Ir zināms, ka femtosekundes lāzeri griež praktiski jebkuru materiālu, un tos izmanto displeju, pusvadītāju un citu elektronisku komponentu vai pielāgotu detaļu apstrādē un ražošanā. Faktiski femtosekundes lāzera mikroapstrāde ir precīzāka un samazina termisko ietekmi uz materiālu, tādējādi iegūstot augstākas kvalitātes detaļas. Amplitūdas komanda gadiem ilgi ir strādājusi pie viena femtosekundes lāzeru pielietojuma: stikla apstrādes.
Kā femtosekundes lāzeri var uzlabot stikla griešanu?
Stikla atšķirīgā iezīme ir tā cietais un trauslais raksturs, kas rada ievērojamu apstrādes izaicinājumu. Tradicionālās mehāniskās stikla griešanas metodes, piemēram, griešana ar dimanta disku, smilšu strūklu vai ūdens strūklas apstrādi, griež neprecīzi, malām trūkst regularitātes, un griešanas procesā tiem ir liels un asimetrisks atlikušais malu spriegums, kā rezultātā uz virsmas rodas mikroplaisas, putekļi un gruži. šādā veidā apstrādātas stikla malas. Daudzos lietojumos sīkas plaisas, ko izraisa skaidas un lokāls spriegums, izraisīs ierīces atteici, un tādēļ ir jāveic pēcapstrādes malu slīpēšana un pulēšana, lai nostiprinātu malas un sasniegtu pieņemamu kvalitāti. Turklāt mehāniskai naža riteņu apstrādei ir nepieciešami arī daži palīglīdzekļi, kas palīdz griešanai, kas var pielipt pie gatavās malas un ir nepieciešama apstrāde, piemēram, tīrīšana ar ūdeni vai ultraskaņas tīrīšana. Sekojošais apstrādes process un zemais iznākuma līmenis palielinās gatavā stikla izstrādājuma izmaksas.
Turklāt, ja viens stikla gabals ir atšķaidīts līdz mikronu līmenim (UTG stikls), šīs tradicionālās mehāniskās griešanas metodes vairs nebūs piemērojamas. Īpaši ātro lāzeru unikālās priekšrocības ļauj apstrādāt šos cietos, trauslos un īpaši plānos stikla materiālus, un femtosekundes lāzeri ar atbilstošiem parametriem var efektīvi griezt ar ļoti ierobežotu malu skaitu vienā piegājienā [1]. Tas attiecas pat uz biezu stiklu, kur femtosekundes lāzeri piedāvā alternatīvu citām stikla griešanas metodēm.
Femtosekundes lāzera stikla griešana: kā tas darbojas?
Stikla apstrādei var izmantot ultraīsus lāzerimpulsus, kas apvienoti ar Bezier līdzīgu staru. Besela staru kūlim ir plānāks stara viduklis un lielāks fokusa dziļums nekā Gausa staram, un tas spēj vienlaicīgi absorbēt ultraīsu impulsu enerģiju visā stikla biezumā. Impulsu pārrāvuma izmantošana ļauj stiklam efektīvāk absorbēt lāzeru un rada plaisas, kas nepieciešamas, lai stiklu izgrieztu no augšas uz leju. Izmantojot šo femtosekundes lāzeru ar Beselam līdzīgu staru, piemēram, stikla griešanu var veikt neatkarīgi no tā, vai trajektorija ir taisna vai izliekta.
Amplitūdas lietojumprogrammu komanda ir izstrādājusi uz femtosekundes lāzeru balstītu procesu, lai precīzi kontrolētu lūzuma virzienu un ar to saistīto stikla apstrādes optiku, kā arī izmantotu paplašinātu lūzumu ģenerēšanu, lai uzlabotu stikla griešanas procesa apstrādes efektivitāti. Šo procesu var izmantot, lai grieztu plānu un īpaši plānu stiklu (<200μm), thick glass (>1 mm) vai pat daudzslāņu stikls vai dažādi viegli atdalāmi trausli caurspīdīgi materiāli ar zemu virsmas raupjumu (<1μm) and no chips and chipping.
Procesa galvenā iezīme ir tāda, ka stikla absorbētā femtosekundes lāzera enerģija rada paplašinātu plaisu, kas ievērojami pārsniedz faktiskā trieciena punkta izmēru. Šī funkcija ievērojami paātrina apstrādes laiku un palielina lāzera enerģijas izmantošanas efektivitāti. Dažādiem stikla veidiem un biezumiem (<1 mm nanolaminate glass, for example), the use of sub-picosecond or femtosecond pulses can produce longer extended cracks for more efficient processing. For cutting thin glass, cutting speeds of more than ~1 m/s along a straight line and more than 100 mm/s for curved parts can be achieved with a laser power of only 10 W. For ultra-thin glass, cutting energies of less than 30 uJ can yield cut edges with chipping of less than 0.5 um. The process can also be used to cut thick glass or multiple layers of glass (>1 mm) vienā piegājienā.
