Zastosowanie technologii spawania laserowego w branży podłoża ceramicznego

W ostatnich latach, wraz z szybkim rozwojem opakowań elektronicznych, produkcji półprzewodników i urządzeń elektronicznych o dużej mocy, podłoża ceramiczne stały się niezbędnym materiałem w wysokiej klasy produkcji elektronicznej ze względu na ich doskonałą przewodność cieplną, izolację elektryczną i oporność w wysokiej temperaturze. Jako bardzo precyzyjna, zaawansowana technologia przetwarzania o niskim uderzeniu, spawanie laserowe jest coraz częściej stosowane w branży podłoża ceramicznego, zapewniając znaczące wsparcie dla modernizacji przemysłowej.

Zasada technologii spawania laserowego

Spawanie laserowe wykorzystuje wiązkę laserową o wysokiej energii, aby działać na powierzchni materiału, powodując zlokalizowane topnienie i tworząc połączenie. W przeciwieństwie do tradycyjnych technik spawania, laserowe spawanie ma przetwarzanie bezkontaktowe, minimalną strefę dotkniętą ciepłem i wysoką kontrolę, co czyni ją szczególnie odpowiednią do ceramiki spawalniczej i metali. Dzięki optymalizacji parametrów laserowych, takich jak długość fali, szerokość impulsu i gęstość energii, szybkość absorpcji materiałów ceramicznych można skutecznie ulepszyć, zapewniając wysokiej jakości spawanie.

Rozległe scenariusze aplikacji

Obecnie spawanie laserowe jest szeroko stosowane w ceramicznym przemyśle podłoża, w tym opakowanie elektroniczne, produkcję półprzewodników, urządzenia elektroniczne o dużej mocy i czujniki. Na przykład w opakowaniu modułu zasilania spawanie laserowe jest stosowane do mocnego wiązania warstw miedzi z azotkiem aluminiowym (ALN) lub azotkiem krzemowym (SI₃N₄), zwiększając przewodność cieplną i niezawodność. Ponadto produkty wysokiej klasy, takie jak czujniki MEMS, urządzenia mikrofalowe RF i nowe moduły energetyczne pojazdu energetycznego, coraz częściej przyjmują technologię spawania laserowego w celu poprawy trwałości i stabilności wydajności.

Wyzwania techniczne i przełom

Pomimo licznych zalet spawanie laserowe w branży podłoża ceramicznego nadal stoi przed pewnymi wyzwaniami. Po pierwsze, znacząca różnica we współczynnikach rozszerzalności cieplnej między ceramiką a metalem może prowadzić do pęknięć lub stężenia naprężenia na interfejsie spawalniczym. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy wprowadzili materiały warstw przejściowych (takie jak tytan i molibden) lub zoptymalizowały ścieżki spawalnicze w celu zmniejszenia stresu termicznego. Po drugie, materiały ceramiczne mają niską szybkość wchłaniania energii laserowej, co utrudnia skuteczne wiązanie z tradycyjnymi metodami spawania. Aby poprawić jakość spawania, przemysł bada stosowanie laserów długości krótkiej fali (takich jak lasery ultrafioletowe) lub wstępnie powleczone warstwy absorpcji.

Dzięki ciągłym postępom technologicznym spawanie laserowe przyspiesza transformację ceramicznego przemysłu podłoża w kierunku produkcji wysokiej klasy. W przyszłości technologia spawania laserowego będzie odgrywać coraz ważniejszą rolę w szerszych scenariuszach aplikacji, zapewniając silniejszy pęd w celu rozwinięcia wysokiej jakości branży podłoża ceramicznego.