Seria de substraturi ceramice: Introducere în tehnologia de procesare a lustruirii cu laser
1. Avantajele substraturilor ceramice
Comparativ cu metalele, compozitele pe bază de metal și substraturile din rășină,substraturi ceramiceau o conductivitate termică excelentă,
izolație electrică, etanșeitate la gaze, proprietăți mecanice și proprietăți dielectrice. Sunt utilizate pe scară largă în domenii de înaltă tehnologie, cum ar fi circuite integrate, dispozitive semiconductoare de mare putere, electronică de comunicații, industria LED-urilor, baterii cu litiu, cipuri, industria aerospațială și industria națională de apărare.
2. Prima jumătate a procesului de fabricație a substratului ceramic
Lanțul industrial al substraturilor ceramice este relativ lung, incluzând procese de bază precum presarea, sinterizarea și prelucrarea suprafeței, fiecare etapă fiind crucială. În prima jumătate a procesului de producție, tehnici precum turnarea cu bandă și sinterizarea prin debinding au un conținut tehnic extrem de ridicat. Cu toate acestea, produsele obținute (denumite în mod obișnuit foi verzi) nu pot fi utilizate direct și necesită prelucrări ulterioare, cum ar fi lustruirea și metalizarea.
3. Tehnologia de lustruire cu laser și aplicațiile acesteia
Pe măsură ce industria prelucrătoare intră într-o nouă perioadă de dezvoltare, aplicarea substraturilor ceramice devine din ce în ce mai răspândită, cu cerințe mai mari privind rugozitatea și planeitatea suprafeței. Dezvoltarea rapidă a tehnologiei de lustruire cu laser oferă o nouă abordare pentru procesarea inteligentă și eficientă a substraturilor ceramice.
Tehnologia de lustruire cu laser este o tehnologie de lustruire industrială extrem de promițătoare, caracterizată prin lipsa poluării, aplicarea largă, calitatea stabilă a lustruirii și automatizare ușoară. Principiul său implică topirea sau vaporizarea indusă de laser a suprafeței materialului, acționând fluxul de metal topit sub acțiune capilară sau termică, umplând astfel vârfurile și văile pentru a obține o suprafață netedă.
Tehnologia de lustruire cu laser poate fi aplicată pentru a lustrui diverse tipuri de materiale, cum ar fi metalele, sticla și ceramica. Comparativ cu tehnicile tradiționale de lustruire, lustruirea cu laser are avantaje inerente în aplicațiile industriale și își găsește aplicații pe scară largă în industria aerospațială, auto, matrițe, echipamente medicale, optică și fabricarea semiconductorilor.
4. Tehnici comune de lustruire a substraturilor ceramice
Tehnicile comune de lustruire a substraturilor ceramice includ:
(1) Lustruire chimico-mecanică (CMP)
O metodă care utilizează efectul combinat al coroziunii în soluție de lustruire și al îndepărtării mecanice, în care pulberea este mai moale decât proprietățile mecanice ale piesei de prelucrat, permițând reacții în fază solidă cu piesa de prelucrat în timpul mișcării de alunecare, rezultând îndepărtarea materialului.
(2) Lustruire abrazivă cu flux asistat de vibrații ultrasonice
Această metodă implică plasarea piesei de prelucrat într-o suspensie abrazivă și supunerea acesteia la vibrații ultrasonice, care determină particulele abrazive să impacteze și să lustruiască suprafața piesei de prelucrat, realizând lustruirea prin micro-tăierea proeminențelor de pe suprafață.
(3) Lustruire electroforetică
O metodă de lustruire fără contact și nedistructivă care aplică fenomenul de electroforeză pieselor ceramice. Prin coliziune continuă și micro-tăiere cauzate de coliziunea particulelor, suprafața ceramică este supusă micro-oboselii și abraziunii fine.
