CN103028848A

CN103028848A - 一种使用激光加工介质基片的方法

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Publication number: CN103028848A
Application number: CN2012105192935A
Authority: CN
Inventors: 曹乾涛; 马子腾
Original assignee: CETC 41 Institute
Current assignee: CETC 41 Institute
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: CN103028848B

Abstract

本发明提出了一种使用激光加工介质基片的方法，解决了现有的介质基片激光加工技术面临保护涂层去除工艺复杂、成本较高、去除溶剂不环保，以及对操作人员身体健康造成危害的问题。一种使用激光加工介质基片的方法，包括以下步骤：步骤（a），在介质基片上形成聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层；步骤（b），激光加工所述介质基片；步骤（c），激光加工完成后，使用溶剂去除所述介质基片上的聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层。本发明的有益效果是：容易在介质基片表面形成一保护涂层，保护涂层能用绿色环保的溶剂快速溶解去除。

Description

一种使用激光加工介质基片的方法

技术领域

本发明涉及激光加工领域，特别涉及一种使用激光加工介质基片的方法。

背景技术

激光加工是激光产业的重要应用，与常规的机械加工相比，激光加工更精密、更准确、更迅速。该技术利用激光束与物质相互作用的特性，能对包括金属与非金属的几乎各种材料进行加工，涉及到了打孔、切割、焊接、打标、热处理、成型等多种加工工艺。激光独一无二的特性使之成为微细加工的理想工具，广泛应用于微电子、微机械和微光学加工三大领域。

陶瓷、蓝宝石等微波硬介质基片激光加工工艺，主要表现为激光加工通孔，是将激光束照射到基片表面，用激光束的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。虽然激光加工是无接触式加工，然而高能量密度的激光束打入介质基片时，基片表面的微孔周边由于熔化材料的堆积而形成瘤状结构，而且熔化的材料可能从孔内溅射出而在基片表面沉积形成微粒，影响基片表面的光洁度。因此，陶瓷、蓝宝石等微波硬介质基片激光打孔时受外界因素产生的不良影响较大，对基片表面加工容易产生缺陷，需要在介质基片激光打孔操作前在基片表面增加一保护层。

在关于使用激光在基片上打孔的保护层涂覆工艺方面，台湾专利公告第400555号揭示了一种采用氧化硅或氮化硅用作陶瓷表面保护层的设计，形成上述材料的保护层一般通过化学气相沉积（CVD）工艺实现。专利公开号1579697A提出一种激光加工方法，该方法首先在陶瓷表面形成一保护层，该保护层是覆盖于陶瓷表面的聚酰亚胺层，再利用激光进行打孔等作业，之后用丙酮或酚类溶剂将该聚酰亚胺层去除。专利申请号201110090343.8提出一种基于覆铜板的激光辅助选取微去除铜膜方法，该方法在覆铜板上激光加工图形时涂覆的保护层为漆、耐蚀油墨、硅胶、有机颜料，去除方法是用超声波清洗、激光扫描、有机溶剂或脱模剂去除。

台湾专利公告第400555号公布的激光加工方法，在化学气相沉积过程中会产生一些包括具有毒性、腐蚀性、爆炸性、自燃性、助燃性等特征的气体，因而该过程具有一定的危险性及污染性，且化学气相沉积设备昂贵。而且，当去除该氧化硅或氮化硅保护层时，需要通过湿法刻蚀过程，然而刻蚀氧化硅或氮化硅的化学溶液包含具有强腐蚀性的酸性溶液，会产生一些有毒及腐蚀性的废液，且需要专用的刻蚀设备。

专利公开号1579697A公布的激光加工方法，虽然该方法简单易行，而且聚酰亚胺保护层的去除仅靠溶剂的溶解而无化学反应发生，但是所用有机溶剂为甲酚和丙酮，无法满足绿色环保的要求，会对人体健康造成重大伤害。因为甲酚有毒，并有类似苯酚的臭气并微带焦臭；丙酮虽然对人体没有特殊的毒性，但是易挥发，有刺激性气味，吸入后可引起头痛、支气管炎等症状。再者，聚酰亚胺批量使用时成本也比较高。

专利申请号201110090343.8提出的基于覆铜板的激光辅助选取微去除铜膜方法，在覆铜板上涂覆的保护层为漆、耐蚀油墨、硅胶、有机颜料，使用激光扫描去除时会有不同程度地刻蚀保护层下面的介质基体，影响其表面形貌。该方法使用有机溶剂或脱模剂虽然能溶解去除保护层，但是不满足绿色环保的要求，需在通风橱内进行操作，也会对人体健康造成伤害。而且该方法使用超声波清洗去除保护层而非水溶解去除，存在保护层去除效率低的不足。

现有介质基片激光加工技术面临保护涂层去除工艺复杂、成本较高、去除溶剂不环保，以及对操作人员身体健康造成危害的问题。

发明内容

本发明提出一种使用激光加工介质基片的方法，解决了现有的介质基片激光加工技术面临保护涂层去除工艺复杂、成本较高、去除溶剂不环保，以及对操作人员身体健康造成危害的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种使用激光加工介质基片的方法，包括以下步骤：步骤（a），在介质基片上形成聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层；步骤（b），激光加工所述介质基片；步骤（c），激光加工完成后，使用溶剂去除所述介质基片上的聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层。

可选地，所述在介质基片上形成聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层的步骤具体为：先在所述介质基片上形成一层聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶湿膜；然后将所述湿膜干燥处理。

