Le sfide dell’elettronica

Per nuovi materiali utilizzati nell’elettronica, come i substrati di nitruro di gallio, è necessario garantire lavorazioni laser ad elevatissima precisione con minimo apporto termico.

I substrati di nitruro di gallio (GaN) possono essere utilizzati nelle interconnessioni di potenza e nell’elettronica a radiofrequenza per le comunicazioni wireless. Nello sviluppo dell’elettronica di potenza, sono sempre più considerati come sostituti dei chip e dei circuiti basati sul silicio. Le aree di applicazione includono il 5G, la difesa e l’aerospaziale commerciale, e le comunicazioni satellitari. Tuttavia, la lavorazione di materiali ceramici a base di nitruro di gallio placcato in metallo può essere impegnativa se i materiali sono composti da sottili strati metallici conduttivi su substrati ceramici spessi e fragili ed entrambi devono essere lavorati a macchina. Con LPKF ProtoLaser R4, la prototipazione e la produzione di piccole quantità nell’ambito delle attività di ricerca e sviluppo sono invece facilmente realizzabili. 

Lo strumento ideale

Per lavorare entrambi gli strati di materiale in modo rapido e pulito – nonostante le proprietà dei materiali molto diverse e le specifiche finali richieste – il sistema di lavorazione deve essere preciso, adattabile e regolabile. LPKF ProtoLaser R4 è stato sviluppato per la lavorazione laser di materiali nuovi e unici in ambienti di ricerca. La capacità di strutturare substrati delicati con alta precisione e di tagliare substrati temprati o cotti, offerta dal suo laser a picosecondi, lo rende lo strumento perfetto per il GaN. Con praticamente nessun input di calore nel materiale circostante, il sistema realizza taglio e ablazione dei materiali desiderati in un processo “freddo”, delicato e preciso.  Con questo processo basato sul laser, due fasi di produzione tradizionalmente separate – il taglio del substrato ceramico e l’incisione dello strato conduttivo – possono essere fatte in un’unica operazione senza contatto e senza sostanze chimiche. Questo è stato dimostrato in studi di fattibilità eseguiti presso l’Università di Lubiana (Slovenia). Il ProtoLaser R4 ha prima tagliato il materiale ceramico senza introdurre crepe o tensioni e poi ha microinciso lo strato superiore, che in questo caso era d’oro, senza richiedere alcun altro intervento da parte dell’utente. La potenza del laser e l’energia degli impulsi sono stati adattati di conseguenza per l’applicazione specifica.