(4) Lustruire electrolitică
Cunoscută și sub denumirea de lustruire electrochimică, această metodă folosește piesa de prelucrat ca anod și un metal insolubil ca catod, în condiții adecvate de electrolit și densitate de curent, netezind treptat suprafața piesei de prelucrat, crescând astfel luminozitatea acesteia.
5. Lustruirea substraturilor ceramice cu diferite materiale
Substraturile ceramice includ în principal alumina (Al2O3), nitrura de siliciu (Si3N4) și nitrura de aluminiu (AlN). Datorită durității ridicate, fragilității, susceptibilității la fisurare și dificultății de prelucrare a suprafeței substraturilor ceramice, performanța și structura diferitelor materiale ceramice variază. Prin urmare, selectarea tehnicilor de lustruire adecvate este esențială pentru a obține efecte semnificative de prelucrare.
(1) Lustruirea substratului ceramic Al2O3
Substraturile ceramice de Al2O3 prezintă rezistență mecanică ridicată, duritate, rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la coroziune, transmitanță ridicată a luminii, stabilitate chimică și rezistență ridicată la șocuri termice. În prezent, acestea sunt cele mai utilizate materiale ceramice în domeniul tehnologiei electronice.
(2)Lustruirea substratului ceramic Si3N4
Substraturile ceramice Si3N4 sunt netoxice, au o constantă dielectrică scăzută, rezistență mecanică ridicată, tenacitate ridicată la fractură, rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la coroziune și rezistență puternică la impact. Acestea își găsesc aplicații largi în amortizoare auto, motoare, IGBT-uri auto, transporturi, industria aerospațială și alte domenii. CMP este principala metodă de lustruire pentru substraturile ceramice Si3N4.
(3)Lustruirea substratului ceramic AlN
Substraturile ceramice AlN, fiind materiale ceramice cu conductivitate termică ridicată, au o conductivitate termică de la 150W·m−1·K−1 la 230W·m−1·K−1, de peste 8 ori mai mare decât cea a ceramicii Al2O3. Având performanțe excelente de disipare a căldurii, rezistență la coroziune, constantă dielectrică scăzută, pierderi dielectrice reduse și non-toxicitate, substraturile ceramice AlN pot îndeplini cerințele de disipare a căldurii ale circuitelor integrate de mari dimensiuni, ceea ce le face materiale ideale pentru înlocuirea substraturilor ceramice Al2O3, SiC și BeO din industria electronică.
Fiind materialul substrat pentru circuite integrate și laminate placate cu cupru, calitatea suprafeței substraturilor ceramice afectează direct durata de viață și fiabilitatea dispozitivelor backend. Odată cu dezvoltarea integrării dispozitivelor, miniaturizării și fiabilității ridicate, cerințele viitoare privind calitatea suprafeței substraturilor ceramice vor deveni din ce în ce mai stricte. Aplicarea tehnologiilor de procesare a substraturilor ceramice se va confrunta, fără îndoială, cu tot mai multe provocări.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. este un furnizor reputat și de încredere specializat în fabricarea și vânzarea de piese ceramice tehnice. Oferim producție personalizată și prelucrare de înaltă precizie pentru o gamă largă de materiale ceramice de înaltă performanță, inclusiv ceramică de alumină, ceramică de zirconiu, nitrură de siliciu, carbură de siliciu, nitrură de bor, nitrură de aluminiu şi vitroceramică prelucrabilăÎn prezent, piesele noastre ceramice pot fi găsite în multe industrii, precum cea mecanică, chimică, medicală, semiconductori, auto, electronică, metalurgică etc. Misiunea noastră este de a oferi piese ceramice de cea mai bună calitate pentru utilizatorii globali și este o mare plăcere să vedem cum piesele noastre ceramice funcționează eficient în aplicațiile specifice ale clienților. Putem coopera atât la prototipuri, cât și la producția de masă, vă rugăm să ne contactați dacă aveți solicitări.
