陶瓷基板激光加工成功的五個關鍵性問題（上）

       爲了切割陶瓷基板，目前人們普遍采用激光加工技術，因爲陶瓷材料的性質、電路布局以及分割方式都非常適合于激光加工。不過，選擇切割方式時需要綜合考慮成本、制造時間、尺寸、重量和產量等因素。相較于機械切割或模切等其它傳統方法，激光切割具有非常關鍵的優勢。在進行加工、鑽孔和電路分割等方面，激光技術都能夠體現其強大的優越性。

盡管激光加工具有上述優點，但其實並不容易實現。采用激光加工陶瓷基板，需要謹慎選擇材料，並切合電路布局，影響諸如制造時間、成品尺寸、輕重量級、生產率以及盈利能力等關鍵因素。

目前電路板制造中，陶瓷基板是其中普遍采用的一種類型。DPC陶瓷基板（DirectPlatedCopperCeramicsSubstrate）是由一層陶瓷基材和一層銅箔構成，通過直接在陶瓷基材表面镀銅形成導電層。該基板具有優異的絕緣性能、高熱穩定性和化學穩定性，非常適用于高功率應用的領域。

與水刀和機械切割相比，功率激光切割擁有更高的精度。通常來講，功率激光切割可以實現電路元件或特征基板的精度達到±0.002，具體取決于材料的厚度比在0.010到0.015之間。相對于水刀來說，功率激光更適合于切割較薄的材料。因此，利用功率激光進行加工，電路可以更加小巧、緊密地切割在單一陶瓷材料的包裝上。制造更多、更小的零件可以降低每個零件的制造成本，並提高生產效率。

在陶瓷單片化的過程中，激光雕刻會面臨機械斷裂的難題。雖然激光雕刻對電路進行了密封，但是它也存在一些缺點。

相較于機械鑽孔而言，激光可鑽出直徑更小的通孔，激光鑽孔的直徑爲0.003英寸，而機械鑽孔的直徑爲0.020英寸。但是，激光鑽孔與機械鑽孔不同，激光鑽孔的孔壁會逐漸變薄，因此出口點的孔徑會小于入口點的直徑，通常約爲材料厚度的10％左右。使用稍長的聚焦透鏡可以實現更多的錐形效果。

陶瓷金屬化指的是在陶瓷表面上塗覆一層金屬材料，並在高溫條件下進行化學反應，使金屬材料緊密地附着在陶瓷表面的技術。這項技術能夠提高陶瓷的機械強度、耐磨性和表面硬度，並有效地改善其外觀，同時還具有耐腐蝕、耐高溫等性能。

相比機械切割，激光切割具有重要的優點：不需要制造模具，節省高昂的制造成本和時間。制造模具可能需要數天或數周，而激光加工的制造時間更短。此外，如果需要更改制造要求，僅需要重新設置激光器，無需重新生成芯片，避免了額外的成本和延遲。

激光器的電路設計具有獨特優勢，可以控制可調變量，最大限度地發揮其性能。這些可調變量包括：分割方法（切割和標記）、激光加工步驟的順序、電路布局和材料選擇。因此，這些變量密切相關，對變量的決定通常會受到其他變量的影響。以下是在激光加工陶瓷基板時需要考慮的五個關鍵問題：

1、激光的劃線和切割是由控制程序決定的。激光加工可通過劃線或邊緣穿孔進行。在劃線過程中，激光並非將材料完全切割，而是通過表面脈沖排列的小孔進行劃線，並在這些孔之間形成一條小材料條。當整個工件被劃線後，可通過破壞穿孔將其分成碎片。這些碎片的邊緣呈鋸齒狀。

因此，在切割過程中，它具有顯著優勢，可以切割出幹淨的邊緣而不留下標記，並且精度更高。此外，在零件之間的分離時，它有一個最小距離爲0.005的切割線，並且從切割線到特征的最小距離爲0.002，這是其主要優點。當然，在特定情況下，這種優勢可能會減弱。然而，相較于手動切割，它不會因開裂而造成困擾，並且如果不能使用曲線切割，則可以重新獲得這種優勢。

如果您考慮到零件周圍是否有清晰的邊緣、圓形的邊緣或者寬邊緣，那麽切割可能會是適合您的一種分割方法。然而，設計師在進行切割時也必須考慮到其缺點。首先，激光切割需要比打標更長的時間，因爲它需要完全切割陶瓷基板，這將可能增加生產成本。

這是因爲要完全切割陶瓷基板需要更大的功率，這會導致激光束更寬、切口更大，因此需要將零件放置得更遠。光束通過零件之間的路徑時會形成“廢墟“或“通道“，因爲較厚的陶瓷基板需要更多的能量才能穿透。切割特性之間的距離必須至少是材料的厚度，甚至更大。這也意味着陶瓷基板越厚，單個陶瓷板上可切割的零件數就越少。