氮化硅(Si_3N_4)陶瓷基板具有高硬度、絕緣、耐熱、耐磨以及化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能,在機(jī)械、電子、航空航天等領(lǐng)域多用作剛性印制電路基板(Printed Circuit Board)使用,而IC載板和有膠雙面覆銅板作為柔性PCB板中的兩種常用在一些小型、便攜、可穿戴設(shè)備上,例如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA、LCM、無人機(jī)等�，F(xiàn)代許多電子產(chǎn)品已經(jīng)朝著微型化、便攜式、高密度化和高性能方向發(fā)展,所需的微孔也將越來越小,微孔加工問題一直備受人們關(guān)注。由于被加工材料的復(fù)雜化、加工集成化等,傳統(tǒng)微孔加工方法已經(jīng)難以滿足當(dāng)今加工制備的需求。激光加工作為特種加工技術(shù)的一種,在微孔加工領(lǐng)域有著高精度高質(zhì)量高效率的優(yōu)勢,已成為一種優(yōu)良的選擇。本文采用納秒脈沖激光器對Si_3N_4陶瓷基板,IC載板和有膠雙面覆銅板進(jìn)行微孔加工工藝研究,闡述激光微孔加工的原理。系統(tǒng)研究激光平均功率、重復(fù)頻率、掃描速度對微孔加工質(zhì)量的影響,探索Si_3N_4在不同介質(zhì)下的微孔質(zhì)量問題,研究不同孔徑下激光微孔加工質(zhì)量與效率之間的關(guān)系,得出以下主要結(jié)論:激光加工Si_3N_4陶瓷基板,平均功率較小、重復(fù)頻率和掃描速度較大時,微孔質(zhì)量較差。平均功率過大,掃描速度過小時,會產(chǎn)生過度燒蝕現(xiàn)象,因此需要選擇合適的激光參數(shù)進(jìn)行微孔加工。不同環(huán)境下加工對微孔質(zhì)量有明顯影響,主要通過微孔出入口孔徑、圓度、表面重鑄層以及熱影響區(qū)的變化等方面進(jìn)行質(zhì)量表征。探究加工不同孔徑Si_3N_4陶瓷基板微孔質(zhì)量與效率之間的關(guān)系,通過微孔質(zhì)量以及所需的加工時間進(jìn)行表征。激光加工IC載板和有膠雙面覆銅板,激光重復(fù)頻率對微孔質(zhì)量影響較小,激光平均功率和掃描速度對微孔有較大影響。由于材料本身特性區(qū)別,相同工藝下對不同材料微孔加工影響規(guī)律不同。加工IC載板時,掃描速度較小,微孔質(zhì)量較優(yōu);加工有膠雙面覆銅板時,掃描速度較大,微孔質(zhì)量較優(yōu)。研究加工不同孔徑PCB基板微孔質(zhì)量與效率之間的關(guān)系,通過微孔質(zhì)量以及所需的加工時間進(jìn)行表征。以上關(guān)于Si_3N_4和PCB基板激光微孔加工研究,為后續(xù)研究提供必要的基礎(chǔ)理論支持和工藝參考。
【學(xué)位單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ174.6;TG665
【部分圖文】：

圖 1-1 常用孔加工方式Fig.1-1 The common way of micro-drilling激光在微孔加工方面的應(yīng)用有以下幾個特點(diǎn)：（1）速度快、效率高激光微孔加工是利用高功率密度的激光束定位到聚焦點(diǎn)快速對材料進(jìn)行加工，去除快，加工時間短，因此使用激光進(jìn)行微孔加工的效率非常高[8, 12]。聯(lián)合激光高、機(jī)床高精度和計算機(jī)控制系統(tǒng)的方便快捷優(yōu)勢，通過計算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)高效率和度的微孔加工。（2）加工大的深徑比微孔微孔加工領(lǐng)域，孔徑越小，深度越深的微孔越難加工，因此可用微孔深徑比來衡孔質(zhì)量。激光加工同其他的微孔加工方法相比激光工藝更易于優(yōu)化，容易獲得比加工方式大得多的深徑比[34]。傳統(tǒng)加工方法獲得的深徑比一般不超過 20：1，但激

續(xù)時間范圍（100μs-20ms）。單脈沖微孔加工是所有制孔方法中最高效的一種方法，一般用于加工大批量集群孔，例如，過篩裝置、濾網(wǎng)等[41]。多脈沖加工的適用范圍是加工直徑不超過 1mm，深度不超過 20mm的微孔。脈沖的持續(xù)時間從微秒至毫秒。由于多脈沖加工具有不同脈沖持續(xù)時間、能量密度和時間意義上的脈沖形狀，因此加工出的微孔在質(zhì)量上有很大區(qū)別，具體體現(xiàn)在重塑層、深徑比、錐度、重塑層和基材的裂紋等方面[41, 42]。旋切加工采用脈沖激光輻照，是制孔與切割兩種工藝的組合。首先采用單脈沖或者多脈沖工藝加工一個通孔，然后激光輻照與工件之間產(chǎn)生一個相對運(yùn)動。在基材上加工具有不同形狀，不同出入口輪廓的孔洞，脈沖持續(xù)時間在微秒到毫秒范圍之間[40]。螺旋加工時，激光輻照相對于工件發(fā)生旋轉(zhuǎn)，脈沖持續(xù)時間處于納秒范圍內(nèi)。孔加工過程中材料去除機(jī)制為蒸發(fā)，這樣可以避免在微孔底部形成較大的熔池。螺旋加工工藝非常精確，加工的微孔質(zhì)量較優(yōu)[40, 41]。

第一章 緒論 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1 陶瓷激光微孔加工國內(nèi)外研究現(xiàn)狀激光在微孔加工領(lǐng)域一直是都備受人們矚目，目前在陶瓷加工領(lǐng)域，Nedia了納秒激光加工AlN陶瓷微孔，研究發(fā)現(xiàn)，采用低于燒蝕閾值的激光能量出的AlN微孔呈不規(guī)則孔型，以及在超過閾值能量強(qiáng)度下加工出質(zhì)量較高的分析比較熱影響區(qū)元素變化，得知N元素從材料中析出，而Al元素與空氣反，表面的重鑄層主要取決于加工條件。最后進(jìn)行建模分析揭示出由于材料的等離子屏蔽問題，激光強(qiáng)度和加工深度關(guān)系如圖 1-3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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2 辛鳳蘭;王智勇;劉學(xué)勝;王益泉;黃濤;左鐵釧;;激光閾值附近微孔加工方法的研究[J];激光技術(shù);2006年03期

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本文編號：2843350