CN116875087A - 一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用及加工方法，涉及陶瓷基板激光加工技术领域。本发明通过将含有特定无机粉体、金属粉末和粘结剂的无机混合物应用于陶瓷基板的激光加工工艺中，提高激光切割效果，减少熔渣产生，同时，由于熔渣优先跟无机混合物结合，无机混合物能够吸收熔渣中的能量，进一步防止熔渣与基板表面接触，避免熔渣与基板烧结在一起，极大地减少了激光加工后的熔渣的残留，避免堵孔或基板表面不平整。此外，无机混合物与基板的结合属于物理结合，后续通过常规打磨、清洗即可去除无机混合物形成的无机涂层，从而清除熔渣，得到满足金属化的需求的基板。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷基板激光加工技术领域，更具体地，涉及一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用及加工方法。
背景技术
陶瓷基板包括氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板、氮化硅陶瓷基板、ZTA陶瓷基板等，其激光加工均存在熔渣，当高功率密度的激光束照射到待加工陶瓷表面时，陶瓷表面待切割部位在极短时间内发生熔化或汽化，通过辅助气体将熔化或汽化之后的熔渣吹除，部分未能及时吹除的熔渣重新凝固，牢固地附着在切割口及两侧形成熔凝层，造成陶瓷表面的不平整或者熔渣堵孔等缺陷，严重影响切割的质量以及成品的使用效果。激光加工之后通常是通过打磨、清洗手段去除熔渣，但熔渣和陶瓷基材的成分相同，激光产生的能量足以让熔渣跟陶瓷基材产生烧结现象，后续打磨和清洗手段很难彻底去除熔渣。
现有技术公开了一种陶瓷基板的划线方法，通过在陶瓷基板表面涂覆一层聚氯乙烯胶层再进行激光划线，该聚氯乙烯胶层对光具有吸收作用，能够在一定程度上减少熔渣，并降低熔渣去除的难度，但是聚氯乙烯在激光加工过程中产生的温度条件下，可能会出现软化或熔融现象，不利于熔渣的减少或后续的去除，且难以提升激光切割效果，对于减少熔渣产生、降低熔渣去除难度的效果依旧有待提高。
发明内容
本发明为了克服现有基板激光加工过程中激光切割效果较差、产生的熔渣较多且难以去除的缺陷和不足，提供一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，通过将含有特定无机粉体、金属粉末和粘结剂的无机混合物应用于陶瓷基板的激光加工工艺中，提升激光切割效果，避免熔渣的残留造成堵孔或基板表面不平整，同时在后续通过去除无机混合物能够清除熔渣。
本发明的另一目的在于提供一种陶瓷基板的激光加工方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，所述无机混合物包括粘结剂、无机粉体和金属粉末，所述无机粉体为氧化铝、氧化锆、氮化硼、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化镁中的一种或几种；
所述粘结剂为羧甲基纤维素钠(CMC)、聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、胶水中的至少一种；
所述金属粉末为铝、镁、锆、钛、锡的至少一种；
所述无机粉体的熔点比基板的熔点高出至少15％。
其中需要说明的是：
本发明将上述无机混合物应用于陶瓷基板的激光加工过程中，其中无机粉体的熔点比基板的熔点高出至少15％，避免无机粉体与基板之间的烧结。激光通过基板表面的无机粉体将热量传导给基板，无机粉体接收到的热量要大于基板，即便无机粉体的熔点比较高，也会先发生熔融，且激光的能量可以瞬间达到高温，能够先将无机混合物中的金属粉末、粘结剂熔化，再进一步把基板熔化，使得基板熔化之后无法被高压高速气体带走、或无法被抽风系统抽走的熔渣，能够被基板表面的无机混合物吸收，此时通过去除无机混合物即可避免基板表面的熔渣残留。
具体地，所述基板为陶瓷基板。
无机混合物中的粘结剂一方面能够与无机粉体共同作用，提升无机粉体与基板的物理结合力，使得无机粉体更好地附着在基板表面，从而更好地保护基板；另一方面粘结剂能够形成一层膜，吸收熔渣的能量，降低熔渣与基板烧结在一起的概率。此外，无机混合物与基板之间属于物理结合，容易去除。