可选地，在所述介质基片上形成一层聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶湿膜的方法具体为：沉浸法或旋转涂布法。

可选地，所述将聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶湿膜干燥处理的步骤具体为：在80℃烘箱内加热5分钟或者在25℃下大气中放置30分钟。

可选地，所述聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶为DM-I型封网胶，包括聚乙烯醇50-70%，聚醋酸乙烯酯10-20%，水20-30%。

可选地，所述聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层的厚度范围为：0.5μm~50μm。

可选地，所述激光加工所述介质基片的步骤中，所述激光为Nd：YAG激光或CO₂激光。

可选地，所述去除聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层的溶剂为去离子水。

可选地，所述介质基片材料为纯度99.6%以上的氧化铝基片或纯度98%的氮化铝基片或蓝宝石基片，所述介质基片的厚度范围为：0.1mm~0.65mm。

本发明的有益效果是：

（1）容易在介质基片表面形成一保护涂层；

（2）保护涂层能用绿色环保的溶剂快速溶解去除。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种使用激光加工介质基片的方法流程图；

图2为本发明一种使用激光加工介质基片的方法的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一种使用激光加工介质基片的方法流程图。

如图1所示，本发明的一种使用激光加工介质基片的方法，包括以下步骤：

步骤（a），在介质基片上形成聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层；

步骤（b），激光加工所述介质基片；

步骤（c），激光加工完成后，使用溶剂去除所述介质基片上的聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层。

上述步骤（a）、步骤（b）和步骤（c）中，所述介质基片材料可以为纯度99.6%以上的氧化铝基片或纯度98%的氮化铝基片或蓝宝石基片，所述介质基片的厚度范围为：0.1mm~0.65mm。

优选地，步骤（a）中，所述聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层的形成方法具体为：先采用沉浸法或旋转涂布法在介质基片上形成一层聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶湿膜，然后将所述湿膜在80℃烘箱内加热5分钟或者在25℃下大气中放置30分钟干燥处理。所述聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶可以为DM-I型封网胶，其组成成分包含聚乙烯醇50-70%，聚醋酸乙烯酯10-20%，水20-30%。所述聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层的厚度范围为0.5μm~50μm。

优选地，步骤（b）中，所述激光为Nd：YAG激光或CO₂激光，实现对涂覆了保护层的介质基片进行圆形通孔、方形通孔或其它外形尺寸的加工，而对介质基片上不需要加工的表面部位进行保护。

优选地，步骤（c）中，去除所述聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层的溶剂为去离子水。

基于图1中的本发明的一种使用激光加工介质基片的方法流程图，以下结合具体的实施例对本发明作进一步详细说明。

本实施例中，采用旋转涂布DM-I型封网胶的方法在介质基片上形成聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层，进而实现使用激光在介质基片上加工圆形通孔的制作。

如图2所示，首先，提供一介质基片20，材料为纯度99.6%以上的氧化铝陶瓷，平面尺寸为50.8mm×50.8mm，厚度为0.635mm。

然后，在介质基片20上形成DM-I型封网胶层60，厚度为5μm，该DM-I型封网胶层60的形成方法，具体包括：先采用旋转涂布法在介质基片20上形成一层DM-I型封网胶湿膜，然后将该湿膜在25℃下大气环境中放置30分钟，干燥成DM-I型封网胶层60，使其较牢固地附着在介质基片20上，然后准备使用激光加工圆形通孔40。

接下来，使用一台Nd：YAG激光机10在介质基片20上进行打孔，激光束首先将DM-I型封网胶层60熔化及气化，之后将DM-I型封网胶层60下面的介质基片20熔化及气化，形成圆形通孔40，该介质基片20的熔化材料向圆形通孔40周围散射至DM-I型封网胶层60表面形成微粒50。

圆形通孔40经激光加工完成后，使用溶剂去除介质基片20上的DM-I型封网胶层60，具体包括：将激光加工完圆形通孔40的介质基片20放入盛有去离子水的烧杯中，并伴有超声波处理1分钟，使用去离子水即可快速将该DM-I型封网胶层60溶解去除干净，该DM-I型封网胶层60上的微粒50也被同时去除，即可得到表面无微粒50等缺陷的介质基片20。

本发明的一种使用激光加工介质基片的方法，由于有聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶涂层（如DM-I型封网胶层）的保护作用，激光加工时产生的微粒及外界灰尘等会沉积于保护层表面，而不会沉积于介质基片表面，待将该保护层用去离子水快速溶解去除后，可得到优良的介质基片表面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种使用激光加工介质基片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（b），激光加工所述介质基片；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在介质基片上形成聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层的步骤具体为：

先在所述介质基片上形成一层聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶湿膜；

然后将所述湿膜干燥处理。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述介质基片上形成一层聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶湿膜的方法具体为：沉浸法或旋转涂布法。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶湿膜干燥处理的步骤具体为：在80℃烘箱内加热5分钟或者在25℃下大气中放置30分钟。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶为DM-I型封网胶，包括聚乙烯醇50-70%，聚醋酸乙烯酯10-20%，水20-30%。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层的厚度范围为：0.5μm~50μm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光加工所述介质基片的步骤中，所述激光为Nd：YAG激光或CO₂激光。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯体系水溶胶保护层的溶剂为去离子水。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质基片材料为纯度99.6%以上的氧化铝基片或纯度98%的氮化铝基片或蓝宝石基片，所述介质基片的厚度范围为：0.1mm~0.65mm。