氧化鋁陶瓷薄膜劃線、打孔、小孔加工

華諾激光是一家依托國際激光技術(shù)，致力于激光精密精細加工研發(fā)和代工服務的高科技企業(yè)。擁有一支經(jīng)驗豐富的技術(shù)開發(fā)和管理團隊，以及超過20臺的包括紫外激光器，超快激光器，光纖激光器，二氧化碳激光器等進口激光源，以及配套的加工平臺，并且還擁有3D顯微鏡，激光干涉儀，紅外熱成像儀，二次元等檢測和分析工具。專注于氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化鋯陶瓷等陶瓷的精密切割、打孔、小孔加工、微孔加工、群孔加工、異型孔加工等氧化鋁陶瓷作為電子元件的支撐底座，陶瓷基片能促進電子設備散熱。陶瓷基片初胚成形后還需進行打孔、劃線加工。而傳統(tǒng)的加工方法不能滿足陶瓷基片的高精度加工要求。激光加工技術(shù)的發(fā)展，使激光加工成為陶瓷加工的手段之一。為提高打孔的質(zhì)量和可重復性，減小打孔的錐度角，本文對脈沖光纖激光氧化鋁陶瓷基片回轉(zhuǎn)法打孔進行實驗研究和理論分析。主要內(nèi)容如下:

1、采用正交實驗法對氧化鋁陶瓷基片的激光打孔工藝進行優(yōu)化，獲得優(yōu)化工藝參數(shù)為:重復頻率3kHz，切割速度600mm/min，激光功率比60％，占空比20％，離焦量0mm，輔助性氣體壓力0.3MPa。經(jīng)過實驗驗證，用優(yōu)化工藝參數(shù)進行打孔，平均錐度角低至1.32°。打孔可重復性較強，打孔質(zhì)量符合要求。

2、通過控制變量法研究重復頻率、切割速度、激光功率比、占空比、離焦量和輔助性氣體壓力對錐度角的影響。研究結(jié)果表明:當重復頻率在1 kHz～10kHz范圍內(nèi)變化時，錐度角先減小至1.35°，然后增大;當切割速度在100mm/min～600mm/min范圍內(nèi)變化時，錐度角逐漸減小至1.63°;當激光功率比在60％～100％范圍內(nèi)變化時，錐度角從1.26°開始逐漸增大;當占空比在25％～40％范圍內(nèi)變化時，錐度角先減小至1.97°，然后增大;當離焦量在-0.2mm～+0.2mm范圍內(nèi)變化時，錐度角先減小至1.63°，然后增大;當輔助性氣體壓力在0.3MPa～0.7MPa范圍內(nèi)變化時，錐度角從1.75°開始逐漸增大。

3、通過對比實驗研究氧化鋁陶瓷基片的燒結(jié)程度、平均晶粒尺寸及光源對打孔質(zhì)量的影響。研究結(jié)果表明:1）陶瓷基片純度相同時，燒結(jié)程度越好錐度角越小;2）陶瓷基片純度不同時，平均晶粒尺寸越小錐度角越小;3）用“脈沖光纖激光+直線電機驅(qū)動+吸附平臺+同軸吹氣”系統(tǒng)加工陶瓷微孔時，錐度角小、效率較高，孔的真圓度約86％、在孔的入口、出口附近會有少量熔渣。用“紫外激光+伺服電機驅(qū)動+振鏡掃描+旁軸吹氣”系統(tǒng)加工陶瓷微孔時，錐度角大、效率低，孔的真圓度在95％以上，孔的入口、出口附近有很少的碎屑。

4、根據(jù)工件尺寸和打孔要求設計專用夾具。通過反復改進夾具，提高了打孔質(zhì)量，使打孔過程操作方便。通過設計加工路徑或附加犧牲層可抑制氧化鋁陶瓷基片激光打孔過程產(chǎn)生熔渣。物理刮除結(jié)合壓縮空氣清洗可使孔的入口、出口表面光滑無熔渣。