陶瓷基板具有电绝缘性能优异、导热性高、可靠性高、热膨胀系数小等优点，已成为大功率电子结构技术和互联技术的基础材料。由于陶瓷材料本身具有硬脆的特性，导致其进行通孔、划片的加工难度非常高。传统的机械加工方法费时费力，加工过程中存在应力，容易损坏基材。随着对陶瓷基板加工精度和效率要求的提高，传统机械式加工方式已经不能满足需求。陶瓷基板的切割通常采用激光切割或刀片切割等方式。
图 氧化铝基板，来源：粤科京华
一、陶瓷基板激光切割
1、激光陶瓷基板划片的工作原理
激光加工技术具有非接触性、柔性化、效率高、易实现数字化控制、精度高等优点，成为现今陶瓷加工最理想的手段之一。激光划片又叫划痕切割或控制断裂切割，其机理是激光光束通过导光系统聚焦到陶瓷基板表面，发生放热反应产生高温，烧蚀、融化并气化陶瓷划线区域，在陶瓷表面形成相互衔接的盲孔孔洞（沟槽）。若沿划线区施加应力，由于应力集中，材料很容易准确地沿划片线路折断，完成分片。
图 激光陶瓷划片原理图
2、激光陶瓷基板划片的技术难点
陶瓷激光划片要克服两个技术难题，即“飞溅物”及不定向断裂。
①“飞溅物"堆积将使划线表面毛糙；
②不定向断裂是在划片后受到很小的外力或高温烘烤后出现的无规则断裂或炸裂；
这两种现象都会对厚膜电路的制造带来困难和损失。解决的办法有三个：
①加保护气体；
②在同一频率下，尽量选择较小的激光脉宽进行划片。脉宽越小，峰值功率越大，陶瓷的汽化比例越大，加热时间越短，热影响区越小；
③尽量使光路畅通无阻，使用扩束镜压缩光束的发散角，减小聚焦镜焦平面处的光斑尺寸，同时应尽量使激光束垂直照射到陶瓷加工表面，减小像差，使激光照射能量更加均匀。
激光划片具有划缝细，划缝速度快，断面光滑、不损伤基板等优点。
二、陶瓷基板机械切割
机械划片是使用刀片来物理切割陶瓷基板。划片刀一般由合成树脂、铜、锡、镍等作为结合剂与人造金刚石结合而成。切割时由主轴带动刀片高速旋转获得高刚性，从而去除材料实现切割。
图源：富力天晟
由于刀片具有一定的厚度，要求划片线宽较大。金刚石划片刀能够达到的最小切割线宽为 25~35um。切割不同材质、厚度的基板，需要更换不同的刀具。在旋转砂轮式划片过程中，需要采用去离子水对刀片进行冷却，并带走切割后产生的碎屑。
两种方式各有优势，2024年8月28-30日，陶瓷基板、激光切割设备、机械切割设备企业将参加第六届精密陶瓷暨功率半导体产业链展览会 (同期举办: 热管理材料展) ，并展示相关展品，欢迎行业朋友莅临参观~
2.《96%氧化铝陶瓷基板的激光切割划片及工艺优化》，孙智龙,等.