本发明采用的金属粉末能够通过对激光的散射增加激光在无机混合物上的作用时间，提高激光加工的切割效果，减少熔渣的产生。
所述无机粉体包括氧化铝、氧化锆、氮化硼、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化镁中的一种或几种，这些材料经过激光热量处理，内部结构发生改变，原本紧密排列的晶格发生了松动，体积增大，与上述金属粉末经高温氧化处理时产生的膨胀共同增强作用下，使得无机混合物易于从基板表面被剥离。
具体地，所述金属粉末具有凹凸不平的表面，能够将更多的散射光线变成光谱波长的光线，形成更多的光吸收，进一步提高切割效果，减少熔渣的产生。
具体地，所述无机混合物的应用方式为在基板表面形成无机涂层。
无机粉体在激光加工过程中作为无机涂层的骨架，保证了无机涂层的结构，使得在其他成分烧失之后，无机涂层还能承接激光加工过程中形成的熔渣。
进一步地，所述金属粉末为铝金属粉末，铝受激光作用后形成氧化物，形貌发生改变，同时体积变大，形貌和体积的改变会破坏无机混合物形成的无机涂层的结构，导致无机涂层发生开裂，有利于激光切割之后无机涂层的剥离。此外，铝粉的熔点约为660℃，远低于无机粉体的熔点，在激光照射下，铝粉最先开始软化和融化，熔融的铝粉即液态铝填充到无机粉体的颗粒之间使得颗粒之间开始结合，颗粒间缝隙减少，提高无机粉末对待加工基板的热量传导，提升切割效果，减少熔渣产生。
具体地，所述无机混合物中无机粉体的粒度D50为5～50μm，例如可以是5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm，优选为10～30μm。
无机粉体的粒度主要影响激光热量自上而下的传导，粒度较大时，一方面不利于无机混合物在基板表面形成无机涂层，另一方面大颗粒堆积形成的疏松结构不利于热量的传导，影响激光切割效率；粒度过小的话，由于激光热量很大，无机粉末之间会产生自烧结而成瓷，激光热量被消耗的同时，陶瓷的热传导也比较慢，达到切割基板所需热量就需要较长时间的累积。
具体地，所述无机混合物中金属粉末的平均粒径为1～20μm，优选为5～10μm。
通过控制金属粉末的粒径，能够改变加工时对激光的吸收效率，提升激光切割效果，减少熔渣的产生。
具体地，所述金属粉末为具有相应平均粒径的常规市售金属粉末。
具体地，所述无机混合物中金属粉末的质量分数为的1～20wt％，优选为2～5wt％。
具体地，所述无机混合物中粘结剂的添加量为无机粉体的0.1～20wt％，优选为1～10wt％。
所述粘结剂的添加量少了会降低无机粉体与陶瓷基板的结合力，不利于无机涂覆层对基板表面的保护；多了则会降低无机混合物中无机粉体的比例，增加熔渣和陶瓷基板烧结的概率，熔渣残余量增加。
具体地，所述作为粘结剂的胶水为水溶性硅铝酸盐胶、环氧树脂胶、聚氨酯树脂胶、酚醛树脂胶中的至少一种。
优选地，所述无机混合物中还包括质量分数≤2wt％的显色色料。
所述显色色料包括红色、蓝色、黑色、黄色、褐色、棕色等显色色料，可以防止激光切割时基板表面反射激光，增强基板表面对激光的吸收。
本发明具体保护一种陶瓷基板的激光加工方法，包括如下步骤：
S1.在预处理后的基板表面覆盖一层上述无机混合物，形成无机涂层；
S2.对步骤S1得到的基板进行激光加工。
具体地，所述无机涂层的厚度为5～100μm，更具体为30～80μm，优选为50～80μm，更优选为50～70μm。
无机涂层过厚会影响激光加工深度，降低激光加工的效果，而无机涂层的最薄厚度为单层无机粉体层的厚度，即对应无机粉体层的最小粒度。
具体地，所述步骤S1中的的覆盖方式为涂覆，所述涂覆包括手工涂覆或设备涂覆。
具体地，所述无机混合物的涂覆方式包括A或B，
其中A为先将无机混合物和分散剂加入溶剂中混合均匀得到浆料，再将浆料涂覆于基板的表面；
B为先将粘结剂在基板表面使其形成膜，再涂覆无机粉体、金属粉末。
具体地，所述A或B中的涂覆方式为喷涂。
更具体地，所述溶剂为水或有机溶液，如无水乙醇。
更具体地，所述分散剂为丙烯酸盐、铵盐、油酸、磷酸酯、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；所述分散剂的添加质量为无机粉体的0.1～5wt％，优选为1～3wt％。
具体地，所述无机涂层至少包括两层相互堆叠且粒度不同的无机粉体，其中越靠近基板表面的无机涂层中无机粉体的粒度越大，比如最靠近基板表面的无机涂覆层中无机粉体粒度D50为30μm，第二层无机涂覆层无机粉体粒度D50为20μm，以此递减至最外层涂覆层无机粉体粒度D50为10μm。
