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[高性价比锯床]国产大功率飞秒激光进入工业实用化时代

日期:2019-06-20 10:06:26
2017年11月16日11: 33: 35来源:安阳激光点击:15280 [中国机床企业网络栏目科技新闻]玻璃,蓝宝石和陶瓷等脆性材料由于其独特的物理和化学性质,已广泛应用于手机,平板和触摸屏产品。例如,玻璃用作智能手机的显示屏;陶瓷用于制造电子元件基板和绝缘材料;碳化硅材料用于制造晶片用晶片,蓝宝石用于LED基板,手机相机保护玻璃,智能手机显示器,智能手表用盖板等。  这些行业中使用的玻璃,碳化硅,蓝宝石或陶瓷等材料通常较薄,硬度较高,非常易碎,需要较高的加工精度。在加工要求方面,上述应用通常要求对这些脆性和易碎材料进行非常精确的切割,钻孔和甚至开槽工艺,这使得诸如铣削,钻孔,磨削等加工工艺极具挑战性。由于材料非常薄且非常脆,因此在加工过程中由于接触而施加到材料上的任何应力可能导致材料碎裂并最终报废。然而,使用长脉冲激光的传统加工技术由于热损坏而导致薄脆材料加工领域受到限制,并且导致诸如毛刺,碎裂甚至加工表面碳化的问题。  同时,加工,金属箔或片材加工也是超快激光应用的热点。在电子工业,锂电池工业和光伏领域,对铜箔,铝箔和不锈钢箔的激光加工的需求正在增加,并且这些材料的加工精度和加工速度也在增加。由于金属箔和箔本身的一些特性,例如材料本身非常薄,具有高反射率,并且金属的导热性良好,因此传统的激光加工工艺不能达到所需的加工质量。例如,对于纳秒激光加工,由于脉冲持续时间长,激光加工更可能对金属箔造成热损伤,以及由热损伤引起的材料变形和毛刺。  聚合物薄膜材料广泛应用于电子产品,如FPCB覆盖薄膜,OLED柔性显示器中的复合薄膜等。由于材料极薄,如果采用纳秒激光脉冲处理,材料很容易变形,即使在加工面。材料是碳化的。  在激光加工领域,传统的热熔工艺和基于材料中电子线性吸收的粗加工方法通过光子的线性吸收已经不能满足更精细材料微加工的要求。无论是在非脆弱材料加工,还是金属材料加工,如铜箔铝箔,有机高分子材料加工等领域,采用飞秒超快激光技术的微加工技术都备受关注。  飞秒激光技术解决了精细微加工的挑战  由于飞秒激光的超快时间和超高峰值功率特性,当飞秒激光用于材料处理时,具有如此高峰值强度和非常短持续时间的光脉冲与物质相互作用,可以非常快。整个能量的速度注入一小部分动作。瞬间的高能量密度沉积将改变电子的吸收和运动,避免激光的线性吸收并引起能量转移和扩散的影响。它改变了激光与物质相互作用的方式,使飞秒激光加工成为具有超高精度,超高空间分辨率和广泛材料适应性的非热熔冷加工,开辟了激光加工的新领域。  飞秒激光加工是基于多光子非线性吸收和电离机制,而不是光子能量线性吸收的热积累,从而避免了热传导效应。当飞秒光脉冲作用在材料表面上或透明材料内部时,由于光脉冲的持续时间非常短,光脉冲的作用区域非常小,并且光强度非常高。通过非线性吸收过程,激光脉冲的能量不足。绕过作用点,光脉冲或处理过程结束,因此产生的热量几乎可以忽略不计,被加工的材料几乎没有热损伤。  安阳激光器用高功率超快光纤激光器及其应用  自成立以来,Anyan一直致力于光纤超快激光器及其核心部件的开发和生产。 2017年,安阳推出了一系列具有50,100,200uJ脉冲能量的飞秒光纤激光器。它能够在500fs的脉冲宽度下实现100W的高平均功率和200MW的超高峰值功率。其光纤模块化设计和稳定的光斑图案使其能够满足大多数现有市场的超快速处理需求,并为超快速处理提供了新工具。  图1安阳公司FemtoYL-100-500飞秒激光器  图2安阳公司FemtoYL-100-500飞秒激光输出点  目前,该公司的FemtoYL-100-500飞秒光纤激光器已应用于各种材料的加工,如薄金属切割和冲孔,聚合物聚合物薄膜切割和冲孔,以及LCD显示器的钢化玻璃。