陶瓷基板激光加工成功的五个关键性问题（上）

       为了切割陶瓷基板，目前人们普遍采用激光加工技术，因为陶瓷材料的性质、电路布局以及分割方式都非常适合于激光加工。不过，选择切割方式时需要综合考虑成本、制造时间、尺寸、重量和产量等因素。相较于机械切割或模切等其它传统方法，激光切割具有非常关键的优势。在进行加工、钻孔和电路分割等方面，激光技术都能够体现其强大的优越性。

尽管激光加工具有上述优点，但其实并不容易实现。采用激光加工陶瓷基板，需要谨慎选择材料，并切合电路布局，影响诸如制造时间、成品尺寸、轻重量级、生产率以及盈利能力等关键因素。

目前电路板制造中，陶瓷基板是其中普遍采用的一种类型。DPC陶瓷基板（DirectPlatedCopperCeramicsSubstrate）是由一层陶瓷基材和一层铜箔构成，通过直接在陶瓷基材表面镀铜形成导电层。该基板具有优异的绝缘性能、高热稳定性和化学稳定性，非常适用于高功率应用的领域。

与水刀和机械切割相比，功率激光切割拥有更高的精度。通常来讲，功率激光切割可以实现电路元件或特征基板的精度达到±0.002，具体取决于材料的厚度比在0.010到0.015之间。相对于水刀来说，功率激光更适合于切割较薄的材料。因此，利用功率激光进行加工，电路可以更加小巧、紧密地切割在单一陶瓷材料的包装上。制造更多、更小的零件可以降低每个零件的制造成本，并提高生产效率。

在陶瓷单片化的过程中，激光雕刻会面临机械断裂的难题。虽然激光雕刻对电路进行了密封，但是它也存在一些缺点。

相较于机械钻孔而言，激光可钻出直径更小的通孔，激光钻孔的直径为0.003英寸，而机械钻孔的直径为0.020英寸。但是，激光钻孔与机械钻孔不同，激光钻孔的孔壁会逐渐变薄，因此出口点的孔径会小于入口点的直径，通常约为材料厚度的10％左右。使用稍长的聚焦透镜可以实现更多的锥形效果。

陶瓷金属化指的是在陶瓷表面上涂覆一层金属材料，并在高温条件下进行化学反应，使金属材料紧密地附着在陶瓷表面的技术。这项技术能够提高陶瓷的机械强度、耐磨性和表面硬度，并有效地改善其外观，同时还具有耐腐蚀、耐高温等性能。

相比机械切割，激光切割具有重要的优点：不需要制造模具，节省高昂的制造成本和时间。制造模具可能需要数天或数周，而激光加工的制造时间更短。此外，如果需要更改制造要求，仅需要重新设置激光器，无需重新生成芯片，避免了额外的成本和延迟。

激光器的电路设计具有独特优势，可以控制可调变量，最大限度地发挥其性能。这些可调变量包括：分割方法（切割和标记）、激光加工步骤的顺序、电路布局和材料选择。因此，这些变量密切相关，对变量的决定通常会受到其他变量的影响。以下是在激光加工陶瓷基板时需要考虑的五个关键问题：

1、激光的划线和切割是由控制程序决定的。激光加工可通过划线或边缘穿孔进行。在划线过程中，激光并非将材料完全切割，而是通过表面脉冲排列的小孔进行划线，并在这些孔之间形成一条小材料条。当整个工件被划线后，可通过破坏穿孔将其分成碎片。这些碎片的边缘呈锯齿状。

因此，在切割过程中，它具有显著优势，可以切割出干净的边缘而不留下标记，并且精度更高。此外，在零件之间的分离时，它有一个最小距离为0.005的切割线，并且从切割线到特征的最小距离为0.002，这是其主要优点。当然，在特定情况下，这种优势可能会减弱。然而，相较于手动切割，它不会因开裂而造成困扰，并且如果不能使用曲线切割，则可以重新获得这种优势。

如果您考虑到零件周围是否有清晰的边缘、圆形的边缘或者宽边缘，那么切割可能会是适合您的一种分割方法。然而，设计师在进行切割时也必须考虑到其缺点。首先，激光切割需要比打标更长的时间，因为它需要完全切割陶瓷基板，这将可能增加生产成本。

这是因为要完全切割陶瓷基板需要更大的功率，这会导致激光束更宽、切口更大，因此需要将零件放置得更远。光束通过零件之间的路径时会形成“废墟“或“通道“，因为较厚的陶瓷基板需要更多的能量才能穿透。切割特性之间的距离必须至少是材料的厚度，甚至更大。这也意味着陶瓷基板越厚，单个陶瓷板上可切割的零件数就越少。