无机粉体以颗粒粒径递减的方式涂覆在基板表面，一方面可以在基板表面逐渐形成一系列不同大小的颗粒聚集，大颗粒平铺在底层，小颗粒随即填充大颗粒之间的空隙，可以更好的消除颗粒间距，有助于增加涂层的致密性和均匀性，无机涂层能够更有效地承载激光作用下形成的熔渣；另一方面，小颗粒在激光能量作用下会优先融化，使得涂层发生局部熔融，熔融的颗粒会提高热量传送到涂层底部的速率，从而提高整个涂层和基板的热场均匀性，有利于改善加工质量。
优选地，所述无机涂层包括3～4层相互堆叠且粒度不同的无机粉体。
具体地，所述预处理后的基板表面粗糙度0.1μm＜Ra＜1μm，更具体为0.3≤Ra≤0.7μm。
预处理后的陶瓷基板具有一定的表面粗糙度，更有利于无机涂层的附着，但表面粗糙度不宜过大，避免后续无机涂层在去除时难以彻底脱除，形成残留。
粗糙度低于0.1μm，表面已经达到镜面效果，无机涂层与陶瓷基板无法结合。
所述基板的预处理方式包括但不限于喷砂打磨、研磨、抛光、酸碱腐蚀、氧化处理等方式，用于基板表面污迹或杂质清除。酸碱腐蚀处理如氢氟酸处理，氢氟酸处理的氧化铝基板、氮化铝基板等活性位点密度比较低，加工时热量均匀性不好，去除熔渣后基板表面粗糙，需进一步加工处理才能进行到下一步的基板金属化。
当采用氧化处理的方式进行预处理时，陶瓷基板，尤其是氮化铝基板表面能够形成的厚度为20～50nm的薄层氧化铝，提供较高的活性位点密度，使去除熔渣后基板表面相对光滑，此外，氮化铝基板敷接铜箔时一般要求氮化铝基板表面形成一定量的氧化铝，以实现氧化铝和铜之间的共晶反应，增强连接强度，因此在激光加工前进行氧化预处理，去除熔渣后的基板可直接用于氮化铝基板的金属化。对于氮化铝基板，氧化预处理还可以避免氮化铝在加工过程中的水解现象。
氧化处理包括氧气等离子体溅射、氧气等离子体脉冲等。
优选地，预处理方式为氧气等离子体脉冲，具体的氧化层厚度为20～50nm。氧气等离子体含有O2、O、O+、O2+、O-、等粒子，粒子种类会受到气体压强变化的影响，等离子体在脉冲过程中对基板表面进行撞击，使得表层氮化铝被氧化为氧化铝，可以通过调节等离子体的成分、流量、压力及等离子体的能量和脉冲时间等精确控制表层氧化铝的厚度。
所述无机混合物形成无机涂层后，先进行烘干处理再进行激光加工；所述烘干温度介于无机涂层中溶剂的挥发温度和粘结剂分解温度之间，优选为60～150℃。
具体地，所述步骤S2激光加工完成后需要经过后处理，包括去除无机涂层、清洗、烘干。
所述无机涂层的去除过程中实际上也是去除了熔渣，可以通过常规的打磨工艺进行，如喷砂打磨、砂纸打磨、高压打磨中的任一种，压力为0.1～0.6MPa。
所述清洗包括超声清洗和冲洗，超声清洗频率为10～60KHz，优选20～40KHz，超声时间不低于5min。
所述激光加工过程的激光器可以是光纤激光器或CO2激光器。针对激光加工垂直孔方式，可以选用以下三种方式中的任一种：a.激光头与待加工件表面垂直，一次性垂直加工到最终所需尺寸的孔；b.激光头与待加工件表面垂直，先加工孔径小于最终垂直孔径的预加工孔，然后进一步修整预加工孔周边至最终所需尺寸的孔；c.激光头和待加工件之间先倾斜10～80°，在基板上加工孔径小于垂直孔直径的预加工孔，然后进一步修整预加工孔得到最终所需尺寸的孔。
优选地，所述激光加工方式为上述的c：将激光头和基板之间先倾斜10～80°，在基板上加工孔径小于垂直孔直径的预加工孔，然后进一步修整预加工孔得到最终所需尺寸的孔。
发明人发现，通过上述激光加工方式，能够改变激光加工过程中汽化物的喷射路径和方向，降低熔渣在垂直孔内(内周部分)的附着，使最终的孔更加规则、精确、平滑，提高孔的质量。
更优选地，所述倾斜角度为30～60°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用及加工方法，通过将含有特定无机粉体、金属粉末和粘结剂的无机混合物应用于陶瓷基板的激光加工工艺中，提供粗糙的表面，同时降低对激光的反射，提升对激光的散射，从而提高激光切割效果，减少熔渣产生。在激光加工过程中，熔渣优先跟无机混合物结合，无机混合物能够吸收熔渣中的能量，进一步防止其与基板表面接触，避免熔渣与基板烧结在一起，从而极大地减少了激光加工后的熔渣的残留，避免堵孔或基板表面不平整。此外，由于无机混合物中无机粉体的熔点不低于基板的熔点，不会在激光加工过程中与基板烧结在一起，两者的结合属于物理结合，后续通过常规打磨、清洗即可去除无机混合物形成的无机涂层，从而清除熔渣，得到满足金属化的需求的基板。