以及碳化硅晶片等   1.不锈钢板和金属箔加工  图3是冲压0.05mm不锈钢板的结果的比较。从图3(a)可以看出,纳秒激光冲压不锈钢板,通过肉眼可以清楚地看到不锈钢板的变形和变色,图3(b)使用安阳飞秒激光。穿孔时,在不锈钢板和微孔周围基本上没有热损伤材料,并且微孔的边缘是光滑的。  图3:(a)纳秒激光(b)安阳飞秒激光冲压不锈钢板的结果   2. NPI胶片处理  使用安阳飞秒激光器结合电流计和环切割在NPI薄膜上制造10×10微孔阵列。 NPI薄膜的厚度为25微米。从图4中可以看出,微孔周围的材料基本上没有变形,并且微孔的边缘基本上没有热损伤。 图4飞秒激光钻孔对NPI薄膜的影响  3.脆性材料的加工  如图5所示,使用Anyang的500飞秒红外激光器和电流计系统切割强化玻璃。玻璃的厚度为0.5mm。切割后,钢化玻璃的边缘光滑,没有热损伤,基本上看不见。蹦.  图5玻璃切割  下面的图6显示了使用Anyang Femtosecond Laser切割钻石的结果。切割后的边缘整齐,塌陷小于10um。  图6金刚石切割   4.使用超快激光隐藏碳化硅晶圆  碳化硅晶圆窃取工艺使用Anyang的皮秒脉冲激光器和聚焦物镜将激光脉冲聚焦在碳化硅晶片内。当通过这种隐藏方法处理晶片时,由激光聚焦的碳化硅晶片内部的高强度激光导致碳化硅材料的部分熔化,并且由于熔融状态下的碳化硅的密度高于结晶,使用碳化硅。熔化区留下一些小的真空孔。当熔融区的温度冷却到熔点以下时,在热应力下在焦点的上方和下方产生裂缝。从内向外的这种裂缝不会在表面上产生碎屑。同时,由于激光脉冲的持续时间非常短,碳化硅熔化区域非常小,并且裂纹表面裂纹非常细。  碳化硅片的厚度为300微米,隐藏了解理。获得以下结果。  图7碳化硅晶圆的立体结果  从图7(a)可以看出切割后的表面裂纹,裂缝的左右偏差在5um以内,图7(b)显示了裂缝的后部,图7(c)显示了后缘裂开,坍塌小于5um。从上述显微镜的放大图像可以看出,通过隐藏处理加工的晶片具有平坦的边缘和小的热影响区域,是一种窄切割切割加工方法,可以大大提高材料利用率。  超快激光技术的发展前景  随着激光技术的发展,激光器正朝着更快的脉冲,更高的能量和更短的波长发展,这已经彻底改变了激光加工。这使得超快脉冲激光器在业界越来越受到关注。这主要体现在超快脉冲激光加工可以实现比长脉冲激光加工高得多的精度,并且可以达到亚微米甚至纳米。除了材料切割和冲孔等基本加工外,超快脉冲激光还可以实现材料表面的加工和改性,以及透明材料内部的加工和改性,实现高精度和复杂性。其他加工方法无法实现。加工形状组件。此外,超快脉冲激光可以与几乎任何材料相互作用,并且用于激光加工的材料不受限制。对于超硬,脆,高熔点,爆炸性材料等的加工,它具有其他方法无法比拟的优点。  为了满足激光行业的发展要求,安阳激光将不断提高飞秒光纤激光器的技术指标。未来,安阳的工业飞秒激光器将完全覆盖100fs-10ps的脉冲宽度范围,以满足不同超短脉冲宽度下不同材料去除效率的优化要求。同时,为了不断降低客户的单位使用成本和加工宏观物体的需求,未来将实现500-1000W的平均功率和1mJ的脉冲能量。  同时,公司激光器的产品设计将遵循平台化,通用化和模块化的原则。安阳的平台,通用化和模块化产品不仅为行业提供了广泛的产品规格和配置选择,还实现了统一的操作界面和操作模式,以及良好的继承性,帮助客户节省设计时间。和成本,降低运营成本。   (原标题:国产大功率飞秒激光进入工业实用化时代) (来源:安阳激光)
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