓷

材料特性 | 加工难点 | 加工速度优势

材料特性

陶瓷材料性质坚硬,化学性质稳定,

用来制作电子零部件和电路板及电气绝缘体,

应用于LED、射频器件以及微波器件等3C电子行业。

加工难点

但是由于其塑性变形小、材料脆性大、易产生裂纹,扩展至脆性断裂,所以在切削加工过程中会造成崩豁现象,甚至于整个工件报废。

用准连续激光器在加工速度上的优势

图1:厚度为 635 微米的氧化铝(96%),以300 孔/秒的速度打孔

我们选取了厚度为 635 微米的氧化铝(96%),以 300 孔/秒的速度打孔,孔间距为150 微米,基板在光束下方以 45 毫米/秒的速度线性移动,单模光纤,脉冲周期 200 微秒。


在厚度分别为 100 微米、381 微米及 635 微米的基板上钻直径小于 50 微米的孔,速度可达 3000 孔/秒、750 孔/秒及 300 孔/秒。脉冲周期越短,钻孔速度越快,直至最大化加工量。


图2:在厚度为 381微米氧化铝和氮化铝上划线,速度300 毫米/秒

陶瓷划线的原理与钻孔相似,也是通过一个脉冲在基板上形成一个盲孔,然后辅以适合的脉冲间隔,使其形成一条线。

图3:在厚度为381 微米的氧化铝(99.6%)上,以250 毫米/秒速度切割

在厚度为635 微米的96%氧化铝上,以140毫米/ 秒的速度进行切割。当氧化铝的厚度降低为381 微米时,线性切割速度更可高达250 毫米/秒。


蓝宝石

材料特性 | 加工难点 | 加工质量优势

图4:为家用电子产品行业会用到的一些典型切割形状


材料特性

蓝宝石极其坚硬,耐划伤,透光性好

用于LED基板衬底、手表和光学仪器的保护镜面。

加工难点

蓝宝石是地球上仅次于钻石第二坚硬的材料,很难用机械的方法来加工,需要用激光器来切割蓝宝石。

用准连续激光器在加工速度上的优势

图5:用准连续光纤激光器切割不同厚度的蓝宝石部件

基板厚度在几毫米范围内时,准连续光纤激光器在切割速度及切割质量方面均表现出众,无裂缝或碎屑,表面粗糙度一般在2 微米以下。

好马配好鞍,

针对不同基材,

使用合适的激光器

才能告别“谨小慎微”,

迎来“事半功倍”的效果!


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