Mit der rasanten Entwicklung der elektronischen Technologie steigen die Integrations- und Leistungsanforderungen großintegrierter Schaltkreise von Tag zu Tag. Als wichtiges Trägermaterial haben sich Aluminiumnitridkeramiken aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit, mechanischen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hervorragenden elektrischen Eigenschaften zu einem idealen Kühlsubstrat und Verpackungsmaterial entwickelt. Allerdings stellen die hohe Härte, die hohe Sprödigkeit und die geringe Bruchzähigkeit von Aluminiumnitridkeramiken eine große Herausforderung bei der Erzielung einer ultraglatten Oberflächenqualität dar. Insbesondere im Bereich der elektronischen Verpackung muss die Oberflächenrauheit im Nanobereich kontrolliert werden, um das Volumen zu minimieren, den Innenwiderstand zu verringern und die Wärmeableitungsleistung zu optimieren. Daher ist die Frage, wie mit der Laserbearbeitungstechnologie eine qualitativ hochwertige flache Bearbeitungsoberfläche von Aln-Substraten erzielt werden kann, zu einem Schlüsselproblem geworden, das im Bereich der Materialwissenschaft und Präzisionsfertigung gelöst werden muss.
Anwendung und Herausforderung der Laserbearbeitungstechnologie in Aluminiumnitridkeramik
Die Laserbearbeitungstechnologie mit ihren Vorteilen wie Kontaktfreiheit, Werkzeugverschleiß, hohe Präzision und Flexibilität hat großes Potenzial bei der Bearbeitung spröder und harter Keramikmaterialien gezeigt. Bei dieser Technologie wirkt der Laserstrahl mit hoher Energiedichte direkt auf die Oberfläche des Materials, sodass sich der lokale Bereich schnell erwärmt und zersetzt oder schmilzt, um so die Entfernung oder Veränderung des Materials zu erreichen. Bei der Laserbearbeitung von Aluminiumnitrid-Keramik ist es jedoch zur Schwierigkeit geworden, die Energieverteilung im Bearbeitungsprozess genau zu steuern, die Wärmeeinflusszone zu reduzieren, Risse und Schäden unter der Oberfläche zu vermeiden und eine hohe Glätte der bearbeiteten Oberfläche sicherzustellen des technischen Durchbruchs.
Strategien zur Erzielung einer hochwertigen Ebenheit bearbeiteter Oberflächen
Optimieren Sie die Laserparameter: Durch die Anpassung der Laserleistung, der Impulsbreite, der Scangeschwindigkeit und der Punktgröße sowie anderer Parameter können Sie den thermischen Effekt der Laser- und Materialinteraktion genau steuern, die thermische Spannungskonzentration reduzieren und Risse vermeiden. Die Forschung zeigt, dass der Einsatz von Ultrakurzpulslasern (z. B. Femtosekundenlasern) die Wärmeeinflusszone effektiv reduzieren und die Bearbeitungsgenauigkeit verbessern kann.
Einleitung von Hilfsgas: Während der Laserbearbeitung wird Inertgas (z. B. Argon) als Schutzgas eingeführt, um die Oberflächenoxidation des Materials zu reduzieren, während die Aufprallwirkung des Gases zur Entfernung von Schmelze und Ablagerungen genutzt wird Verbessern Sie die Oberflächengüte.
Verbundverarbeitungstechnologie: Durch die Kombination der Laserbearbeitung mit anderen Präzisionsbearbeitungstechnologien (z. B. chemisch-mechanisches Polieren) wird zunächst ein Laserschruppen durchgeführt, um den größten Teil des Materials zu entfernen, und anschließend wird chemisch-mechanisches Polieren verwendet, um die Oberfläche weiter zu verfeinern, um das zu erreichen Verarbeitungsziel der nanoskaligen Rauheit.
Echtzeitüberwachung und Feedback-Kontrolle: Das fortschrittliche Online-Überwachungssystem wird verwendet, um die Temperaturverteilung, die Oberflächentopographie und den Spannungszustand während der Verarbeitung in Echtzeit zu erfassen und die Verarbeitungsparameter über den Feedback-Kontrollmechanismus dynamisch anzupassen, um die Stabilität des zu gewährleisten Verarbeitungsqualität.
Schlussfolgerung
Als leistungsstarkes elektronisches Verpackungsmaterial sind Aluminiumnitridkeramiken sehr wichtig, um die Gesamtleistung integrierter Schaltkreise durch die Erzielung hochwertiger, flach bearbeiteter Oberflächen zu verbessern. Aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile hat die Laserbearbeitungstechnologie breite Anwendungsaussichten bei der Präzisionsbearbeitung von Aluminiumnitridkeramiken gezeigt. Um jedoch die Bearbeitungsziele einer nanoskaligen Oberflächenrauheit und geringer Beschädigung zu erreichen, sind weitere Forschung und Innovation in den Bereichen Laserparameteroptimierung, Einführung von Hilfsprozessen, Verbundbearbeitungsstrategie und Bearbeitungsprozesssteuerung erforderlich. Wir glauben, dass wir mit dem kontinuierlichen Fortschritt und der Verbesserung der Laserbearbeitungstechnologie in Zukunft zuverlässigere und effizientere Lösungen für die Anwendung von Aluminiumnitridkeramik im Bereich hochwertiger elektronischer Verpackungen anbieten können.
