Порядок выполнения работы. Лазерное скрайбирование керамических пластин

Лазерное скрайбирование керамических пластин.

Скрайбирование керамических пластин с нанесенными структурами или без структур производят для деления их на модули вдоль линии надреза. Для ла­зерного скрайбирования пластин из электрокорундовой или бериллиевой ке­рамики применяют СО₂ или ИАГ-лазеры, работающие в импульсном режи­ме с большей частотой следования импульсов.

Скрайбирование с применением СО₂ -лазера заключается в выполнении вдоль линии раздела пластины ряда несквозных отверстий диаметром 75-200 мкм и глубиной 100-200 мкм на расстоянии друг от друга 75-200 мкм, при этом средняя мощность пучка излучения СО₂ -лазера 20-50 Вт и мощность в импульсе 40-150 Вт. Продолжительность импульсов 0,1 - 5 мс, а частота по­вторения от 100 Гц до 1 кГц. Излучение с длиной волны l=10,6 мкм (СО₂-лазер) лучше поглощается керамикой, чем излучение с длиной волны l=1,06 мкм (ИАГ-лазеры), что говорит в пользу применения СО₂ -лазеров. Однако неодимовые и ИАГ-лазеры испускают излучение, которое можно сфокуси­ровать (длина волны в 10 раз меньше), что при большей мощности лазерных импульсов (до 40 кВт) и большей их частоте (до 40-50 кГц) также обеспечи­вает хорошие результаты скрайбирования. И еще одним очень важным пре­имуществом обладают неодимовые и ИАГ-лазеры - возможность использо­вания стеклянных фокусирующих объективов.

При использовании ИАГ-лазеров для скрайбирования керамических пластин получается непрерывный надрез; возможно даже полное разделение пласти­ны из-за большой частоты и большой мощности лазерных импульсов.

Кроме керамики, возможно надрезать методом лазерного скрайбирования пластины из сапфира, стекла и др. диэлектрических материалов.

Исследование процесса лазерного скрайбирования выполняют на установке, содержащей лазер на ИАГ, средняя мощность излучения 5-10 Вт, частота следования импульсов 1-50 кГц, максимальная импульсная мощность 3-10 кВт при длительности импульса 100-600 нс.

1. Включить, лазерную технологическую установку согласно техниче­скому описанию.

2. Для скрайбирования образцов из керамики толщиной 0,5 и 1,0 мм из гра­фика зависимости оптимальной плотности мощности q_{пад. опт} = F (h) приведенного на рис.4, определить значение q _пад., необходимое для скрайбирования на заданную глубину h.

3. Импульсную мощность излучения найти из соотношения

Р_имп = q_{пад. опт}×pd²/4 Вт.

4. Из графика зависимости Р_имп= F (f), приведенного на рис. 5, определить частоту следования импульсов излучения.

5. Оптимальное значение коэффициента наложения определяется из графика зависимости К=F(h), приведенного на рис.5.

6. Значение скорости скрайбирования определяется из выражения

V = d × f × (1-К) см/с.

7. Провести экспериментальные исследо­вания процесса лазерного скрайбирования для керамики толщиной 0,5 и 1,0 мм.

8. Результаты эксперимента по лазерному скрайбированию керамики занести в табл. 1.

9. Составить отчет о проделанной работе.

Таблица 1.

Режимы лазерного скрайбирования керамических пластин.

Контрольные вопросы.

1. Метод лазерного скрайбирования. Преимущества по сравнению с другими методами резки металлов.

2. Лазерное скрайбирование полупроводниковых материалов и керамики.

3. Зависимость скорости и глубины скрайбирования от частоты следования импульсов и мощности лазерного излучения.

4. Скрайбирование диэлектрических материалов с применением СО₂ - лазера и лазера на ИАГ.

5. Недостатки лазерного скрайбирования.

Литература.

1. К.Ц. Браславский и др. Выбор оптимальных режимов лазерного скрайбирования. - Электронная промышленность, 1976,№1, с.31-34.

2. Б.С. Борисов и др. Исследование напряжений, возникающих в кремнии при скрайбировании. - "Электронная техника", сер. 6, 1970, вып.4.

3. Г.А. Мачулка Лазерная обработка стекла. - М.: Советское радио, 1979.

4. Лазеры в технологии. Под ред. М.Ф. Стельмаха - М.:Энергия,4, 1975.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7.

Дата добавления: 2014-12-26