本发明所述激光加工方法加工后的陶瓷基板堵孔比例不超过20％，切割效果好，熔渣去除率高。
附图说明
图1为实施例1与对比例1的陶瓷基板激光加工后表面熔渣对比图。
图2为实施例13所述激光加工过程中陶瓷基板的状态示意图。
具体实施方式
本发明下述实施例和对比例所使用的原料具体说明如下：
粘结剂：羧甲基纤维素CMC，上海舜水化工有限公司；
显色色料：品红，D50＝50μm，阿拉丁；
陶瓷基板：96氧化铝基板，熔点1700℃，深圳陶陶科技有限公司。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，其中，无机混合物包括粘结剂羧甲基纤维素、无机粉体和金属铝粉末，所述无机粉体为氧化铝粉体；
无机粉体为99％氧化铝粉体，熔点为2054℃；
金属铝粉末的平均粒径为5μm；
粘结剂的添加量为无机粉体的5wt％；
无机混合物中金属铝粉末的质量分数为5wt％；
无机混合物中还含有质量分数为0.5wt％的品红色显色色料；
无机混合物中还加入了质量为无机粉体的1wt％的分散剂磷酸酯；
上述应用方法可以选择以下陶瓷基板的激光加工方法，包括如下步骤：
S1.配制无机涂层浆料，在预处理后的陶瓷基板表面涂覆一层无机混合物，形成无机涂层；所述预处理方式为氧气等离子体脉冲，氧化层厚度35nm；所述无机涂层的涂覆方式为利用涂覆设备将浆料均匀涂覆于陶瓷基板表面；
S2.对步骤S1得到的陶瓷基板进行激光加工；所述激光加工的方式为：激光头和待加工件之间先倾斜45°，在基板上加工孔径小于垂直孔直径的预加工孔，然后进一步修整预加工孔得到最终所需尺寸的孔；
S3.去除无机涂层，超声清洗后烘干，得到最终符合金属化要求的陶瓷基板；
其中，陶瓷基板表面粗糙度Ra为0.5μm，无机涂层厚度为50μm；
无机涂层中包括3层相互堆叠的无机粉体，其中最靠近陶瓷基板表面(第一层)的无机粉体粒度D50为30μm，第二层为20μm，第三层为10μm；
无机涂层浆料的配制方式为：按照上述用量关系，将无机粉体、粘结剂和金属粉末加入去离子水中，再加入磷酸酯作为分散剂，混合均匀得到无机涂层浆料；所述分散剂的添加质量为无机粉体的1wt％。
实施例2
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，无机涂层中包括2层相互堆叠的无机粉体，第一层无机粉体粒度为50μm，第二层无机粉体粒度为40μm；无机涂覆层厚度为80μm。
实施例3
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，无机涂层中包括4层相互堆叠的无机粉体，第一层无机粉体粒度为30μm，第二层无机粉体粒度为25μm；第三层无机粉体粒度为20μm，第四层无机粉体粒度为15μm；无机涂覆层厚度为70μm。
实施例4
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，无机涂层中包括3层相互堆叠的无机粉体，第一层无机粉体粒度为30μm，第二层无机粉体粒度为20μm；第三层无机粉体粒度为15μm；无机涂覆层厚度为60μm。
实施例5
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，无机混合物中的无机粉体是纯度90％以上的氧化锆粉体，熔点为2715℃。
实施例6
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，无机混合物中的金属铝粉末的平均粒径为20μm。
实施例7
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，无机混合物中金属铝粉末的平均粒径为15μm，无机混合物中金属粉末的质量分数为20wt％。
实施例8
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，无机混合物中的无机粉体是纯度98％以上的氧化镁粉体，熔点为2800℃。
实施例9
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，预处理方式为氧气等离子体脉冲；氧化层厚度20nm。
实施例10
