來源：大毅科技LED散熱研發中心 楊士賢

散熱陶瓷因高功率LED的發展逐漸被重視，這是因陶瓷本身因具有絕緣、耐熱及穩定等優良等特性，不但可使板材能抵抗高壓、不變形、不氧化與不黃化，更有與LED晶片相接進的熱膨脹係數(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)之絕對優勢。而散熱陶瓷就製程分類可分為HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics)與LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics)兩種製程，LTCC陶瓷是在軟烤而成的生胚上打孔定位，接著以850℃的製程條件下共燒而成，雖然此技術易塑形，但所燒出的陶瓷密度低，導致導熱係數低、機械強度與絕緣特性都不佳，最重要的是生胚經燒結後會有收縮的問題，導致尺寸準確度問題尚待突破。所以較為精細的線路多改用HTCC陶瓷，此陶瓷使用1300~1600℃的高溫燒結而成，使其具有比LTCC陶瓷較優越的機械特性，進一步在基板表面進行鑽孔定位而沒有尺寸精度的問題。

但由於陶瓷極為優越的機械強度特性，以傳統切割刀具難以在表面加工，因此通常以鑽石刀(Diamond Saw )或雷射(Laser)進行加工。以成本較低的鑽石刀進行切割，會因此方式以機械力進行切削，不但會造成刀具的耗損常須替換，還易造成基板切割邊緣的不平整或破裂，除此之外還須以水進行冷卻限制了許多製程的應用。雷射不但具有精準度高、可局部加工、切割迅速與易控制切割圖像等優勢，還不受材料硬度、脆度及熔點等限制，因此雷射技術被大量導入進行陶瓷切割鑽孔。

雷射與一般自發放射光源不同，是受刺激放射而發光的光源，而這理論早在1917年就由愛因思坦所推導出來，直到1960年才由梅曼(Theodore Malman)以人造紅寶石產生受激放射光，稱之為雷射(LASER, Light Amplification by Stimulated Emissions of Radiation)，也就是受刺激放射強化的輻射光源。雷射主要結構可分成三部分，分別為激勵元件、活性介質及共振腔，激勵元件通入高壓電產生放電效應給予活性介質能量，介質會吸收特定波長能量從基態提升到受激態，不穩定的受激態會再降階回到基態，此時會釋放出光子產生特定波長的光，當這些光會在共振腔內的兩面反射鏡中進行反射，當所有的光都符合2L=nλ條件時，才能夠使入射及反射的波相位一致，互相干涉形成駐波激發更多光子產生駐波與行波，最後被增益的行波從半反射透鏡穿出形成雷射光。雷射穿透半反射鏡輸出後，會經由透鏡聚焦在目標物上加熱汽化，進行切割打孔的目的。因此，進行雷射鑽孔時可藉由提高雷射功率或選用波長較易被材料吸收的雷射進行製程，在有效的聚焦範圍內進行製程，可有效提升切割深度並減少製程時間，完成快速量產的目的。


Fig. 1 Schematic diagram of the main structure of the laser

早在1989年，大毅科技就開始導入雷射機台進行電阻的修阻(Laser Trimming)，並持續的引進雷射畫線機(Laser Scribing)切割陶瓷板，經過多年經驗累積於2005年開始自行研發雷射機，於2009年正式研發出雷射鑽孔機(Laser drilling)進行散熱陶瓷孔位成形，成功導入散熱陶瓷的製程。經過多年努力，大毅集團擁有150台不同功能的雷射機台，並配合自行研發製造的能力，隨時都可為客戶修改或調整機台，讓生產產品具更多元的應用範圍，以真正達到產品客製化的目標。
 

 Fig. 2 Schematic diagram of laser drilling.