郑州锋芒超硬精密工具有限公司
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陶瓷基板(以氧化铝Al₂O₃、氮化铝AlN、氧化锆ZrO₂、氮化硅Si₃N₄等为代表)因高硬度(莫氏89级)、高脆性、低导热性的特点,属于典型的硬脆精密薄片工件,广泛应用于电子封装、功率半导体、LED
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陶瓷基板(以氧化铝Al₂O₃、氮化铝AlN、氧化锆ZrO₂、氮化硅Si₃N₄等为代表)因高硬度(莫氏89级)、高脆性、低导热性的特点,属于典型的硬脆精密薄片工件,广泛应用于电子封装、功率半导体、LED 散热等领域,切割核心诉求为低崩边、无微裂纹、切缝窄、尺寸一致性高,对切割片的选择和工艺参数有严格要求。
切割陶瓷基板,通常选用金刚石切割片。具体选哪种,主要看你对精度和效率的侧重:
追求极致精度、表面光洁度,要求崩边小,应选树脂结合剂金刚石切割片;
追求高效率、长寿命,用于粗加工或厚板切割,可选青铜烧结(金属结合剂)金刚石切割片。
下边为您分析如何选择两种不同类型的切割片
一、树脂结合剂金刚石精密切割片
树脂结合剂金刚石切割片以热固性树脂作为结合剂,将金刚石磨粒粘结在金属基体上。其核心特点是自锐性好、切削锋利、产热少,切割面光洁度高、崩边小。
这是陶瓷基板精密切割的标准配置,树脂结合剂自锐性优异,切削锋利度高,切削应力与切削热更低,对硬脆材料的崩边、微裂纹控制能力最优。
树脂金刚石切割片,核心优势是切口质量极高:切割面光洁,崩边极小,可控制在10μm以下,有效避免微裂纹。可做到极薄,常见0.1mm - 2.0mm,专业划片刀可薄至0.1mm以下。精度水平极高,切割道宽度可≤20μm,崩边可<5μm,切片精度可达±0.01mm以内。但是有一定局限性,磨损较快,寿命相对较短。耐热性有限,必须配合充分的冷却液进行湿切。
适用场景:
绝大多数常规电子陶瓷基板的定长切割、异形裁切、线路开槽加工,如LED陶瓷基板、功率模块衬底;
电子封装基板划片(QFN、BGA、DBC等),切割精度可达微米级;
对崩边和热损伤敏感的场景,如氧化铝、氮化铝基板的高精度分割;
二、金属结合剂(青铜烧结)金刚石精密切割片
青铜烧结金刚石切割片将金刚石磨粒与铜基粉末在高温下烧结成型,核心特点是耐磨性极强、形状保持性好、使用寿命长。
金属结合剂对金刚石磨粒的把持力更强,耐磨性与基体刚性更优,抗冲击能力突出,但崩边控制弱于树脂款,切削应力更大。
青铜烧结金刚石切割片,核心优势是效率高、寿命长:金属结合剂强度高,可承受更大进给速度,适合长时间连续作业,高效率首选。厚度范围,常见0.1mm--2.0mm,部分也可到4mm,精度水平一般,机械切割或者划片刀精通常在±50-100μm。但是也有一定局限性,切口相对粗糙,易产生微崩边,表面光洁度不如树脂片,初始成本通常更高。
适用场景:
中厚陶瓷基板批量切割,如结构陶瓷、大功率散热基板;
高硬度陶瓷材料(氧化锆、碳化硅、氮化硅等),青铜结合剂对金刚石的高把持力能应对极高硬度材料;
连续批量生产,使用寿命远超树脂片,适合长时间稳定切割;
三、厚度与精度的具体要求
1、厚度要求:切割片厚度直接决定切缝宽度和材料损耗。
高精度切割:首选超薄片(如0.1mm - 0.3mm-),能最大限度节省材料;
常规精密切割:厚度在0.3mm - 1.0mm之间比较常见;
一般切割或粗加工:可选用1.0mm - 2.0mm或更厚的切片;
2、厚度选择的核心原则:
薄刀片:切口窄、材料损耗小、精度高,但刚性差、易振动,适合薄基板精密切割;
厚刀片:刚性好、稳定性强,但切口宽、材料损耗大,适合厚基板和中大切深;
需在刚性与切口质量之间取得平衡,切忌为追求窄切缝而选用过薄刀片导致振动崩边;
3、精度要求:主要体现在切割道宽度、崩边大小和尺寸公差上。
超高精度:对于AI芯片陶瓷基板等高端应用,要求微米级精度,崩边要极小;
高精度:电子陶瓷基板加工,精度要求通常在±0.02mm-甚至±5μm;
一般精度:常规的陶瓷结构件加工,精度要求在±50-100μm即可;
四、注意事项
1、"硬材料选软刀"原则:陶瓷等硬脆材料应选用软刀体(树脂结合剂)+ 细磨粒,避免崩边;而非用硬刀体强行切削
2、分层切割:厚度 >0.5mm 的陶瓷基板建议采用二次或多次切割,第一刀切约1/3深度预切,再切透,崩边可减少50%
3、刀片跳动控制:刀片径向跳动和端面跳动要求 ≤ 0.005mm,主轴跳动 ≤ 0.003mm,否则会导致切割振动和崩边加剧
4、充分冷却:切割陶瓷会产生大量热量,必须使用充足的冷却液(水基)进行湿切,以防止工件热损伤、崩裂,并延长切割片寿命。
5、必须使用去离子水冷却:普通自来水会产生水垢堵塞管路并污染基板,且可能导致主轴损坏.
6、参数优化:需根据设备情况和工件要求,调整合适的切割速度、进给量等参数。切割陶瓷基板时,单次切割深度通常建议不超过0.3mm。
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