Aplikácia technológie laserového zvárania v priemysle keramických substrátov

V posledných rokoch sa s rýchlym rozvojom elektronického obalu, výroby polovodičov a elektronických zariadení s vysokým výkonom stali keramické substráty základným materiálom pri špičkovej elektronickej výrobe v dôsledku ich vynikajúcej tepelnej vodivosti, elektrickej izolácie a vysokej teploty odporu. Ako vysoko presná technológia pokročilého spracovania s nízkym pokladom sa v odvetví keramických substrátov čoraz častejšie používa laserové zváranie, čo poskytuje významnú podporu pre priemyselnú modernizáciu.

Princíp technológie laserového zvárania

Laserové zváranie využíva laserový lúč s vysokou energetickou hustotou na pôsobenie na povrch materiálu, čo spôsobuje lokalizované topenie a vytvára spojenie. Na rozdiel od tradičných techník zvárania obsahuje laserové zváranie bezkontaktné spracovanie, minimálnu zónu postihnutú teplom a kontrolu s vysokou presnosťou, vďaka čomu je obzvlášť vhodná na zváraciu keramiku a kovy. Optimalizáciou laserových parametrov, ako je vlnová dĺžka, šírka impulzov a hustota energie, je možné účinne zlepšiť rýchlosť absorpcie keramických materiálov, čím sa zabezpečí vysoko kvalitné zváranie.

Rozsiahle scenáre aplikácií

V súčasnosti sa v odvetví keramického substrátu široko používa laserové zváranie vrátane elektronického obalu, výroby polovodičov, vysoko výkonných elektronických zariadení a senzorov. Napríklad v obalení energetických modulov sa laserové zváranie používa na pevné spojenie vrstiev medi na keramické substráty nitridu hliníka (ALN) alebo kremíkového nitridu (SI₃n₄), čím sa zvyšuje tepelná vodivosť a spoľahlivosť. Okrem toho špičkové výrobky, ako sú MEMS senzory, RF mikrovlnné zariadenia a nové energetické výkonové moduly vozidla, stále viac prijímajú technológiu laserového zvárania na zlepšenie trvanlivosti a stability výkonu.

Technické výzvy a prielomy

Napriek mnohým výhodám, laserové zváranie v priemysle substrátov keramického substrátu stále čelí niektorým výzvam. Po prvé, významný rozdiel v koeficientoch tepelnej expanzie medzi keramikou a kovmi môže viesť k trhlinám alebo koncentrácii napätia na rozhraní zvárania. Aby sa to vyriešilo, vedci zaviedli materiály prechodnej vrstvy (ako je titán a molybdén) alebo optimalizované zváracie cesty na zníženie tepelného stresu. Po druhé, keramické materiály majú nízku rýchlosť absorpcie laserovej energie, čo sťažuje efektívne spojenie s tradičnými metódami zvárania. Aby sa zlepšila kvalita zvárania, priemysel skúma používanie laserov s krátkou vlnovou dĺžkou (napríklad ultrafialové lasery) alebo vopred potiahnutých absorpčných vrstiev.

Pri nepretržitom technologickom pokroku laserové zváranie urýchľuje transformáciu odvetvia keramického substrátu smerom k špičkovej výrobe. V budúcnosti bude zohrávať technológia laserového zvárania čoraz dôležitejšiu úlohu v širších scenároch aplikácií, čo poskytne silnejšiu dynamiku pre vysoko kvalitný rozvoj odvetvia keramických substrátov.