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解決方案

脈沖光纖激光器的應(yīng)用(三)

星之球科技 來源:IPG光纖激光器2015-05-28 我要評(píng)論(0 )   

》3D微鉆孔紫外激光器在大面積結(jié)構(gòu)和三維微加工應(yīng)用中均表現(xiàn)不俗。借助適合的光束和掃描系統(tǒng)技術(shù),激光器可以在目標(biāo)工件上加工出

 3D微鉆孔
紫外激光器在大面積結(jié)構(gòu)和三維微加工應(yīng)用中均表現(xiàn)不俗。借助適合的光束和掃描系統(tǒng)技術(shù),激光器可以在目標(biāo)工件上加工出邊沿清晰、紋理均勻一致的效果;同時(shí),客戶能夠精確控制單個(gè)脈沖所能清除的材料的量,確保材料加工的高分辨率及高光潔度。在重復(fù)頻率為400 Hz(高脈沖能量準(zhǔn)分子激光器)時(shí),典型清除速度為0.05-1.5 μm/脈沖。如果是重復(fù)單一圖案,激光光刻本身也可以包含一排圖案陣列。如果能進(jìn)一步配合激光光刻和工件的移動(dòng),還可以創(chuàng)建更為大型和復(fù)雜的圖案。
 
1.   用紫外線激光光刻系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行圓形圖案微銑削
用圓形激光光刻,在目標(biāo)工件上的成像為激光光刻的一半,然后將工作臺(tái)設(shè)置為圓形移動(dòng),這樣就可以形成所需的圓形圖案。
2.   用紫外線激光器加工微流通道
繁復(fù)的激光光刻成像技術(shù)的問世,使更為復(fù)雜的形貌加工成為可能。使用高分辨率激光光刻,可以在較大面積范圍內(nèi)同時(shí)生成具有多重特點(diǎn)的復(fù)雜圖案。下圖所示為用紫外線激光器加工微流通道,其特點(diǎn)是對(duì)深度的控制極為精確。
 
3.   帶有凸起陣型的微銑削
下圖為一個(gè)帶有凸凹特點(diǎn)的復(fù)雜圖案,這種微加工對(duì)于容差有相當(dāng)高的要求。由于多數(shù)材料都會(huì)強(qiáng)烈吸收紫外線,再加上設(shè)計(jì)精密的成像系統(tǒng)及高精度移動(dòng)控制,可確保得到平穩(wěn)的、均勻的、雕刻性的圖案,重復(fù)性達(dá)到亞微米級(jí)。
 
4.   復(fù)雜的3D圖案
下圖是另一個(gè)利用IPG成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具有復(fù)雜幾何特性的示例。IPG成像系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在極小的面積范圍內(nèi)清除大量材料,同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)容差及深度的精確控制。
 
  
微鉆孔
微鉆孔應(yīng)用包括通孔和盲孔,而且不同的應(yīng)用需求可能需要的垂直側(cè)壁或是錐形側(cè)壁。孔徑可以小至2 μm,排列精確度達(dá)到亞微米級(jí)。鉆孔速率最大達(dá)1,000孔/秒。
 
從熱影響到激光耦合,每種材料總是會(huì)面臨這樣或那樣的挑戰(zhàn)。IPG系列激光器及光束傳輸技術(shù),使客戶能夠根據(jù)不同應(yīng)用的需求進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的速度化及自動(dòng)化。
 
在激光鉆孔應(yīng)用中,人們對(duì)于形狀多樣化和小孔徑鉆孔(<100 μm)的需求正在逐步增加,這種新的需求熱點(diǎn)要求錐形角度可控,直至0°,同時(shí)還要能夠覆蓋多種材料類型,以及多種材料厚度,甚至達(dá)到數(shù)毫米。另外,人們對(duì)質(zhì)量和產(chǎn)能的要求也在進(jìn)一步提高,尺寸和定位容差更小。這就需要我們改進(jìn)生產(chǎn)工藝,使用更高級(jí)的過程控制系統(tǒng)及激光源,以滿足不斷提升的的行業(yè)要求。
 