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，预处理方式为氧气等离子体脉冲；氧化层厚度50nm。
实施例11
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，预处理方式为酸腐蚀，腐蚀液为10％的氢氟酸，温度50℃，腐蚀时间30min。
实施例12
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，预处理方式为常规的喷砂打磨。
实施例13
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，激光加工方式为：激光头与待加工件表面垂直，先加工孔径小于最终垂直孔径的预加工孔，然后进一步修整预加工孔周边至最终所需尺寸的孔；
具体的陶瓷基板与激光头的状态参考图2。
实施例14
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，激光头和待加工件之间先倾斜30°，在基板上加工孔径小于垂直孔直径的预加工孔，然后进一步修整预加工孔得到最终所需尺寸的孔。
实施例15
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，激光头和待加工件之间先倾斜60°，在基板上加工孔径小于垂直孔直径的预加工孔，然后进一步修整预加工孔得到最终所需尺寸的孔。
实施例16
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，无机混合物组成及应用方法同实施例1，不同点在于，陶瓷基板的激光加工方法中，无机混合物的涂覆方式为，先将水溶性硅铝酸盐胶(水玻璃)作为粘结剂涂覆于陶瓷基板表面，固化成膜，再将无机粉体和金属粉末在去离子水中混合后，喷涂在水溶性硅铝酸盐膜上。
对比例1
一种陶瓷基板的激光加工方法，步骤同实施例1，不同点在于，陶瓷基板直接进行激光加工，没有涂覆无机混合物。
对比例2
一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，与实施例1的不同点在于，将无机混合物替换为涂层溶胶，所述涂层溶胶的配制方式为：
S1.聚氯乙烯、碳纳米颗粒、分散剂硬脂酰胺和偶联剂铝酸酯按一定质量百分比进行混合，通过搅拌器搅拌均匀形成混合物；所述的聚氯乙烯、碳纳米颗粒、分散剂和偶联剂按质量百分比为93.9％：4.69％：0.47％：0.94％进行混合；
S2.将上述混合物溶于四氢呋喃中，该四氢呋喃的量大于混合物的量，在20～55℃的温度下加热，形成黑色悬浊液涂层溶胶；
具体应用方法同实施例1，不同点在于将涂覆无机混合物形成无机涂层替换为涂覆涂层溶胶。
结果测试
熔渣去除效果测试/无机涂覆层质量测试：
固定基板尺寸，比如120*120*0.5mm，在整个基板上激光加工后评估10个“+”激光轨迹，二次元放大20X的视野中，没有堵孔定义为等级“4”，有1-2个“+”出现堵孔定义为等级“3”，有3-5个“+”出现堵孔定义为等级“2”，有6-8个“+”出现堵孔定义为等级“1”，有9-10个“+”出现堵孔定义为等级“0”
其中等级为“1”和“0”直接报废，等级为“2”、“3”、“4”进一步细分，根据堵孔的具体比例评估切割效果，比如等级“2”出现堵孔的“+”中，堵孔的个数为10，总的空有100，则堵孔比例10％，以此类推，比例越低，熔渣残留量越低，切割质量越好。
结果见表1。
表1.实施例和对比例得到的陶瓷基板的熔渣去除效果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 等级 | 4 | 3 | 3 | 4 | 4 | 3 |
| 堵孔比例 | 2％ | 10％ | 5％ | 3％ | 4％ | 10％ |
| 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | |
| 等级 | 3 | 4 | 4 | 3 | 3 | 2 |
| 堵孔比例 | 12％ | 2％ | 1％ | 13％ | 12％ | 15％ |
| 实施例13 | 实施例14 | 实施例15 | 实施例16 | 对比例1 | 对比例2 | |
| 等级 | 3 | 4 | 4 | 4 | 0 | 1 |
| 堵孔比例 | 18％ | 8％ | 10％ | 20％ | 100％ | 82％ |