Amplitūdas procesa komandas veiktie eksperimentālie pētījumi ir parādījuši, ka visefektīvākais apstrādes parametrs ir ģenerēt 4 līdz 6 impulsu pārrāvumu ar vienmērīgu apakšimpulsu enerģijas sadalījumu. Kombinācijā ar noteiktām optiskām konfigurācijām vienā piegājienā var apstrādāt 3 mm biezu stiklu. Šim pētījumam tika izmantots Amplitude Tangor lāzers, kas aprīkots ar Femtoburst ™️ funkciju, kas ļauj lietotājam ieprogrammēt individuālās apakšimpulsu amplitūdas uzliesmojuma shēmā, lai precīzi modulētu pārsprāgšanas enerģijas sadalījumu detalizētai materiāla enerģijas absorbcijas izpētei. pielāgotā veidā.
Kam paredzēta femtosekundes lāzera stikla griešana?
Šo procesu var izmantot dažādās lietojumprogrammās, piemēram, mobilo ierīču displeju ražotājiem, kas izmanto plānāku stiklu vai daudzslāņu stiklu, un plaša patēriņa elektronikā, kur bieži tiek izmantots pārklāts stikls, un tas bieži ir jāapstrādā ar izliektiem stūriem, konturētām formām un griezumiem. , un kur femtosekundes impulsu īso impulsu apstrādes raksturlielumi var efektīvi samazināt pārklājuma slāņa siltuma ietekmēto zonu. Daudzas mehāniskās vai citas lāzermetodes nevar nodrošināt šādiem izstrādājumiem nepieciešamo precizitātes un kvalitātes līmeni. Mūsu tehnoloģiju var izmantot arī biezāka stikla griešanai medicīnas nozarē vai pat rūdīta stikla griešanai ekrāna aizsardzībai vai automobiļu rūpniecībai.
Turklāt, attīstoties stikla caurumu tehnoloģijai (TGV) pēdējos gados, tas būs virziens un tendence izmantot stikla caurumu pamatnes 3D integrētās paketes adapteru plates, MEMS un Mini LED/Micro LED u.c. Turklāt ir arī īpašs pieprasījums pēc augstas dziļuma un diametra attiecības caurumu veidiem optiskajā komunikācijā, plaša patēriņa elektronikā, biomikroshēmās utt. TGV tehnoloģijā Besela staru apstrādes modulis ir neaizstājams instruments, izmantojot šo tehnoloģiju, var sasniegt mikronu vai pat submikronu, super 250,000 uz kvadrātcentimetru īpaši augsta blīvuma caurums, tāpēc blīvai un ātrgaitas stikla cauruma apstrādei ir nepieciešams 1. mikro caurums starp lāzera apstrādi nevar parādās mikroplaisas radītajā termiskajā spriegumā, 2. precīzi jākontrolē caurumu atstatums. Femtosekundes lāzeri piedāvā šauru impulsa platumu, lai kontrolētu mikroplaisāšanu (<350fs) while providing an excellent solution to precisely control the position accuracy of the trigger pulse on the material using the FemtoTrig® feature developed by Amplitude's technical team, synchronized with the oscillator clock (fosc:40Mhz, jitter. 25ns) to achieve higher machining position accuracy (100m/ s, Position Error: 2.5um) while maintaining a constant single pulse energy (<4% energy fluctuation) for high speed pulse machining.
Amplitūdas tehniskās un procesu komandas izstrādā un uzlabo femtosekundes lāzera apstrādes metodes, iekļaujot un nepārtraukti atklājot materiāla iekšējās īpašības, kā arī pielāgojot atbilstošus optiskos moduļus un lāzera risinājumus, lai iegūtu augstākas kvalitātes lāzera materiālu apstrādes rezultātus. Lietojumprogrammu laboratorija Sudžou, Ķīnā, var nodrošināt klientiem paraugu apstrādes testus, lai pārbaudītu tehnoloģijas iespējamību, kā arī nodrošināt klientiem un partneriem femtosekundes lāzera pielietošanas tehnoloģijas sadarbību un praktiskas apmācības par femtosekundes lāzera apstrādi. Aktīvi atverot sadarbību ar Ķīnas universitātēm un pētniecības iestādēm, mūsu mērķis ir attīstīt vairāk vietējo talantu.
