全部商品分類
氧化鋁基板切割工藝詳解 氧化鋁陶瓷是目前全球用量最大的氧化物陶瓷材料，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，既能滿足日
氧化鋁陶瓷是目前全球用量最大的氧化物陶瓷材料，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，既能滿足日常使用需求，也能適應(yīng)特殊應(yīng)用場(chǎng)景。其中，氧化鋁基板作為一種常見的電子陶瓷材料，被廣泛用于電子封裝、電路基板以及高功率器件的散熱基板。
氧化鋁基板具有以下主要物理特性：高硬度、優(yōu)異的耐熱性、高介電常數(shù)與絕緣性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等。目前Al2O3陶瓷基板的切割方式主要有：劃片刀機(jī)械切割、激光切割等，但由于Al2O3陶瓷硬度高、脆性大的特點(diǎn)，使切割加工中容易出現(xiàn)背崩、裂紋、熔渣等缺陷。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中選擇合適的切割工藝至關(guān)重要，以確保加工精度、效率和成品率。
背面崩邊的陶瓷基板常用的切割工藝01劃片刀機(jī)械切割
劃片刀主要由電鑄鎳基結(jié)合劑、金剛石/類金剛石等硬質(zhì)顆粒組成。切割時(shí)由主軸帶動(dòng)刀片高速旋轉(zhuǎn)獲得高剛性，從而去除材料實(shí)現(xiàn)切割。由于刀片具有一定的厚度，要求劃片線寬較大。金剛石劃片刀能夠達(dá)到的最小切割線寬為25~35um。在旋轉(zhuǎn)砂輪式劃片過程中，需要采用去離子水對(duì)刀片進(jìn)行冷卻，并帶走切割后產(chǎn)生的渣屑。
該工藝具有優(yōu)異的通用性，可用于各種晶圓、半導(dǎo)體封裝基板、陶瓷、玻璃等硬脆材料，當(dāng)然也適用于薄型基板加工。另外當(dāng)切割不同材質(zhì)、厚度的產(chǎn)品時(shí)，需要更換不同的刀具。
優(yōu)點(diǎn)
高加工精度：切割精度可達(dá)微米級(jí)，適用于電子級(jí)基板加工。
加工速度快：適用于大批量生產(chǎn)，特別是小尺寸基板的切割。
設(shè)備成熟，成本較低：機(jī)械切割設(shè)備廣泛應(yīng)用，工藝成熟，單次加工成本較低。
局限性
易產(chǎn)生崩邊和裂紋：由于機(jī)械接觸切割，可能導(dǎo)致材料破損，特別是對(duì)較厚或高脆性基板而言。
刀片磨損較快，需定期更換：氧化鋁的高硬度會(huì)加速刀片磨損，影響加工穩(wěn)定性。
不適用于超厚基板：對(duì)于較厚的基板（>1mm），切割效率較低，且易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。
02激光切割
激光切割是一種使用激光光切割材料的技術(shù)，工作原理是透過光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)高功率激光的輸出，聚焦的激光光束射向材料，對(duì)材料進(jìn)行熔融、氣化或燒蝕，從而留下高質(zhì)量表面光潔度的切割邊緣。
由于激光光的光強(qiáng)度很高，幾乎可以加工所有的金屬和非金屬材料，不止可以加工高硬度、高熔點(diǎn)材料，也可以加工脆性和柔性材料。由于激光加工是非接觸加工，工作時(shí)不需要使用金屬切刀或是磨料刀具。
優(yōu)點(diǎn)
無機(jī)械應(yīng)力：采用非接觸式加工，避免機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致的崩邊或裂紋。
高精度：特別是紫外激光，可實(shí)現(xiàn)極小切縫，適用于精細(xì)加工。
適用于復(fù)雜形狀加工：可自由調(diào)整切割路徑，適合異形切割。
生產(chǎn)連續(xù)性：沒有刀具磨損，可以減少因更換工具而停機(jī)的時(shí)間。
局限性
熱影響區(qū)：激光切割可能在切割邊緣產(chǎn)生熱影響區(qū)域，導(dǎo)致材料微觀結(jié)構(gòu)變化甚至熱裂紋。
設(shè)備成本高：激光切割設(shè)備價(jià)格昂貴，維護(hù)成本較高。
切割速度相對(duì)較慢：對(duì)于大批量生產(chǎn)，速度可能不及機(jī)械切割。
03磨料水射流切割
磨料水射流切割是利用高壓水流（通常超過300MPa）攜帶高速噴出的微小磨料粒子作用于工件表面，通過粒子的高速碰撞剪切作用達(dá)到磨削去除材料的加工工藝，是一種冷加工工藝。
這種切割工藝在過去二十年中發(fā)展得非常迅速，具有很高的柔性、很強(qiáng)的復(fù)雜型面適應(yīng)性，因此應(yīng)用范圍很廣，能夠切割多種材料，包括多種金屬和非金屬，也因?yàn)榧庸c(diǎn)小，非常適合板材切割。
優(yōu)點(diǎn)
無熱影響區(qū)：水射流切割屬于冷加工，不會(huì)引起材料熱損傷或微觀結(jié)構(gòu)變化。
適用于厚板切割：可切割較厚的氧化鋁基板，且切割邊緣完整。
無粉塵污染：相比于機(jī)械切割和激光切割，水射流不會(huì)產(chǎn)生粉塵，環(huán)保性較好。
局限性
切割精度較低：相比激光和劃片刀，水射流切割的精度較低，不適用于超精密加工。
切縫較寬：水射流的切口通常較寬，可能不適用于微小元件的加工。
噴嘴易磨損：高壓水射流加工時(shí)，射流束的速度可達(dá)幾百米每秒，噴嘴易磨損。
表面粗糙度較差：由于射流束的偏轉(zhuǎn)變形，在切割斷面易產(chǎn)生分層和條紋。
04其他切割工藝
除了以上介紹的切割工藝外，使用電火花加工和水導(dǎo)激光切割也是可行的。電火花加工是利用電極與氧化鋁基板之間的放電腐蝕作用進(jìn)行微細(xì)加工，適用于極硬材料的高精度切割。優(yōu)點(diǎn)是可加工復(fù)雜形狀，適用于厚板和高硬度材料；局限性是加工速度較慢，效率低，不適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
水導(dǎo)激光切割則是將激光束通過高速水流傳輸?shù)角懈顓^(qū)域，結(jié)合了水射流的冷卻效果和激光的高精度優(yōu)勢(shì)。優(yōu)點(diǎn)是減少熱影響區(qū)，提高切割質(zhì)量；局限性是設(shè)備較復(fù)雜，維護(hù)成本較高，目前應(yīng)用較少。
總結(jié)
總之，氧化鋁基板因其高硬度、高脆性的特性，對(duì)切割工藝提出了較高要求。切割方法包括劃片刀機(jī)械切割、激光切割、水射流切割、電火花加工和水導(dǎo)激光等，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的加工需求。在選擇合適的切割工藝時(shí)，往往需要綜合考慮基板厚度、加工精度、成本及生產(chǎn)效率，以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。
粉體圈 NANA整理
易耐網(wǎng)公眾號(hào)