1.   陶瓷鉆孔
IPG陶瓷鉆孔系統(tǒng)可根據(jù)應(yīng)用需求,配置多種激光器及光束傳輸系統(tǒng)。氧化鋁、氮化鋁以及類似陶瓷材料的微鉆孔應(yīng)用(孔徑<100 μm)常見于電子元件的封裝和內(nèi)插板生產(chǎn)。
 
孔徑最小可至不足10 μm,鉆孔速度最大可達(dá)1,000孔/秒。下圖所示為380 µm氧化鋁,鉆孔數(shù)量20,000個(gè)。
 
2.   金屬鉆孔
金屬鉆孔的材料類型包括不銹鋼、黃銅、鉬及合金等,孔的類型包括盲孔或通孔??椎男螤畎▓A形和不規(guī)則形狀。出口處的孔徑可小至5 μm。下圖所示為在厚度為100 μm的鉬材上進(jìn)行孔徑為100 μm的鉆孔。
 
3.   聚合物鉆孔
聚合物鉆孔的材料類型包括聚酰亞胺,聚苯乙烯,聚氨酯及其他熱敏感聚合物膜材等,孔的類型包括鉆通孔或盲孔??讖娇尚≈? μm。通常使用多孔、大視場(chǎng)紫外線加工,以獲得高通量。下圖所示為PMMA鉆孔,入口孔徑50 μm,出口孔徑5 μm。
 
4.   聚酰亞胺鉆孔
孔徑可小至2 μm。下圖所示為帶有方形沉頭孔的噴墨打印機(jī)噴嘴。
 
5.   熱塑性塑料鉆孔
熱塑性塑料鉆孔表示在熱塑性塑料上鉆通孔或盲孔??讖娇尚≈? μm。通常使用多孔、大視場(chǎng)紫外線加工,以獲得高通量。下圖表示的是在1 mm ABS上進(jìn)行孔徑為30 µm的鉆孔。
 
6.   SiN針測(cè)卡鉆孔
激光鉆孔應(yīng)用對(duì)于形狀多樣化和小孔徑鉆孔(<100 μm)的需求正在逐步上漲,這種新的需求熱點(diǎn)要求錐形角度可控,直至0°,同時(shí)還要能夠覆蓋多種材料類型,以及多種材料厚度,甚至達(dá)到數(shù)毫米。IPG微加工激光系統(tǒng)采用適合的光束傳輸技術(shù),可在厚度最大為380 µm的SiN材料進(jìn)行高速微鉆孔,厚度為380 µm時(shí),時(shí)間不足2秒;當(dāng)厚度降至<250 µm時(shí),時(shí)間不足1秒,也可以鉆錐度可控,甚至是0°的方孔。
 
下圖所示為光束緊密聚焦的高速鉆孔示例:65x65 µm方孔,側(cè)壁10 µm,SiN厚度為200 µm。
 
7.   玻璃鉆孔
具有高重復(fù)頻率和短波長(zhǎng)的激光器是玻璃微鉆孔的理想選擇。這些激光器與IPG精密微細(xì)加工工作站相結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的鉆孔圓度、尖角切割、最小錐度,無破裂、碎屑最小化。下圖所示為在玻璃上進(jìn)行孔徑為1 µm的鉆孔。
 
關(guān)于IPG
IPG光子公司是全球高功率光纖激光器和放大器的領(lǐng)導(dǎo)者。公司始創(chuàng)于1990年,它倡導(dǎo)將基于有源光纖的激光器推廣應(yīng)用于材料加工、通訊、醫(yī)療、科研等多種先進(jìn)領(lǐng)域,并使其商業(yè)化。光纖激光器的應(yīng)用為激光領(lǐng)域帶來了革命性的變革,它憑借卓越的性能、可靠性、綜合使用成本低等優(yōu)勢(shì),在為用戶提高生產(chǎn)率的同時(shí)降低了成本。IPG總部設(shè)在美國(guó)東部馬薩諸塞州牛津市,并在全球多個(gè)國(guó)家建有生產(chǎn)、銷售及服務(wù)基地。阿帕奇(北京)光纖激光技術(shù)有限公司是IPG光子公司在中國(guó)的全資子公司,主要負(fù)責(zé)IPG光纖激光產(chǎn)品在中國(guó)地區(qū)的市場(chǎng)開拓、應(yīng)用研發(fā)、系統(tǒng)集成、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)和技術(shù)支持。

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