แอปพลิเคชั่นเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรมสารตั้งต้นเซรามิก

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์การผลิตเซมิคอนดักเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูงพื้นผิวเซรามิกได้กลายเป็นวัสดุสำคัญในการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ระดับสูงเนื่องจากการนำความร้อนที่ยอดเยี่ยมฉนวนไฟฟ้าและความต้านทานอุณหภูมิสูง ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีการประมวลผลขั้นสูงที่มีความร้อนสูงและมีความร้อนต่ำ

หลักการของเทคโนโลยีการเชื่อมเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นสูงเพื่อทำหน้าที่บนพื้นผิววัสดุทำให้เกิดการหลอมเหลวและการเชื่อมต่อที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น ซึ่งแตกต่างจากเทคนิคการเชื่อมแบบดั้งเดิมการเชื่อมด้วยเลเซอร์มีการประมวลผลแบบไม่สัมผัสโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุดและการควบคุมที่มีความแม่นยำสูงทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเซรามิกการเชื่อมและโลหะ โดยการเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์เลเซอร์เช่นความยาวคลื่นความกว้างพัลส์และความหนาแน่นของพลังงานอัตราการดูดซับของวัสดุเซรามิกสามารถปรับปรุงได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมคุณภาพสูง

สถานการณ์แอปพลิเคชันที่กว้างขวาง

ปัจจุบันการเชื่อมด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสารตั้งต้นเซรามิกรวมถึงบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์การผลิตเซมิคอนดักเตอร์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูงและเซ็นเซอร์ ตัวอย่างเช่นในบรรจุภัณฑ์โมดูลพลังงานการเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้เพื่อยึดชั้นทองแดงที่ยึดติดกับอลูมิเนียมไนไตรด์ (ALN) หรือซิลิกอนไนไตรด์ (Si₃n₄) พื้นผิวเซรามิกเพิ่มค่าการนำความร้อนและความน่าเชื่อถือ นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์ระดับสูงเช่นเซ็นเซอร์ MEMS อุปกรณ์ไมโครเวฟ RF และโมดูลพลังงานยานพาหนะพลังงานใหม่กำลังใช้เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์มากขึ้นเพื่อปรับปรุงความทนทานและความเสถียรของประสิทธิภาพ

ความท้าทายทางเทคนิคและความก้าวหน้า

แม้จะมีข้อได้เปรียบมากมายการเชื่อมด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรมสารตั้งต้นเซรามิกยังคงเผชิญกับความท้าทายบางอย่าง ประการแรกความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนระหว่างเซรามิกและโลหะสามารถนำไปสู่รอยแตกหรือความเข้มข้นของความเครียดที่ส่วนต่อประสานการเชื่อม เพื่อแก้ไขปัญหานี้นักวิจัยได้แนะนำวัสดุการเปลี่ยนเลเยอร์ (เช่นไทเทเนียมและโมลิบดีนัม) หรือเส้นทางการเชื่อมที่ดีที่สุดเพื่อลดความเครียดจากความร้อน ประการที่สองวัสดุเซรามิกมีอัตราการดูดซึมต่ำของพลังงานเลเซอร์ทำให้การยึดติดที่มีประสิทธิภาพยากด้วยวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิม เพื่อปรับปรุงคุณภาพการเชื่อมอุตสาหกรรมกำลังสำรวจการใช้เลเซอร์ความยาวคลื่นสั้น (เช่นเลเซอร์อัลตราไวโอเลต) หรือเลเยอร์การดูดซับที่เคลือบล่วงหน้า

ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังเร่งการเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรมสารตั้งต้นเซรามิกไปสู่การผลิตระดับสูง ในอนาคตเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์จะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในสถานการณ์แอพพลิเคชั่นที่กว้างขึ้นซึ่งเป็นแรงผลักดันที่แข็งแกร่งขึ้นสำหรับการพัฒนาคุณภาพสูงของอุตสาหกรรมสารตั้งต้นเซรามิก