天津华诺普锐斯科技有限公司

氧化铝陶瓷薄膜划线、打孔、小孔加工

华诺激光是一家依托国际激光技术，致力于激光精密精细加工研发和代工服务的高科技企业。拥有一支经验丰富的技术开发和管理团队，以及超过20台的包括紫外激光器，超快激光器，光纤激光器，二氧化碳激光器等进口激光源，以及配套的加工平台，并且还拥有3D显微镜，激光干涉仪，红外热成像仪，二次元等检测和分析工具。专注于氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等陶瓷的精密切割、打孔、小孔加工、微孔加工、群孔加工、异型孔加工等氧化铝陶瓷作为电子元件的支撑底座，陶瓷基片能促进电子设备散热。陶瓷基片初胚成形后还需进行打孔、划线加工。而传统的加工方法不能满足陶瓷基片的高精度加工要求。激光加工技术的发展，使激光加工成为陶瓷加工的手段之一。为提高打孔的质量和可重复性，减小打孔的锥度角，本文对脉冲光纤激光氧化铝陶瓷基片回转法打孔进行实验研究和理论分析。主要内容如下:

1、采用正交实验法对氧化铝陶瓷基片的激光打孔工艺进行优化，获得优化工艺参数为:重复频率3kHz，切割速度600mm/min，激光功率比60％，占空比20％，离焦量0mm，辅助性气体压力0.3MPa。经过实验验证，用优化工艺参数进行打孔，平均锥度角低至1.32°。打孔可重复性较强，打孔质量符合要求。

2、通过控制变量法研究重复频率、切割速度、激光功率比、占空比、离焦量和辅助性气体压力对锥度角的影响。研究结果表明:当重复频率在1 kHz～10kHz范围内变化时，锥度角先减小至1.35°，然后增大;当切割速度在100mm/min～600mm/min范围内变化时，锥度角逐渐减小至1.63°;当激光功率比在60％～100％范围内变化时，锥度角从1.26°开始逐渐增大;当占空比在25％～40％范围内变化时，锥度角先减小至1.97°，然后增大;当离焦量在-0.2mm～+0.2mm范围内变化时，锥度角先减小至1.63°，然后增大;当辅助性气体压力在0.3MPa～0.7MPa范围内变化时，锥度角从1.75°开始逐渐增大。

3、通过对比实验研究氧化铝陶瓷基片的烧结程度、平均晶粒尺寸及光源对打孔质量的影响。研究结果表明:1）陶瓷基片纯度相同时，烧结程度越好锥度角越小;2）陶瓷基片纯度不同时，平均晶粒尺寸越小锥度角越小;3）用“脉冲光纤激光+直线电机驱动+吸附平台+同轴吹气”系统加工陶瓷微孔时，锥度角小、效率较高，孔的真圆度约86％、在孔的入口、出口附近会有少量熔渣。用“紫外激光+伺服电机驱动+振镜扫描+旁轴吹气”系统加工陶瓷微孔时，锥度角大、效率低，孔的真圆度在95％以上，孔的入口、出口附近有很少的碎屑。

4、根据工件尺寸和打孔要求设计专用夹具。通过反复改进夹具，提高了打孔质量，使打孔过程操作方便。通过设计加工路径或附加牺牲层可抑制氧化铝陶瓷基片激光打孔过程产生熔渣。物理刮除结合压缩空气清洗可使孔的入口、出口表面光滑无熔渣。