アルミナ (Al₂O₃) は、電子パッケージング、半導体製造、パワー エレクトロニクス、および医療用途で最も広く使用されているエンジニアリング セラミックスの 1 つです。ただし、硬度が高く脆いため、亀裂の形成は依然として機械加工中の最大の課題の 1 つです。
亀裂は製品の歩留まりを低下させるだけでなく、特に高性能電子パッケージングにおいて、長期的な信頼性に影響を与える可能性があります。{0}{1}{1}適切な加工プロセスを選択するには、クラックの根本原因を理解することが不可欠です。
この記事では、アルミナ セラミックの切断中に亀裂が発生する 3 つの主な原因と、UV レーザー切断技術がこれらの欠陥を最小限に抑えるのにどのように役立つかについて説明します。
1. 機械的ストレスクラック
機械的亀裂は一般に、ダイヤモンドソー切断や機械的ダイシングなどの従来の加工方法に関連しています。
一般的な原因には次のようなものがあります。
---- 過剰な送り速度により、切削抵抗がセラミックの耐欠損性を超えて増加します。
---- 切り込み深さが深すぎると、横応力が増大し、亀裂が伝播します。
---- 効果的な切断から材料の押し出しに移行する際にダイヤモンドブレードが摩耗し、エッジの欠けや微小亀裂が発生します。
---- クランプ力が適切でなかったり、ワークの支持が不十分であったりすると、応力集中や変形が発生します。
---- 半径の変化がない鋭い内部コーナー。局所的な応力集中により亀裂が発生する可能性があります。
これらの機械的応力は多くの場合、表面に微小亀裂を生じさせ、その後の熱サイクルや組み立て中にそれが伝播する可能性があります。
2. 熱応力亀裂
レーザー加工でも、入熱が適切に制御されていないとクラックが発生する可能性があります。
アルミナは比較的良好な熱安定性を備えていますが、その熱伝導率は金属の熱伝導率よりもかなり低いです。局所的に過度に加熱すると、急峻な温度勾配が生じ、熱応力が発生する可能性があります。
考えられる原因は次のとおりです。
---- 過剰なレーザーパルスエネルギー
---- 切削速度が遅いため熱が蓄積する
---- 大規模な熱影響区域 (HAZ)
---- アシストガス不足または冷却不足
---- 不適切なプロセスパラメータの最適化
従来のCO₂レーザー切断と比較して、355nm UVレーザー切断 より高い光子エネルギーとより低い入熱によって熱影響が大幅に低減され、精密セラミック加工により適したものになります。
3. 材質-関連の隠れた亀裂
一部の亀裂は加工が開始される前に発生します。
考えられる要因は次のとおりです。
---- セラミック焼結時に発生する残留応力
---- 不均一な材料密度
---- 粒径が大きい
---- 内部の細孔または介在物
---- 破壊靱性が低下した低純度のセラミック材料
一貫した加工結果を得るには、入荷する材料の検査と安定したセラミック品質が重要です。
どうやってUVレーザー切断アルミナセラミックスのクラックを軽減しますか?
従来の機械的切断とは異なり、UV レーザー切断は非接触加工プロセスであり、セラミック基板に直接作用する切断力を排除します。{0}}
適切に最適化された 355 nm UV レーザーは、優れた寸法精度とエッジ品質を維持しながら、熱損傷を効果的に軽減できます。
一般的な利点は次のとおりです。
---- 最小限の機械的ストレス
---- 小規模な熱影響区域 (HAZ)
---- エッジ欠けの低減
---- 高次元の一貫性
---- 複雑な輪郭や微細な形状に対して優れたパフォーマンスを発揮
---- 薄いセラミック基板や精密電子パッケージングに適しています
-信頼性の高い電子アプリケーションでは、-レーザー出力、パルス周波数、スキャン方法、アシスト ガス パラメータなどのプロセスの最適化-がマシンのパフォーマンスと同様に重要です。
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