陶瓷基板具有電絕緣性能優(yōu)異、導(dǎo)熱性高、可靠性高、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，已成為大功率電子結(jié)構(gòu)技術(shù)和互聯(lián)技術(shù)的基礎(chǔ)材料。由于陶瓷材料本身具有硬脆的特性，導(dǎo)致其進(jìn)行通孔、劃片的加工難度非常高。傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，加工過程中存在應(yīng)力，容易損壞基材。隨著對(duì)陶瓷基板加工精度和效率要求的提高，傳統(tǒng)機(jī)械式加工方式已經(jīng)不能滿足需求。陶瓷基板的切割通常采用激光切割或刀片切割等方式。
圖 氧化鋁基板，來源：粵科京華
一、陶瓷基板激光切割
1、激光陶瓷基板劃片的工作原理
激光加工技術(shù)具有非接觸性、柔性化、效率高、易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制、精度高等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)今陶瓷加工最理想的手段之一。激光劃片又叫劃痕切割或控制斷裂切割，其機(jī)理是激光光束通過導(dǎo)光系統(tǒng)聚焦到陶瓷基板表面，發(fā)生放熱反應(yīng)產(chǎn)生高溫，燒蝕、融化并氣化陶瓷劃線區(qū)域，在陶瓷表面形成相互銜接的盲孔孔洞（溝槽）。若沿劃線區(qū)施加應(yīng)力，由于應(yīng)力集中，材料很容易準(zhǔn)確地沿劃片線路折斷，完成分片。
圖 激光陶瓷劃片原理圖
2、激光陶瓷基板劃片的技術(shù)難點(diǎn)
陶瓷激光劃片要克服兩個(gè)技術(shù)難題，即“飛濺物”及不定向斷裂。
①“飛濺物"堆積將使劃線表面毛糙；
②不定向斷裂是在劃片后受到很小的外力或高溫烘烤后出現(xiàn)的無規(guī)則斷裂或炸裂；
這兩種現(xiàn)象都會(huì)對(duì)厚膜電路的制造帶來困難和損失。解決的辦法有三個(gè)：
①加保護(hù)氣體；
②在同一頻率下，盡量選擇較小的激光脈寬進(jìn)行劃片。脈寬越小，峰值功率越大，陶瓷的汽化比例越大，加熱時(shí)間越短，熱影響區(qū)越小；
③盡量使光路暢通無阻，使用擴(kuò)束鏡壓縮光束的發(fā)散角，減小聚焦鏡焦平面處的光斑尺寸，同時(shí)應(yīng)盡量使激光束垂直照射到陶瓷加工表面，減小像差，使激光照射能量更加均勻。
激光劃片具有劃縫細(xì)，劃縫速度快，斷面光滑、不損傷基板等優(yōu)點(diǎn)。
二、陶瓷基板機(jī)械切割
機(jī)械劃片是使用刀片來物理切割陶瓷基板。劃片刀一般由合成樹脂、銅、錫、鎳等作為結(jié)合劑與人造金剛石結(jié)合而成。切割時(shí)由主軸帶動(dòng)刀片高速旋轉(zhuǎn)獲得高剛性，從而去除材料實(shí)現(xiàn)切割。
圖源：富力天晟
由于刀片具有一定的厚度，要求劃片線寬較大。金剛石劃片刀能夠達(dá)到的最小切割線寬為 25~35um。切割不同材質(zhì)、厚度的基板，需要更換不同的刀具。在旋轉(zhuǎn)砂輪式劃片過程中，需要采用去離子水對(duì)刀片進(jìn)行冷卻，并帶走切割后產(chǎn)生的碎屑。
兩種方式各有優(yōu)勢(shì)，2024年8月28-30日，陶瓷基板、激光切割設(shè)備、機(jī)械切割設(shè)備企業(yè)將參加第六屆精密陶瓷暨功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈展覽會(huì) (同期舉辦: 熱管理材料展)?，并展示相關(guān)展品，歡迎行業(yè)朋友蒞臨參觀~
2.《96%氧化鋁陶瓷基板的激光切割劃片及工藝優(yōu)化》，孫智龍,等.
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2024年8月28日-30日??
