LED散熱陶瓷——雷射鉆孔技術(shù)分析
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而散熱陶瓷就工藝分類(lèi)可分為HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics)與LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics)兩種工藝,LTCC陶瓷是在軟烤而成的生胚上打孔定位,接著(zhù)以850℃的工藝條件下共燒而成,雖然此技術(shù)易塑形,但所燒出的陶瓷密度低,導致導熱系數低、機械強度與絕緣特性都不佳,最重要的是生胚經(jīng)燒結后會(huì )有收縮的問(wèn)題,導致尺寸準確度問(wèn)題尚待突破。所以較為精細的線(xiàn)路多改用HTCC陶瓷,此陶瓷使用1300~1600℃的高溫燒結而成,使其具有比LTCC陶瓷較優(yōu)越的機械特性,進(jìn)一步在基板表面進(jìn)行鉆孔定位而沒(méi)有尺寸精度的問(wèn)題。
但由于陶瓷極為優(yōu)越的機械強度特性,以傳統切割刀具難以在表面加工,因此通常以鉆石刀(Diamond Saw )或雷射(Laser)進(jìn)行加工。以成本較低的鉆石刀進(jìn)行切割,會(huì )因此方式以機械力進(jìn)行切削,不但會(huì )造成刀具的耗損常須替換,還易造成基板切割邊緣的不平整或破裂,除此之外還須以水進(jìn)行冷卻限制了許多工藝的應用。雷射不但具有精準度高、可局部加工、切割迅速與易控制切割圖像等優(yōu)勢,還不受材料硬度、脆度及熔點(diǎn)等限制,因此雷射技術(shù)被大量導入進(jìn)行陶瓷切割鉆孔。
雷射與一般自發(fā)放射光源不同,是受刺激放射而發(fā)光的光源,而這理論早在1917年就由愛(ài)因思坦所推導出來(lái),直到1960年才由梅曼(Theodore Malman)以人造紅寶石產(chǎn)生受激放射光,稱(chēng)之為雷射(LASER, Light Amplification by Stimulated Emi ssions of Radiation),也就是受刺激放射強化的輻射光源。
圖1 ：激光 主題機構示意圖
雷射主要結構可分成三部分,分別為激勵元件 、活性介質(zhì)及共振腔,激勵元件通入高壓電產(chǎn)生放電效應給予活性介質(zhì)能量,介質(zhì)會(huì )吸收特定波長(cháng)能量從基態(tài)提升到受激態(tài),不穩定的受激態(tài)會(huì )再降階回到基態(tài),此時(shí)會(huì )釋放出光子 產(chǎn)生特定波長(cháng)的光,當這些光會(huì )在共振腔內的兩面反射鏡中進(jìn)行反射,當所有的光都符合2L=nλ條件時(shí),才能夠使入射及反射的波相位一致,互相干涉形成駐波激發(fā)更多光子產(chǎn)生駐波與行波,最后被增益的行波從半反射透鏡 穿出形成雷射光。雷射穿透半反射鏡輸出后,會(huì )經(jīng)由透鏡聚焦在目標物上加熱汽化,進(jìn)行切割打孔的目的。因此,進(jìn)行雷射鉆孔時(shí)可藉由提高雷射功率或選用波長(cháng)較易被材料吸收的雷射進(jìn)行工藝,在有效的聚焦范圍內進(jìn)行工藝,可有效提升切割深度并減少工藝時(shí)間,完成快速量產(chǎn)的目的。
早在1989年,大毅科技就開(kāi)始導入雷射機臺進(jìn)行電阻的修阻(Laser Trimming),并持續的引進(jìn)雷射畫(huà)線(xiàn)機(Laser Scribing)切割陶瓷板,經(jīng)過(guò)多年經(jīng)驗累積于2005年開(kāi)始自行研發(fā)雷射機,于2009年正式研發(fā)出雷射鉆孔機(Laser drilling)進(jìn)行散熱陶瓷孔位成形,成功導入散熱陶瓷的工藝。經(jīng)過(guò)多年努力,大毅集團擁有150臺不同功能的雷射機臺,并配合自行研發(fā)制造的能力,隨時(shí)都可為客戶(hù)修改或調整機臺,讓生產(chǎn)產(chǎn)品具更多元的應用范圍,以真正達到產(chǎn)品客制化的目標。
圖2：激光打孔示意圖
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