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2024年8月28日-30日
一、精密陶瓷产业链：
1、陶瓷器件及材料：MLCC、LTCC、HTCC、微波介质陶瓷、压电陶瓷、钛酸钡、碳酸钡、氧化钛、氧化铝、氧化锆、玻璃粉、氮化铝、LTCC介质陶瓷粉体、稀土氧化物、生瓷带等；
2、精密陶瓷：氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化钇、结构陶瓷、高温陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷轴承、陶瓷球、半导体陶瓷（搬运臂、陶瓷劈刀、静电卡盘、蚀刻环……）、3D打印陶瓷、燃料电池（SOFC）隔膜片、穿戴陶瓷、光纤陶瓷插芯、陶瓷套筒、CIM、生物陶瓷等。
3、陶瓷基板及封装外壳：陶瓷封装外壳、DPC、DBC、AMB、HTCC基板、LTCC基板、薄膜电路板、厚膜电路板、陶瓷封装基座、热沉、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化铍、莫来石粉体及基板等；
4、金属材料：银粉、金粉、铜粉、镍粉、焊料（焊片、焊膏）、MLCC用内/外电极浆料、LTCC银浆、金浆、钨钼浆料、铜浆、靶材、无氧铜带、可伐合金、金属冲压件等；
5、助剂：陶瓷和导电浆料用分散剂、黏合剂、增塑剂、絮凝剂、矿化剂、消泡剂、润滑剂、烧结助剂等；
6、设备：
陶瓷加工设备：砂磨机、球磨机、真空脱泡机、三辊机、喷雾造粒机、干压机、流延机、注塑机、3D打印机、模具、干燥设备、研磨机、精雕机、裁片机、激光设备、打孔机、填孔机、丝网印刷机、叠层机、层压机、等静压机、热切机、整平机、排胶炉、烧结炉、钎焊设备、电镀设备、化学镀、喷银机、浸银机、端银机、真空镀膜设备、显影设备、去膜设备、蚀刻机、湿制程设备、等离子清洗、超声波清洗、自动化设备、剥离强度测试仪、AOI检测设备、打标机；
封装测试设备：贴片机、引线键合机、封盖机、平行缝焊封帽、切筋机、钎焊设备、激光调阻机、网络分析仪、热循环测试设备、测厚仪、氦气检漏仪、老化设备、外观检测、超声波扫描显微镜、X-光检测、激光打标、分选设备、测包编带机等；
7、耗材：离型膜、载带（塑料和纸质）、耐火材料、承烧板/匣钵（氧化铝、刚玉莫来石、氮化硼等）、承烧网、发泡胶、研磨耗材（金刚石微粉、研磨液）、精密网版、清洗剂、电镀药水等。
二、热管理产业链：
1、热管理材料：氧化铝、氮化铝、氮化硼、石墨烯、石墨、碳纳米管、空心玻璃微珠、导热粉体、散热基板、热沉（钨铜、钼铜、氮化铝、金刚石等）、铝碳化硅AlSiC、相变材料、导热凝胶、导热界面材料、导热垫片、导热胶带、灌封胶、热管/均热板；
2、散热器件：半导体制冷片（TEC）、IGBT散热器（铜、铝）、大功率晶体管散热器、通信基站散热壳体、液态金属散热器、插针式散热器等;
3、设备：压延机、涂布机、分条机、模切机、复卷机、切片机，CNC设备、压铸/冲压设备、热分析仪器、激光导热仪、导热系数仪、强度试验机、检测设备、自动化等。
三、功率半导体器件封装产业链：
1、材料：碳化硅，陶瓷衬板（DBC、AMB）、封装管壳、键合丝、散热基板（铜、铝碳化硅AlSiC）、导热硅凝胶、环氧灌封胶、焊料（预制焊片）、银膜/银膏、散热器（铜、铝）、功率引出端子（铜端子）、外壳（工程塑料PPS、PBT、高温尼龙）、清洗剂等；
2、设备及配件：真空焊接炉、贴片机、固晶机、引线键合机、X-ray、推拉力测试机、等离子清洗设备、点胶机、丝网印刷机、超声波扫描设备、动静态测试机、点/灌胶机、银烧结设备、垂直固化炉、甲酸真空共晶炉、自动封盖设备、高速插针机、弯折设备、超声波焊接机、视觉检测设备、推拉力测试机、高低温冲击设备、功率循环测试设备、打标机、检验平台、治具等；
展会预定：
扫码添加微信，咨询展会详情
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step1：关注“艾邦陶瓷展”公众号；step2：底部菜单“观众登记”。
专业VIP观众登记：
专业VIP观众福利：免费领取“饮用水+午餐券+展会会刊”
VIP观众范围：功率半导体模块（IGBT/SiC/PIM）、封装测试、MLCC、LTCC、HTCC、电子陶瓷元器件、陶瓷覆铜板（AMB/DBC/DPC）、通讯设备、光通信模块、3C消费电子、汽车电子。VIP观众登记请联系温小姐：18126443075（同微信）
※18岁以下未成年谢绝参观，请勿携带儿童进场！
原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：陶瓷基板切割技术：激光切割&机械切割
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