激光技術被廣泛應用於(yu) 電子工業(ye) 中加工氧化鋁和氮化鋁陶瓷基板，迄今有30多年的曆史。為(wei) 了將陶瓷基板分為(wei) 獨立部分，可使用激光刻劃（打鑽）一係列局部（未通）高公差孔洞。這些孔洞大約深入基板三分之一，生成後期破裂的優(you) 先斷層線。使用其它技術，也可以在基板上加工通路、槽孔、確定形貌和精細圖案。

       由於(yu) 常用陶瓷具有吸收的特性，CO2 激光器已經成為(wei) 激光器的選擇。脈衝(chong) CO2 激光器光束的能量在陶瓷表麵被吸收，因此產(chan) 生局部加熱、熔化和汽化。圖2顯現出氧化鋁內(nei) 0.0045英寸劃線的頂視圖，表明在使用相對較長脈衝(chong) 期間（大約 75-300m，視厚度而定），在高斯光束能量分布圖中的低能量邊緣之下，因局部熔化造成的熱影響區域(HAZ)。

       多年以來，CO2 激光器以長時間班次工作時，在氣體(ti) 和能量方麵將消耗大量資源，還要求製定維護計劃。另外，典型用於(yu) 這種應用的脈衝(chong) 參數意味著密封管CO2 激光器技術不太合適。整體(ti) 來說，在經過多年大量改進時，CO2 激光器在可靠性和維護問題方麵仍然位於(yu) 其它技術之後。在維護期間，這些激光器的光束質量還是易於(yu) 變化；可以達到的最小光點大小也易於(yu) 受到長波影響。單獨來講，陶瓷的激光器光束吸收特性使這種技術影響該市場領域很長時間。

   
    新劃線技術

    以前試圖將Nd:YAG激光器應用於(yu) 劃線工藝中沒有成功，因為(wei) 1.064 μm的吸收太弱；沒有足夠能量沉積在表麵層產(chan) 生需要的效果。為(wei) 此，Synchron Laser Service公司（位於(yu) 美國密執安州South Lyon）開發了表麵處理技術，以在更短波長範圍內(nei) 加強陶瓷對激光器光線的吸收。這種工藝快速並微微浸入陶瓷表麵並在足夠短的距離加強近紅外激光器脈衝(chong) 的沉積能量，以產(chan) 生必要的熔化和汽化。將這種正在申請專(zhuan) 利的表麵處理技術和SPI Lasers（位於(yu) 英國Southampton）的光纖激光器技術相組合，其實現的工藝性能遠遠超出使用CO2 激光器所能達到的工藝性能（圖3）。

    表麵處理大大加強了光纖激光器光束融入到陶瓷頂部表麵之內(nei) ，以開始打鑽過程。激光器脈衝(chong) 與(yu) 材料表麵之間相互作用的加強動力，結合了確保表麵光點大小持續一致的定製高解析度光束傳(chuan) 遞係統，這意味著現在可以在陶瓷基板實現更小的形貌（圖4）。Synchron也考慮了一些現有其它激光器技術，希望可以加工甚至更精細的劃線；但結論是：沒有一種技術能以其獨特方式達到目標速度，在一些情況下至少要慢10倍。

 與(yu) CO2 激光器相比，光纖激光器展示出更佳的一致性和可靠性，可以加工更精細的形貌，包括破裂之後邊緣質量提高三倍以上（圖3和圖4）。圖5進一步展示了可以達到的邊緣質量，在此描述切割箭頭形狀產(chan) 生的原邊緣。重要的是，新工藝甚至可以達到采用CO2 激光器時無法實現的生產(chan) 速度。

    在0.0150英寸厚的氧化鋁基板上，劃線速度現在每分鍾超過1300英寸，大約是CO2 激光器的兩(liang) 倍（都深入30%）；但機加工速度至少是平均值，在大多數情況下速度超過CO2 激光器。根據Synchron的情況，是由於(yu) 采用移動控製係統而非激光器，才導致產(chan) 量受限。

