氧化鋁陶瓷基板作為雷達(dá)微波組件的核心部件,其硬脆特性使得傳統(tǒng)加工方法在導(dǎo)通孔加工中存在很多限制。激光加工作為一種非接觸式高能束加工方法,是氧化鋁陶瓷表面孔加工的最優(yōu)選擇。文中主要研究了紫外納秒激光氧化鋁陶瓷表面孔加工中的激光加工參數(shù)（包括激光平均功率、掃描速度和掃描次數(shù)等）對(duì)孔的特征尺寸（包括入口直徑、出口直徑和錐度）的影響規(guī)律,并分析了各種規(guī)律產(chǎn)生的相關(guān)機(jī)理。此研究為雷達(dá)微波用電子陶瓷基板的導(dǎo)通孔加工提供了有力的理論依據(jù)和技術(shù)支持。 

【文章來源】：電子機(jī)械工程. 2020,36(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

氧化鋁陶瓷及納秒激光加工系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為在氧化鋁陶瓷基板表面加工常用的孔入口直徑為200μm的通孔，擬采用同心圓填充激光孔加工，如圖2所示。首先，通過軟件畫一個(gè)直徑為R的外圈圓形（本實(shí)驗(yàn)中R值為180μm）。然后，采用同心圓對(duì)外圈圓進(jìn)行填充（本實(shí)驗(yàn)中設(shè)置的同心圓間距H為15μm）。設(shè)定激光由內(nèi)向外進(jìn)行同心圓掃描加工，激光掃描速度為v，完成一次由內(nèi)向外的同心圓加工等同于完成1次掃描，可以設(shè)定多次掃描。1.4 測(cè)試與分析

如圖4所示，孔的錐度隨著激光平均功率的增大而增大，即隨著激光平均功率的增加，孔入口直徑的增幅比孔出口直徑的增幅更明顯。其中一個(gè)原因是在激光能量作用下，熔池在熱傳導(dǎo)下產(chǎn)生的徑向擴(kuò)張比深度方向的擴(kuò)張更加明顯。然而在采用毫秒激光沖擊法加工氧化鋁陶瓷時(shí)，孔錐度出現(xiàn)了相反的變化規(guī)律，即孔錐度隨著激光能量的增大而減小，甚至出現(xiàn)負(fù)錐度[9]。這是由于毫秒激光的長脈寬特性使得加工區(qū)域積累大量熱量形成熔池，當(dāng)激光能量增大時(shí)，熔池上方的高壓蒸汽產(chǎn)生反沖壓力作用于熔池熔體上，推動(dòng)熔融材料沿著孔通道向上排出，并在重力作用下噴濺到孔頂部周圍，重新凝固形成重鑄層。孔入口被重鑄層覆蓋，導(dǎo)致其直徑減小，而孔出口在熔融物排出侵蝕過程中持續(xù)擴(kuò)大，最終導(dǎo)致孔錐度減小。對(duì)電子陶瓷基板的導(dǎo)通孔而言，短脈寬和超快激光器可以加工出無重鑄層和具有適宜正錐度的孔，更有利于后續(xù)鍍金屬工藝。然而，超快激光雖然可以加工出無重鑄層的孔，但其加工效率較低，成本高昂，顯然不適用于陶瓷基板導(dǎo)通孔加工的工業(yè)化應(yīng)用[10]。因此，紫外納秒激光無疑是更理想的選擇。2.2 激光掃描速度對(duì)孔特征尺寸的影響


本文編號(hào)：3126618