Série de substratos cerâmicos - Introdução ao processo de marcação a laser
Substratos cerâmicosdesempenham um papel crucial nas indústrias modernas e são amplamente utilizados em áreas como eletrônica, optoeletrônica, telecomunicações, aeroespacial e muito mais.
1、Introdução aos substratos cerâmicos
Os substratos cerâmicos possuem excelentes propriedades de isolamento e alta confiabilidade. Eles apresentam vantagens como baixa constante dielétrica, boas características de alta frequência, baixo coeficiente de expansão térmica e alta condutividade térmica. No entanto, os substratos cerâmicos são relativamente frágeis, resultando em pequenas áreas de substrato e custos mais elevados.
Os principais materiais utilizados para substratos cerâmicos incluem alumina (Al2O3), nitreto de alumínio (AlN) e nitreto de silício (Si3N4).
Entre eles,substratos cerâmicos de alumina (Al2O3)são amplamente aplicados em circuitos integrados e dispositivos optoeletrônicos devido ao seu excelente isolamento e resistência a altas temperaturas.
Substratos cerâmicos de nitreto de alumínio (AlN) possuem alta condutividade térmica, baixa constante dielétrica, baixa perda dielétrica e um coeficiente de expansão térmica compatível com o silício. À medida que a tecnologia amadurece, o custo dos substratos de AlN diminui gradualmente, levando a uma gama de aplicações cada vez maior.
Substratos cerâmicos de nitreto de silício (Si3N4)apresentam excelente resistência mecânica, resistência ao choque térmico e estabilidade química. Eles são comumente usados em ambientes de alta temperatura e alto estresse, como turbinas a gás e motores automotivos. Além disso, apresentam boas propriedades de isolamento elétrico, capazes de suportar altas tensões, tornando-os amplamente aplicáveis em aplicações eletrônicas de alta potência. Os substratos cerâmicos Si3N4 também apresentam baixa expansão térmica, tornando-os compatíveis com diversos materiais, incluindo semicondutores e metais.
2、Usinagem Mecânica Tradicional vs. Processamento a Laser
O processo de fabricação de substratos cerâmicos envolve principalmente seleção de matéria-prima, modelagem, sinterização e processamento pós-sinterização.
（1） Usinagem Mecânica
A usinagem mecânica de cerâmica refere-se ao processo de utilização de equipamentos e ferramentas mecânicas para o processamento de materiais cerâmicos. Inclui corte, retificação, perfuração, etc. As vantagens são processos simples, alta eficiência de processamento, mas devido à alta dureza, fragilidade e fácil fraturamento de materiais cerâmicos, a usinagem mecânica tradicional enfrenta desafios como alta dificuldade, baixa eficiência, baixa rendimento e perda significativa de material. Portanto, é adequado para processamento de precisão em pequena escala.
（2） Processamento a laser
O processamento a laser é um método de processamento sem contato caracterizado por excelente foco e controle de posição. Processos como corte a laser, perfuração e marcação envolvem focar um feixe de laser emitido por um dispositivo a laser através de uma lente para convergir em um pequeno ponto no ponto focal. A alta densidade de potência do feixe de laser no ponto focal resulta em altas temperaturas locais, causando vaporização instantânea do material na direção vertical, auxiliada por gás auxiliar para soprar o material vaporizado, criando assim pequenos orifícios na peça de trabalho. O processamento a laser está gradualmente substituindo a usinagem mecânica tradicional devido à sua maior eficiência, acabamento superficial mais liso e maior precisão.
3、Vantagens do processamento a laser
(1)O processamento a laser é sem contato, garantindo alta precisão de corte e profundidade de marcação controlável.
(2)A edição arbitrária de processamento gráfico é possível com a importação de desenhos CAD, eliminando a necessidade de moldes e reduzindo os ciclos de produção.
（3） Alta qualidade de processamento sem rebarbas ou colapso das bordas.
（4） Velocidade de processamento rápida e baixos custos de produção.
（5） Capacidade de processamento de precisão, capaz de usinar pequenos furos com diâmetro de 0,15 mm e produzir desperdício mínimo.
（6） Lasers de CO2 e lasers pulsados QCW são usados principalmente para processamento a laser de substratos cerâmicos.
4、Processamento de marcação a laser de substratos cerâmicos
O processamento de marcação a laser de substratos cerâmicos é uma técnica comum usada na fabricação de dispositivos semicondutores, componentes eletrônicos, componentes ópticos e outros campos. As etapas típicas do processo incluem:
（1）Configuração do laser
Ajuste os parâmetros de marcação a laser, como potência, frequência e velocidade, de acordo com as especificações de marcação exigidas, afetando a qualidade e a eficiência da marcação.
(2)Fixação da peça
Fixe o substrato cerâmico na plataforma de processamento para garantir estabilidade durante o processamento, evitando movimentos ou vibrações.
(3)Marcação a laser
Ative o equipamento laser e realize a marcação no substrato cerâmico de acordo com os parâmetros predefinidos. O feixe de laser irradia a superfície cerâmica, aquecendo-a localmente para atingir o objetivo de marcação. A alta densidade de energia do laser pode causar fusão local ou ablação da superfície cerâmica, formando o padrão de marcação desejado.
(4)Inspeção de qualidade
Após a marcação, inspecione a qualidade para garantir a precisão, integridade e qualidade geral das marcações.
（5） Tratamento de Limpeza
Limpe o substrato cerâmico processado para remover qualquer poeira residual, detritos ou outras impurezas, garantindo uma superfície lisa.
Durante o processo de marcação a laser de substratos cerâmicos, é essencial controlar os parâmetros de processamento a laser para evitar aquecimento excessivo, que pode causar trincas ou deformações na cerâmica. A marcação a laser oferece vantagens como costuras finas, alta precisão, velocidade de marcação rápida, seção lisa, pequena zona afetada pelo calor e nenhum dano ao substrato, fornecendo um método de processamento confiável para a fabricação de substrato cerâmico. À medida que a indústria microeletrônica continua a evoluir em direção à miniaturização e à redução de peso, exigindo maior precisão, a tecnologia de marcação a laser é uma grande promessa para o processamento de substratos cerâmicos.
XIAMEN MASCERA TECNOLOGIA CO., LTD. é capaz de produzir substratos cerâmicos utilizando diferentes técnicas. Para substratos cerâmicos com espessura inferior a 1,5 mm, empregamos métodos como fundição de barbotina e processamento a laser (riscagem a laser, corte a laser, perfuração a laser) para substratos, a usinagem de precisão é feita através de prensagem a seco e tornos de usinagem.
XIAMEN MASCERA TECNOLOGIA CO., LTD. é um fornecedor respeitável e confiável, especializado na fabricação e venda de peças técnicas de cerâmica. Fornecemos produção personalizada e usinagem de alta precisão para uma ampla série de materiais cerâmicos de alto desempenho, incluindo cerâmica de alumina, cerâmica de zircônia, nitreto de silício, carboneto de silício, nitreto de boro, nitreto de alumínio e vitrocerâmica usinável. Atualmente, nossas peças cerâmicas podem ser encontradas em muitas indústrias como mecânica, química, médica, semicondutora, automotiva, eletrônica, metalurgia, etc. Nossa missão é fornecer peças cerâmicas da melhor qualidade para usuários globais e é um grande prazer ver nossa cerâmica as peças funcionam de forma eficiente nas aplicações específicas dos clientes. Podemos cooperar tanto em protótipos quanto em produção em massa. Entre em contato conosco se tiver demandas.