一、精密陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈：
1、陶瓷器件及材料：MLCC、LTCC、HTCC、微波介質(zhì)陶瓷、壓電陶瓷、鈦酸鋇、碳酸鋇、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、玻璃粉、氮化鋁、LTCC介質(zhì)陶瓷粉體、稀土氧化物、生瓷帶等；
2、精密陶瓷：氧化鋯、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、碳化硅、氧化釔、結(jié)構(gòu)陶瓷、高溫陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷軸承、陶瓷球、半導(dǎo)體陶瓷（搬運(yùn)臂、陶瓷劈刀、靜電卡盤、蝕刻環(huán)……）、3D打印陶瓷、燃料電池（SOFC）隔膜片、穿戴陶瓷、光纖陶瓷插芯、陶瓷套筒、CIM、生物陶瓷等。
3、陶瓷基板及封裝外殼：陶瓷封裝外殼、DPC、DBC、AMB、HTCC基板、LTCC基板、薄膜電路板、厚膜電路板、陶瓷封裝基座、熱沉、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、氧化鈹、莫來石粉體及基板等；
4、金屬材料：銀粉、金粉、銅粉、鎳粉、焊料（焊片、焊膏）、MLCC用內(nèi)/外電極漿料、LTCC銀漿、金漿、鎢鉬漿料、銅漿、靶材、無氧銅帶、可伐合金、金屬?zèng)_壓件等；
5、助劑：陶瓷和導(dǎo)電漿料用分散劑、黏合劑、增塑劑、絮凝劑、礦化劑、消泡劑、潤(rùn)滑劑、燒結(jié)助劑等；
6、設(shè)備：
陶瓷加工設(shè)備：砂磨機(jī)、球磨機(jī)、真空脫泡機(jī)、三輥機(jī)、噴霧造粒機(jī)、干壓機(jī)、流延機(jī)、注塑機(jī)、3D打印機(jī)、模具、干燥設(shè)備、研磨機(jī)、精雕機(jī)、裁片機(jī)、激光設(shè)備、打孔機(jī)、填孔機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)、疊層機(jī)、層壓機(jī)、等靜壓機(jī)、熱切機(jī)、整平機(jī)、排膠爐、燒結(jié)爐、釬焊設(shè)備、電鍍?cè)O(shè)備、化學(xué)鍍、噴銀機(jī)、浸銀機(jī)、端銀機(jī)、真空鍍膜設(shè)備、顯影設(shè)備、去膜設(shè)備、蝕刻機(jī)、濕制程設(shè)備、等離子清洗、超聲波清洗、自動(dòng)化設(shè)備、剝離強(qiáng)度測(cè)試儀、AOI檢測(cè)設(shè)備、打標(biāo)機(jī)；
封裝測(cè)試設(shè)備：貼片機(jī)、引線鍵合機(jī)、封蓋機(jī)、平行縫焊封帽、切筋機(jī)、釬焊設(shè)備、激光調(diào)阻機(jī)、網(wǎng)絡(luò)分析儀、熱循環(huán)測(cè)試設(shè)備、測(cè)厚儀、氦氣檢漏儀、老化設(shè)備、外觀檢測(cè)、超聲波掃描顯微鏡、X-光檢測(cè)、激光打標(biāo)、分選設(shè)備、測(cè)包編帶機(jī)等；
7、耗材：離型膜、載帶（塑料和紙質(zhì)）、耐火材料、承燒板/匣缽（氧化鋁、剛玉莫來石、氮化硼等）、承燒網(wǎng)、發(fā)泡膠、研磨耗材（金剛石微粉、研磨液）、精密網(wǎng)版、清洗劑、電鍍藥水等。
二、熱管理產(chǎn)業(yè)鏈：
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1、熱管理材料：氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、石墨烯、石墨、碳納米管、空心玻璃微珠、導(dǎo)熱粉體、散熱基板、熱沉（鎢銅、鉬銅、氮化鋁、金剛石等）、鋁碳化硅AlSiC、相變材料、導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱界面材料、導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱膠帶、灌封膠、熱管/均熱板；
2、散熱器件：半導(dǎo)體制冷片（TEC）、IGBT散熱器（銅、鋁）、大功率晶體管散熱器、通信基站散熱殼體、液態(tài)金屬散熱器、插針式散熱器等;
3、設(shè)備：壓延機(jī)、涂布機(jī)、分條機(jī)、模切機(jī)、復(fù)卷機(jī)、切片機(jī)，CNC設(shè)備、壓鑄/沖壓設(shè)備、熱分析儀器、激光導(dǎo)熱儀、導(dǎo)熱系數(shù)儀、強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、檢測(cè)設(shè)備、自動(dòng)化等。
三、功率半導(dǎo)體器件封裝產(chǎn)業(yè)鏈：
1、材料：碳化硅，陶瓷襯板（DBC、AMB）、封裝管殼、鍵合絲、散熱基板（銅、鋁碳化硅AlSiC）、導(dǎo)熱硅凝膠、環(huán)氧灌封膠、焊料（預(yù)制焊片）、銀膜/銀膏、散熱器（銅、鋁）、功率引出端子（銅端子）、外殼（工程塑料PPS、PBT、高溫尼龍）、清洗劑等；
2、設(shè)備及配件：真空焊接爐、貼片機(jī)、固晶機(jī)、引線鍵合機(jī)、X-ray、推拉力測(cè)試機(jī)、等離子清洗設(shè)備、點(diǎn)膠機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)、超聲波掃描設(shè)備、動(dòng)靜態(tài)測(cè)試機(jī)、點(diǎn)/灌膠機(jī)、銀燒結(jié)設(shè)備、垂直固化爐、甲酸真空共晶爐、自動(dòng)封蓋設(shè)備、高速插針機(jī)、彎折設(shè)備、超聲波焊接機(jī)、視覺檢測(cè)設(shè)備、推拉力測(cè)試機(jī)、高低溫沖擊設(shè)備、功率循環(huán)測(cè)試設(shè)備、打標(biāo)機(jī)、檢驗(yàn)平臺(tái)、治具等；
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展會(huì)預(yù)定：
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VIP觀眾范圍：功率半導(dǎo)體模塊（IGBT/SiC/PIM）、封裝測(cè)試、MLCC、LTCC、HTCC、電子陶瓷元器件、陶瓷覆銅板（AMB/DBC/DPC）、通訊設(shè)備、光通信模塊、3C消費(fèi)電子、汽車電子。VIP觀眾登記請(qǐng)聯(lián)系溫小姐：18126443075（同微信）
※18歲以下未成年謝絕參觀，請(qǐng)勿攜帶兒童進(jìn)場(chǎng)！
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦陶瓷展）：陶瓷基板切割技術(shù)：激光切割&機(jī)械切割
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