Применение технологии лазерной сварки в производстве керамических подложек

В последние годы, с быстрым развитием электронной упаковки, производства полупроводников и мощных электронных устройств, керамические подложки стали важным материалом в производстве высококачественной электроники из-за их превосходной теплопроводности, электроизоляции и стойкости к высоким температурам. Как высокоточная, малотемпературная передовая технология обработки, лазерная сварка все чаще применяется в производстве керамических подложек, оказывая значительную поддержку промышленной модернизации.

Принцип технологии лазерной сварки

Лазерная сварка использует лазерный луч высокой плотности энергии для воздействия на поверхность материала, вызывая локальное плавление и образуя соединение. В отличие от традиционных методов сварки, лазерная сварка отличается бесконтактной обработкой, минимальной зоной теплового воздействия и высокоточным управлением, что делает ее особенно подходящей для сварки керамики и металлов. Оптимизируя такие параметры лазера, как длина волны, ширина импульса и плотность энергии, можно эффективно улучшить скорость поглощения керамическими материалами, что гарантирует высококачественную сварку.

Широкие возможности применения

В настоящее время лазерная сварка широко используется в производстве керамических подложек, включая электронную упаковку, производство полупроводников, высокомощных электронных устройств и датчиков. Например, в упаковке силовых модулей лазерная сварка используется для прочного соединения медных слоев с керамическими подложками из нитрида алюминия (AlN) или нитрида кремния (Si₃N₄), что повышает теплопроводность и надежность. Кроме того, такие высококачественные продукты, как датчики MEMS, СВЧ-устройства и силовые модули новых энергетических транспортных средств, все чаще используют технологию лазерной сварки для повышения долговечности и стабильности работы.

Технические проблемы и прорывы

Несмотря на многочисленные преимущества, лазерная сварка в производстве керамических подложек по-прежнему сталкивается с некоторыми проблемами. Во-первых, значительная разница в коэффициентах теплового расширения между керамикой и металлами может привести к трещинам или концентрации напряжений на границе сварки. Чтобы решить эту проблему, исследователи ввели материалы переходного слоя (такие как титан и молибден) или оптимизированные пути сварки для снижения термического напряжения. Во-вторых, керамические материалы имеют низкую скорость поглощения лазерной энергии, что затрудняет эффективное соединение традиционными методами сварки. Для улучшения качества сварки отрасль изучает возможность использования коротковолновых лазеров (например, ультрафиолетовых лазеров) или предварительно нанесенных поглощающих слоев.

Благодаря постоянному технологическому прогрессу лазерная сварка ускоряет трансформацию отрасли керамических подложек в сторону высокотехнологичного производства. В будущем технология лазерной сварки будет играть все более важную роль в более широких сценариях применения, обеспечивая более сильный импульс для высококачественного развития отрасли керамических подложек.