从表1可以看出，本发明所述激光加工方法加工后的陶瓷基板堵孔比例不超过20％，切割效果好，熔渣去除率高。实施例1～4表明，无机涂层总厚度50μm时，切割效果最好，随着厚度增加，相应的堵孔比例增加；实施例1、实施例5和实施例8表明，无机粉体选用氧化锆、氧化镁和氧化铝，都能达到很好的切割效果；实施例6和7与实施例1～4对比可以看出，金属粉体粒径大小与切割效果不成正比；实施例8和实施例5对比，表明无机粉体的熔点越高，切割效果越好；实施例9和实施例10对比，可以看出基板表面预处理的预氧化层越厚，切割效果越差；结合实施例11～12和实施例1可以看出，等离子体脉冲预处理效果最佳，喷砂打磨处理最差；实施例13、14、15与实施例1对比，表明激光头垂直于基板表面加工效果最差，且当倾斜45°时切割效果最佳；实施例16与实施例1对比，说明无机混合物先混合形成浆料，再进行涂覆效果更好；对比例1不涂覆无机混合物，没有无机涂层，对比例2仅涂覆涂层溶胶，其激光加工方法进行加工后，陶瓷基板堵孔严重，直接报废。
图1为实施例1与对比例1的陶瓷基板激光加工后表面熔渣对比图，从图1可以看出，本发明实施例1得到的陶瓷基板表面几乎没有熔渣，而对比例1得到的陶瓷基板表面熔渣残留严重，几乎无法清晰辨别孔位。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无机混合物在陶瓷基板激光加工中的应用，所述无机混合物包括粘结剂、无机粉体和金属粉末，其特征在于，所述无机粉体为氧化铝、氧化锆、氮化硼、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化镁中的一种或几种；
所述粘结剂为羧甲基纤维素钠(CMC)、聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、胶水中的至少一种；
所述金属粉末为铝、镁、锆、钛、锡的至少一种；
所述无机粉体的熔点比基板的熔点高出至少15％。
2.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述无机混合物中无机粉体的粒度D50为5～50μm。
3.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述无机混合物中金属粉末的平均粒径为1～20μm。
4.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述无机混合物中金属粉末的质量分数为1～20wt％。
5.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述无机混合物中粘结剂的添加量为无机粉体的0.1～20wt％。
6.一种陶瓷基板的激光加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.在预处理后的基板表面覆盖一层权利要求1～5任一项所述无机混合物，形成无机涂层；
S2.对步骤S1得到的基板进行激光加工。
7.如权利要求6所述激光加工方法，其特征在于，所述无机涂层的厚度为5～100μm。
8.如权利要求6所述激光加工方法，其特征在于，所述无机涂层至少包括两层相互堆叠且粒度不同的无机粉体，其中越靠近基板表面的无机涂层中无机粉体的粒度越大。
9.如权利要求6所述激光加工方法，其特征在于，所述预处理方式为氧气等离子体脉冲。
10.如权利要求6所述激光加工方法，其特征在于，所述激光加工方式为：将激光头和基板之间先倾斜10～80°，在基板上加工孔径小于垂直孔直径的预加工孔，然后进一步修整预加工孔得到最终所需尺寸的孔。
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| US20110198358A1 (en) * | 2008-07-29 | 2011-08-18 | Seb Sa | Article with a ceramic coating and method for producing such an article using a laser |
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2023
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