Прилагане на технология за лазерно заваряване в индустрията на керамичния субстрат

През последните години, с бързото развитие на електронните опаковки, производството на полупроводници и електронните устройства с висока мощност, керамичните субстрати се превърнаха в съществен материал при електронно производство от висок клас поради тяхната отлична топлинна проводимост, електрическа изолация и високотемпературна съпротивление. Като високо прецизна технология за усъвършенствана обработка с ниско усилване, лазерното заваряване все повече се прилага в индустрията на керамичния субстрат, което осигурява значителна подкрепа за индустриалното надграждане.

Принцип на технологията за лазерна заваряване

Лазерното заваряване използва лазерния лъч с висока енергийна плътност, за да действа върху повърхността на материала, причинявайки локализирано топене и образуване на връзка. За разлика от традиционните техники за заваряване, лазерното заваряване разполага с безконтактна обработка, минимална зона, засегната от топлина и високо прецизно управление, което я прави особено подходящ за заваръчни керамики и метали. Чрез оптимизиране на лазерните параметри като дължина на вълната, ширина на импулса и енергийна плътност, скоростта на абсорбция на керамичните материали може да бъде ефективно подобрена, като се гарантира висококачествено заваряване.

Обширни сценарии за кандидатстване

Понастоящем лазерното заваряване се използва широко в индустрията на керамичния субстрат, включително електронни опаковки, производство на полупроводници, електронни устройства с висока мощност и сензори. Например, в опаковката на модула, лазерното заваряване се използва за здраво медни слоеве към алуминиев нитрид (ALN) или силициев нитрид (Si₃n₄) керамични субстрати, повишавайки топлинната проводимост и надеждност. Освен това продуктите от висок клас като MEMS сензори, RF микровълнови устройства и модули за захранване на нови енергийни превозни средства все повече приемат лазерна технология за заваряване, за да подобрят издръжливостта и стабилността на производителността.

Технически предизвикателства и пробиви

Въпреки многобройните си предимства, лазерното заваряване в индустрията на керамичния субстрат все още е изправено пред някои предизвикателства. Първо, значителната разлика в коефициентите на термично разширяване между керамиката и металите може да доведе до пукнатини или концентрация на напрежение в интерфейса за заваряване. За да се справят с това, изследователите са въвели материали за преходен слой (като титан и молибден) или оптимизирани пътища за заваряване, за да намалят топлинния стрес. Второ, керамичните материали имат ниска скорост на абсорбция на лазерна енергия, което затруднява ефективността на свързването с традиционните методи за заваряване. За да подобри качеството на заваряването, индустрията изследва използването на лазери с къса вълна (като ултравиолетови лазери) или предварително покрити абсорбционни слоеве.

С непрекъснат технологичен напредък лазерното заваряване ускорява трансформацията на индустрията на керамичния субстрат към производство от висок клас. В бъдеще лазерната технология за заваряване ще играе все по-важна роля в по-широките сценарии на приложение, осигурявайки по-силен инерция за висококачественото развитие на индустрията на керамичния субстрат.