LED散熱陶瓷——雷射鉆孔技術(shù)分析

　　而散熱陶瓷就工藝分類可分為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(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)低、機(jī)械強(qiáng)度與絕緣特性都不佳,最重要的是生胚經(jīng)燒結(jié)后會有收縮的問題,導(dǎo)致尺寸準(zhǔn)確度問題尚待突破。所以較為精細(xì)的線路多改用HTCC陶瓷,此陶瓷使用1300~1600℃的高溫?zé)Y(jié)而成,使其具有比LTCC陶瓷較優(yōu)越的機(jī)械特性,進(jìn)一步在基板表面進(jìn)行鉆孔定位而沒有尺寸精度的問題。

　　但由于陶瓷極為優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度特性,以傳統(tǒng)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,會因此方式以機(jī)械力進(jìn)行切削,不但會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(yīng)用。雷射不但具有精準(zhǔn)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、脆度及熔點等限制,因此雷射技術(shù)被大量導(dǎo)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年就由愛因思坦所推導(dǎo)出來,直到1960年才由梅曼(Theodore Malman)以人造紅寶石產(chǎn)生受激放射光,稱之為雷射(LASER, Light Amplification by Stimulated Emi ssions of Radiation),也就是受刺激放射強(qiáng)化的輻射光源。

　　圖1 ：激光 主題機(jī)構(gòu)示意圖

　　雷射主要結(jié)構(gòu)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(yīng)給予活性介質(zhì)能量,介質(zhì)會吸收特定波長能量從基態(tài)提升到受激態(tài),不穩(wěn)定的受激態(tài)會再降階回到基態(tài),此時會釋放出光子 產(chǎn)生特定波長的光,當(dāng)這些光會在共振腔內(nèi)的兩面反射鏡中進(jìn)行反射,當(dāng)所有的光都符合2L=nλ條件時,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,會經(jīng)由透鏡聚焦在目標(biāo)物上加熱汽化,進(jìn)行切割打孔的目的。因此,進(jìn)行雷射鉆孔時可藉由提高雷射功率或選用波長較易被材料吸收的雷射進(jìn)行工藝,在有效的聚焦范圍內(nèi)進(jìn)行工藝,可有效提升切割深度并減少工藝時間,完成快速量產(chǎn)的目的。

　　早在1989年,大毅科技就開始導(dǎo)入雷射機(jī)臺進(jìn)行電阻的修阻(Laser Trimming),并持續(xù)的引進(jìn)雷射畫線機(jī)(Laser Scribing)切割陶瓷板,經(jīng)過多年經(jīng)驗累積于2005年開始自行研發(fā)雷射機(jī),于2009年正式研發(fā)出雷射鉆孔機(jī)(Laser drilling)進(jìn)行散熱陶瓷孔位成形,成功導(dǎo)入散熱陶瓷的工藝。經(jīng)過多年努力,大毅集團(tuán)擁有150臺不同功能的雷射機(jī)臺,并配合自行研發(fā)制造的能力,隨時都可為客戶修改或調(diào)整機(jī)臺,讓生產(chǎn)產(chǎn)品具更多元的應(yīng)用范圍,以真正達(dá)到產(chǎn)品客制化的目標(biāo)。

　　圖2：激光打孔示意圖