氧化铝陶瓷是目前全球用量最大的氧化物陶瓷材料，广泛应用于各个行业，既能满足日常使用需求，也能适应特殊应用场景。其中，氧化铝基板作为一种常见的电子陶瓷材料，被广泛用于电子封装、电路基板以及高功率器件的散热基板。
氧化铝基板具有以下主要物理特性：高硬度、优异的耐热性、高介电常数与绝缘性、化学性质稳定等。目前Al2O3陶瓷基板的切割方式主要有：划片刀机械切割、激光切割等，但由于Al2O3陶瓷硬度高、脆性大的特点，使切割加工中容易出现背崩、裂纹、熔渣等缺陷。因此，在实际生产中选择合适的切割工艺至关重要，以确保加工精度、效率和成品率
背面崩边的陶瓷基板
常用的切割工艺
1、划片刀机械切割
划片刀主要由电铸镍基结合剂、金刚石/类金刚石等硬质颗粒组成。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。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。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渣屑。
划片刀结构示意图
该工艺具有优异的通用性，可用于各种晶圆、半导体封装基板、陶瓷、玻璃等硬脆材料，当然也适用于薄型基板加工。另外当切割不同材质、厚度的产品时，需要更换不同的刀具。
切割过程示意图
优点
l 高加工精度：切割精度可达微米级，适用于电子级基板加工。
l 加工速度快：适用于大批量生产，特别是小尺寸基板的切割。
l 设备成熟，成本较低：机械切割设备广泛应用，工艺成熟，单次加工成本较低。
局限性
l 易产生崩边和裂纹：由于机械接触切割，可能导致材料破损，特别是对较厚或高脆性基板而言。
l 刀片磨损较快，需定期更换：氧化铝的高硬度会加速刀片磨损，影响加工稳定性。
l 不适用于超厚基板：对于较厚的基板（>1mm），切割效率较低，且易产生内部裂纹。
2.、激光切割
激光切割是一种使用激光光切割材料的技术，工作原理是透过光学系统引导高功率激光的输出，聚焦的激光光束射向材料，对材料进行熔融、气化或烧蚀，从而留下高质量表面光洁度的切割边缘。
激光切割打孔效果图
由于激光光的光强度很高，几乎可以加工所有的金属和非金属材料，不止可以加工高硬度、高熔点材料，也可以加工脆性和柔性材料。由于激光加工是非接触加工，工作时不需要使用金属切刀或是磨料刀具。
优点
l 无机械应力：采用非接触式加工，避免机械应力导致的崩边或裂纹。
l 高精度：特别是紫外激光，可实现极小切缝，适用于精细加工。
l 适用于复杂形状加工：可自由调整切割路径，适合异形切割。
l 生产连续性：没有刀具磨损，可以减少因更换工具而停机的时间。
局限性
l 热影响区：激光切割可能在切割边缘产生热影响区域，导致材料微观结构变化甚至热裂纹。
l 设备成本高：激光切割设备价格昂贵，维护成本较高。
l 切割速度相对较慢：对于大批量生产，速度可能不及机械切割。
3、磨料水射流切割
磨料水射流切割是利用高压水流（通常超过300MPa）携带高速喷出的微小磨料粒子作用于工件表面，通过粒子的高速碰撞剪切作用达到磨削去除材料的加工工艺，是一种冷加工工艺。
这种切割工艺在过去二十年中发展得非常迅速，具有很高的柔性、很强的复杂型面适应性，因此应用范围很广，能够切割多种材料，包括多种金属和非金属，也因为加工点小，非常适合板材切割。
优点
l 无热影响区：水射流切割属于冷加工，不会引起材料热损伤或微观结构变化。
l 适用于厚板切割：可切割较厚的氧化铝基板，且切割边缘完整。
l 无粉尘污染：相比于机械切割和激光切割，水射流不会产生粉尘，环保性较好。
局限性
l 切割精度较低：相比激光和划片刀，水射流切割的精度较低，不适用于超精密加工。
l 切缝较宽：水射流的切口通常较宽，可能不适用于微小元件的加工。
l 喷嘴易磨损：高压水射流加工时，射流束的速度可达几百米每秒，喷嘴易磨损。
l 表面粗糙度较差：由于射流束的偏转变形，在切割断面易产生分层和条纹。
4、其他切割工艺
除了以上介绍的切割工艺外，使用电火花加工和水导激光切割也是可行的。电火花加工是利用电极与氧化铝基板之间的放电腐蚀作用进行微细加工，适用于极硬材料的高精度切割。优点是可加工复杂形状，适用于厚板和高硬度材料；局限性是加工速度较慢，效率低，不适用于大规模生产。
水导激光切割则是将激光束通过高速水流传输到切割区域，结合了水射流的冷却效果和激光的高精度优势。优点是减少热影响区，提高切割质量；局限性是设备较复杂，维护成本较高，目前应用较少。
水导激光原理
总结
总之，氧化铝基板因其高硬度、高脆性的特性，对切割工艺提出了较高要求。切割方法包括划片刀机械切割、激光切割、水射流切割、电火花加工和水导激光等，它们各有优缺点，适用于不同的加工需求。在选择合适的切割工艺时，往往需要综合考虑基板厚度、加工精度、成本及生产效率，以满足实际应用需求。
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