Wrth ddewis peiriant torri laser ceramig, mae llawer o beirianwyr yn tybio bod amsugno laser uwch yn awtomatig yn golygu peiriannu haws. Mewn gwirionedd, mae perfformiad torri laser yn dibynnu ar y cydbwysedd rhwng amsugno laser, dargludedd thermol, ehangu thermol, a gwrthsefyll crac.
Er bod silicon nitrid (Si₃N₄) yn amsugno ynni laser yn well nag alwmina (Al₂O₃), mae'n parhau i fod yn un o'r cerameg peirianneg anoddaf i'w phrosesu oherwydd ei sensitifrwydd eithafol i straen thermol.
Mae'r erthygl hon yn cymharu laserau ffibr QCW, laserau nanosecond UV 355 nm, a laserau picosecond ar gyfer cynhyrchu diwydiannol.
Priodweddau Deunydd Sy'n Effeithio Torri Laser
| Eiddo | Alwmina (Al₂O₃) | Silicon Nitrid (Si₃N₄) | Effaith ar Torri Laser |
| 1064 nm amsugno | 5–10% | 25–40% | Mae alwmina yn aml yn gofyn am orchudd amsugnol; Mae Si₃N₄ yn amsugno'n well ond yn datblygu straen thermol llawer uwch. |
| 355 nm amsugno | 40–50% | 50–65% | Mae prosesu UV yn effeithiol ar gyfer y ddau ddeunydd, gydag amsugno ychydig yn well ar gyfer Si₃N₄. |
| Ehangu thermol | 7–8 ppm/ gradd | 2.8–3.3 ppm/ gradd | Mae ehangu is yn achosi straen gweddilliol uwch a risg crac. |
| Dargludedd thermol | 22–32 W/m·K | 16–22 W/m·K | Mae Si₃N₄ yn gwasgaru gwres yn arafach, gan gynyddu cronni gwres. |
1. QCW 1064 nm Fiber Laser
Alwmina
Proses gynhyrchu aeddfed
Ffenestr prosesu eang
Torri cyfuchlin sefydlog
Cynhyrchiant uchel
Y prif gyfyngiad yw amsugno is-goch isel, sy'n cael ei ddatrys yn gyffredin â gorchudd amsugnol cyn torri.
Anhawster: ★★☆☆☆
Silicon Nitrid
Er bod Si₃N₄ yn amsugno golau isgoch yn well, mae'n llawer mwy tebygol o gracio thermol.
Mae materion nodweddiadol yn cynnwys:
Trwy-micrograciau trwch
Edge naddu
Oedi cracio
Llai o gyflymder torri oherwydd -sganio haenau bas
Mae ffenestr y broses yn sylweddol gulach nag ar gyfer alwmina.
Anhawster: ★★★★★★
2. 355 nm UV Nanosecond Laser
Alwmina
Mae torri laser UV eisoes yn ddatrysiad diwydiannol aeddfed.
Mae manteision nodweddiadol yn cynnwys:
HAZ bach
Peiriant -twll micro sefydlog
Naddu isel
Cynnyrch cynhyrchu uchel
Anhawster: ★★☆☆☆
Silicon Nitrid
Mae laserau UV yn lleihau difrod thermol yn fawr ond ni allant ddileu straen thermol yn llwyr.
Mae cynhyrchu diwydiannol fel arfer yn gofyn am:
Pwer laser uwch (20-30 W)
Torri bas aml-pas
Nwy cynorthwyo nitrogen purdeb uchel
Strategaethau oeri wedi'u optimeiddio
O'i gymharu ag alwmina, mae amser prosesu fel arfer 50-100% yn hirach.
Anhawster: ★★★★★☆
3. Laser Picosecond
Alwmina
Mae lasers Picosecond yn darparu:
Bron i{0}}sero HAZ
Dim haen wedi'i hail-gastio
Ansawdd ymyl ardderchog
Peiriannu manwl sefydlog
Anhawster: ★★☆☆☆
Silicon Nitrid
Mae corbys uwchsyth yn lleihau ffurfiant crac yn sylweddol, ond mae Si₃N₄ yn dal i fod angen:
Egni pwls is
Mwy o docynnau sganio
Amser peiriannu hirach
Yn gyffredinol, mae effeithlonrwydd cynhyrchu yn parhau i fod 30% yn is nag alwmina.
Anhawster: ★★★★☆☆
Cymhariaeth Anhawster
| Cais | Deunydd Haws |
| Torri cyfuchlin QCW | Al₂O₃ |
| Torri manwl gywirdeb UV | Al₂O₃ |
| Micro{0}}drilio twll | Al₂O₃ |
| Swbstradau tenau iawn | Al₂O₃ |
| Picosecond peiriannu manwl | Al₂O₃ (ychydig) |
Pam Mae Silicon Nitrid yn Anodd?
Nid amsugno laser yw'r her fwyaf.
Yn lle hynny, mae silicon nitrid yn cyfuno nifer o nodweddion anffafriol:
Dargludedd thermol is
Ehangu thermol hynod o isel
Straen thermol gweddilliol uchel
Mwy o sensitifrwydd crac
Ffenestr broses gulach
O ganlyniad, hyd yn oed gyda laserau UV neu picosecond, mae gweithgynhyrchwyr fel arfer angen:
Mwy o docynnau torri
Ynni is fesul tocyn
Oeri cryfach
Amser prosesu hirach
Mae'r ffactorau hyn yn gwneud Si₃N₄ yn llawer anoddach i'w brosesu nag alwmina mewn masgynhyrchu.
Atebion Laser a Argymhellir
| Cais | Ateb a Argymhellir |
| Cost-torri cyfuchliniau effeithiol | 150 W QCW Fiber Laser + Alwmina |
| Micro{0}}peiriannu manwl | 355 nm UV Nanosecond Laser |
| Swbstradau Si₃N₄ tenau | 20–30 W Laser UV + Torri Torri Tocyn Aml- + Nitrogen Assist |
| Dibynadwyedd uchaf Cydrannau Si₃N₄ | 355 nm Picosecond Laser + Oeri Uwch |
Casgliad
Er bod nitrid silicon yn amsugno ynni laser yn fwy effeithlon nag alwmina, mae ei afradu gwres gwael a sensitifrwydd straen thermol hynod o uchel yn ei gwneud yn un o'r cerameg mwyaf heriol ar gyfer prosesu laser.
Ar gyfer cynhyrchiant diwydiannol cynnyrch uchel, laserau UV 355 nm yw'r ateb a ffefrir o hyd ar gyfer peiriannu Si₃N₄ manwl gywir, tra bod laserau ffibr QCW yn fwy addas ar gyfer prosesu alwmina effeithlonrwydd uchel.
Angen ateb laser ar gyfer cerameg uwch?
YCLASERyn arbenigo mewn torri laser manwl gywir o swbstradau ceramig Al₂O₃, Si₃N₄, AlN, ZrO₂, SiC, DBC a DPC. Rydym yn darparu profion sampl am ddim, optimeiddio prosesau, ac atebion laser wedi'u haddasu ar gyfer prototeipio a chynhyrchu màs.Cysylltwch â ni i drafod eich cais.