    可以采用這種時新的方式加工氧化鋁和氮化鋁陶瓷。采用氧化鋁時，工藝限製於(yu) 最多達到大約0.060英寸的基板厚度，雖然在更長時間需要加工條件嚴(yan) 苛應用中的的更厚材料。更厚的基板也可以提供更多散熱，例如對於(yu) 高亮度LED應用中的情況。

    氮化鋁陶瓷一般比氧化鋁更難加工，因為(wei) 熱傳(chuan) 導性更好，因此加工要求具有成比例的更大功率。另一方麵，可以達到更精細的形貌，因為(wei) 隻有光束的最高密度部分才能產(chan) 生需要的工藝，而材料的高導熱性最低程度降低了光束能量分布圖兩(liang) 側(ce) 的HAZ。使用這種新方法的初步結果優(you) 良，采用這種材料的工藝仍然可以微調。
      

    工藝改進

    光纖激光器可以提供一係列獨特的性能，應用於(yu) 廣泛的材料加工。例如，可靠的高斯光束分布圖（TEM00）對於(yu) 表麵達到和維護持續一致的光點大小十分重要。光纖激光器在這一方麵表現良好，所有輸出功率展示出特別優(you) 質的光束分布，因此允許工作距離大（獨立）。另一種優(you) 點是小光點尺寸和優(you) 質光束轉換為(wei) 焦點的高亮度光，實現可靠加工，精確度高，HAZ最小。

    光纖激光器能通過以下幾種方式共同實現最大程度的降低運營成本：降低維護成本、沒有對準或校準要求、更長正常運行時間以及在更高產(chan) 量時提高生產(chan) 質量。光纖激光器結構緊湊，結實耐用，因此適合最具挑戰的工業(ye) 環境。

    Synchron的專(zhuan) 有技術突破了工業(ye) 中技術進步的新領域，即在消費電子產(chan) 品生產(chan) 中不能匹配其它材料的加工。行業(ye) 巨頭相對較少，一方麵競爭(zheng) 成本高，另一方麵還需要對客戶需求保持靈活變化，麵對這種境況，任何工藝進步都可能導致贏得重要市場。

    組合光纖激光器和專(zhuan) 有表麵修改工藝實現的形貌尺寸降低，為(wei) 電子產(chan) 品級陶瓷加工更精細劃線開啟了大門，每月產(chan) 量通常超過1000萬(wan) 件，輕鬆滿足蜂窩式電話和音樂(le) 播放器以及用於(yu) 背光和汽車應用的高密度LED的大規模消費電子產(chan) 品的生產(chan) 需要。事實上，一些工業(ye) 正在要求陶瓷基板孔洞＜0.003英寸，精確度優(you) 於(yu) 0.0005英寸，采用CO2 激光器不容易達到這種解析度，但是Synchron的新方法已經在大規模生產(chan) 中達到這種水平（圖6）。

    表麵處理可以采用噴塗、浸入或輥壓，不需要大量烘幹時間。應用陶瓷表麵處理不會(hui) 增加其它工藝步驟，因為(wei) 一些類型的塗布步驟（通常是防飛濺層）對於(yu) 已經建立的CO2 加工工藝比較常見。另外，新工藝產(chan) 生的殘餘(yu) 物活性更低，數量更少，隻會(hui) 消除飛濺問題。

    以更高速度加工陶瓷基板更精細的形貌，在設計、性能和成本方麵為(wei) 電子工業(ye) 帶來了優(you) 點。光纖激光器可以幫助在可行的競爭(zheng) 要求的重要標準之中達到更好平衡：通常是有效光學性能、工藝靈活性、高產(chan) 量、長時間係統正常運行以及可靠性。對於(yu) Synchron的情況，光纖激光器有助於(yu) 確保達到以前無法實現的陶瓷加工性能水平。