[發明專利]一種用于CO2激光引導光纖加工氧化鋁陶瓷的加工方法

在審

• 申請號: 201811330879.0
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109396661A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 孫泉;賀賢漢;王彬;戴洪興
• 申請（專利權）人: 上海申和熱磁電子有限公司;江蘇富樂德半導體科技有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/402;B23K26/70
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 顧蘭芳

本發明涉及半導體加工技術領域。一種用于CO₂激光引導光纖加工氧化鋁陶瓷的加工方法，包括如下步驟：步驟一，用CO₂激光器在氧化鋁陶瓷上預切割，在氧化鋁陶瓷上形成預切割縫；步驟二，當預切割后，氧化鋁陶瓷表面形成孔洞和發黑痕跡后，通過光纖激光器進行后切割；后切割時，光纖激光器沿預切割縫重復切割。本發明降低切割時材料熱應力及跳線不良,從而減少陶瓷板裂紋、斷裂不良及切割時的破損不良,提高產品良率。

技術領域

本發明涉及半導體加工技術領域，具體涉及氧化鋁陶瓷的加工方法。

背景技術

激光加工技術憑借其無接觸、適于復雜加工等特點，現廣泛用于陶瓷、金屬等材料的加工。目前DBC覆銅陶瓷基板的氧化鋁陶瓷板的劃線、打孔、倒角等加工基本用CO₂激光或光纖激光來完成，但在實際應用中仍碰到不少問題：

1.CO₂激光屬于紅外波段激光，主要依靠光熱作用使材料發生熔化、汽化等來實現材料的去除。但在去除材料的同時對材料的加工處周邊區域的熱影響較大：聚焦光斑直徑大、熱量集中導致熱應力增大，使陶瓷材料容易產生裂紋甚至斷裂，造成產品報廢。同時CO₂激光光路較為復雜，反射鏡、擴束鏡等零部件調試難度大，維護成本亦高。

2.光纖激光雖然聚焦光斑直徑小、激光熱影響區域小，對加工的材料損傷小，但由于波長段、白色且光滑的陶瓷表面對光纖激光反射率比較高(不易吸收激光)，切割時會產生跳線現象(切割線不連續)，造成產品切割后掰成小片時容易產生破損。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種用于CO₂激光引導光纖加工氧化鋁陶瓷的加工方法，以解決上述至少一個技術問題。

本發明的技術方案是：一種用于CO₂激光引導光纖加工氧化鋁陶瓷的加工方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，用CO₂激光器在氧化鋁陶瓷上預切割，在氧化鋁陶瓷上形成預切割縫；

步驟二，當預切割后，氧化鋁陶瓷表面形成孔洞和發黑痕跡后，通過光纖激光器進行后切割；

后切割時，光纖激光器沿預切割縫重復切割。

本專利采用CO₂激光引導和光纖激光兩種加工組合進行切割，先使用CO₂激光對陶瓷板表面進行較淺深度的預切割，再沿原切縫用光纖激光進行第二次切割，切割到所需的深度。

用CO₂激光器發出的激光預切割時，降低其輸出功率，這樣可減小聚焦光斑直徑和陶瓷表面切割深度，降低材料熱應力，減少對材料內部的損傷，從而減少陶瓷板裂紋、斷裂不良。

經過CO₂激光預切割氧化鋁陶瓷表面會形成孔洞和發黑痕跡，而黑體吸收效應以及表面性質的變化導致陶瓷材料對光纖激光吸收率迅速增大，可保證光纖切割時切割線連續性，不出現跳線不良。同時此時光纖激光可以較低的輸出功率即可達到所需的切割深度，產品切割后掰成小片時不易產生破損。

本發明降低切割時材料熱應力及跳線不良,從而減少陶瓷板裂紋、斷裂不良及切割時的破損不良,提高產品良率。

所述CO₂激光器發射出的激光的光斑直徑為8微米-15微米。

所述預切割縫的深度為氧化鋁陶瓷厚度的15％～25％。

所述光纖激光器發射出的激光的光斑直徑為3微米-8微米。

所述光纖激光器對氧化鋁陶瓷的切割深度為氧化鋁陶瓷厚度的30％～60％。

所述氧化鋁陶瓷為DBC覆銅陶瓷基板中的陶瓷板。