Aplicarea tehnologiei de sudare cu laser în industria substratului ceramic

În ultimii ani, odată cu dezvoltarea rapidă a ambalajelor electronice, fabricarea semiconductorilor și a dispozitivelor electronice de mare putere, substraturile ceramice au devenit un material esențial în fabricarea electronică de înaltă calitate, datorită conductivității termice excelente, izolației electrice și rezistenței la temperaturi ridicate. Ca o tehnologie de prelucrare avansată cu impact scăzut, cu un nivel ridicat de încălzire, sudarea cu laser se aplică din ce în ce mai mult în industria substratului ceramic, oferind un sprijin semnificativ pentru modernizarea industrială.

Principiul tehnologiei de sudură laser

Sudarea cu laser utilizează un fascicul laser cu densitate mare de energie pentru a acționa pe suprafața materialului, provocând topirea localizată și formarea unei conexiuni. Spre deosebire de tehnicile tradiționale de sudare, sudarea cu laser prezintă o procesare fără contact, o zonă minimă afectată de căldură și un control de înaltă precizie, ceea ce o face în special potrivită pentru ceramica și metalele de sudare. Prin optimizarea parametrilor laser, cum ar fi lungimea de undă, lățimea pulsului și densitatea energetică, rata de absorbție a materialelor ceramice poate fi îmbunătățită eficient, asigurând sudare de înaltă calitate.

Scenarii extinse de aplicare

În prezent, sudarea cu laser este utilizată pe scară largă în industria substratului ceramic, inclusiv ambalaje electronice, fabricarea semiconductorilor, dispozitive electronice de mare putere și senzori. De exemplu, în ambalajul modulului de putere, sudarea cu laser este utilizată pentru a lega ferm straturile de cupru de nitrură de aluminiu (ALN) sau nitrură de siliciu (SI₃n₄) substraturi ceramice, îmbunătățirea conductivității termice și a fiabilității. În plus, produsele de înaltă calitate, cum ar fi senzorii MEMS, dispozitivele cu microunde RF și noile module de alimentare a vehiculelor energetice adoptă din ce în ce mai mult tehnologia de sudare cu laser pentru a îmbunătăți durabilitatea și stabilitatea performanței.

Provocări tehnice și descoperiri

În ciuda numeroaselor avantaje, sudarea cu laser în industria substratului ceramic se confruntă în continuare cu unele provocări. În primul rând, diferența semnificativă a coeficienților de expansiune termică între ceramică și metale poate duce la fisuri sau concentrații de stres la interfața de sudare. Pentru a aborda acest lucru, cercetătorii au introdus materiale de strat de tranziție (cum ar fi titan și molibden) sau căi de sudare optimizate pentru a reduce stresul termic. În al doilea rând, materialele ceramice au o rată de absorbție scăzută a energiei cu laser, ceea ce face dificilă lipirea eficientă cu metodele tradiționale de sudare. Pentru a îmbunătăți calitatea sudării, industria explorează utilizarea laserelor cu lungime de undă scurtă (cum ar fi lasere ultraviolete) sau straturi de absorbție pre-acoperite.

Odată cu progresele tehnologice continue, sudarea cu laser accelerează transformarea industriei substratului ceramic către producția de înaltă calitate. În viitor, tehnologia de sudare cu laser va juca un rol din ce în ce mai important în scenarii de aplicare mai largi, oferind un impuls mai puternic pentru dezvoltarea de înaltă calitate a industriei substratului ceramic.