Laserhitsausteknologian sovellus keraamisessa substraattiteollisuudessa

Viime vuosina elektronisten pakkausten, puolijohteiden valmistuksen ja suuritehoisten elektronisten laitteiden nopean kehityksen myötä keraamisista substraateista on tullut olennainen materiaali huippuluokan elektronisessa valmistuksessa niiden erinomaisen lämmönjohtavuuden, sähköeristyksen ja korkean lämpötilan kestävyyden vuoksi. Keraamisessa substraattiteollisuudessa käytetään yhä enemmän laserhitsausta, vähälämpöista vaikuttavaa edistynyttä prosessointitekniikkaa, joka tarjoaa merkittävää tukea teollisuuden päivittämiselle.

Laserhitsaustekniikan periaate

Laserhitsaus hyödyntää korkean energian tiheää lasersädettä toimimaan materiaalin pinnalla aiheuttaen paikallisen sulamisen ja yhteyden muodostamisen. Toisin kuin perinteiset hitsaustekniikat, laserhitsaus sisältää kosketuksettoman prosessoinnin, minimaalisen lämmönvaikutteisen vyöhykkeen ja tarkan hallinnan, mikä tekee siitä erityisen sopivan hitsauskeramiikkaan ja metalleihin. Optimoimalla laserparametrit, kuten aallonpituus, pulssin leveys ja energiatiheys, keraamisten materiaalien absorptioaste voidaan parantaa tehokkaasti, mikä varmistaa korkealaatuisen hitsauksen.

Laajat sovellusskenaariot

Tällä hetkellä laserhitsausta käytetään laajasti keraamisessa substraattiteollisuudessa, mukaan lukien elektroniset pakkaukset, puolijohteiden valmistus, suuritehoiset elektroniset laitteet ja anturit. Esimerkiksi voimamoduulin pakkauksessa laserhitsausta käytetään kuparikerrosten sitomiseen tiukasti alumiininitridiin (ALN) tai piinitridi (Si₃n₄) keraamisiin substraatteihin, mikä parantaa lämmönjohtavuutta ja luotettavuutta. Lisäksi huippuluokan tuotteet, kuten MEMS-anturit, RF-mikroaaltolaitteet ja uudet energiaajoneuvojen voimamoduulit, ottavat yhä enemmän laserhitsaustekniikkaa kestävyyden ja suorituskyvyn vakauden parantamiseksi.

Tekniset haasteet ja läpimurtot

Lukuisista eduistaan ​​huolimatta keraamisen substraattiteollisuuden laserhitsaus kohtaa edelleen joitain haasteita. Ensinnäkin, merkitsevä ero lämpölaajennuskertoimissa keramiikan ja metallien välillä voi johtaa halkeamiin tai jännityspitoisuuteen hitsausrajapinnassa. Tämän ratkaisemiseksi tutkijat ovat ottaneet käyttöön siirtymäkerroksen materiaalit (kuten titaani ja molybdeeni) tai optimoidut hitsausreitit lämpörasituksen vähentämiseksi. Toiseksi keraamisilla materiaaleilla on alhainen laserenergian absorptioaste, mikä tekee tehokkaasta sidoksesta vaikeaa perinteisten hitsausmenetelmien kanssa. Hitsauksen laadun parantamiseksi teollisuus tutkii lyhyen aallonpituuden laserien (kuten ultraviolettlaserien) tai esiasetettujen absorptiokerroksen käyttöä.

Jatkuvan teknologisen kehityksen myötä laserhitsaus kiihdyttää keraamisen substraattiteollisuuden muutosta huippuluokan valmistukseen. Tulevaisuudessa laserhitsaustekniikka on yhä tärkeämpi rooli laajemmissa sovellusskenaarioissa, mikä tarjoaa vahvemman vauhdin keraamisen substraattiteollisuuden korkealaatuiselle kehitykselle.