Yra žinoma, kad femtosekundiniai lazeriai pjausto beveik bet kokią medžiagą ir yra naudojami ekranų, puslaidininkių ir kitų elektroninių komponentų arba pasirinktinių dalių apdirbimui ir gamybai. Tiesą sakant, femtosekundinis lazerinis mikroapdirbimas yra tikslesnis ir sumažina šiluminį poveikį medžiagai, todėl dalys yra kokybiškesnės. Amplitudės komanda daugelį metų dirbo su viena femtosekundinių lazerių programa: stiklo apdirbimu.
Kaip femtosekundiniai lazeriai gali pagerinti stiklo pjovimą?
Skiriamasis stiklo bruožas yra jo kietumas ir trapumas, o tai kelia didelį apdorojimo iššūkį. Tradiciniai mechaniniai stiklo pjovimo būdai, tokie kaip pjovimas deimantiniais ratais, smėliavimas ar vandens srove, pjauna netiksliai, briaunose nėra taisyklingų, o pjovimo metu susidaro dideli ir asimetriški liekamieji briaunų įtempimai, dėl kurių ant stiklo atsiranda mikro įtrūkimų, dulkių ir šiukšlių. tokiu būdu apdorotų stiklo kraštų. Daugeliu atvejų smulkūs įtrūkimai, atsirandantys dėl drožlių ir vietinių įtempių, sukels įrenginio gedimą, todėl norint sutvirtinti kraštus, kad būtų pasiekta priimtina kokybė, reikia atlikti briaunų šlifavimą ir poliravimą. Be to, mechaniniam peilio rato apdirbimui taip pat reikia kai kurių pagalbinių medžiagų, kurios padėtų pjauti, kurios gali prilipti prie baigto krašto ir reikalauti apdorojimo, pvz., vandens valymo arba ultragarso valymo. Vėlesni apdorojimo procesai ir mažas derlius padidins gatavo stiklo gaminio kainą.
Be to, kai vienas stiklo gabalas praskiedžiamas iki mikronų lygio (UTG stiklas), šie tradiciniai mechaninio pjovimo metodai nebebus taikomi. Unikalūs itin greitų lazerių privalumai leidžia apdoroti šias kietas, trapias ir itin plonas stiklo medžiagas, o femtosekundinis lazeris su atitinkamais parametrais gali efektyviai pjauti labai ribotą briaunų skaičių vienu praėjimu. Tai galioja net storam stiklui, o femtosekundiniai lazeriai siūlo alternatyvą kitoms stiklo pjovimo technikoms.
Femtosekundinis stiklo pjovimas lazeriu: kaip tai veikia?
Stiklo apdirbimui gali būti naudojami itin trumpi lazerio impulsai kartu su Bezier tipo spinduliu. Besselio pluoštas turi plonesnį pluošto juosmenį ir didesnį židinio gylį nei Gauso pluoštas ir gali vienu metu sugerti ultratrumpų impulsų energiją per visą stiklo storį. Naudojant impulsų sprogimą, lazeris efektyviau sugeria stiklą ir atsiranda įtrūkimų, reikalingų norint perpjauti stiklą iš viršaus į apačią. Šis femtosekundinis lazeris su Beselio tipo spinduliu gali būti naudojamas, pavyzdžiui, pjaustyti stiklą tiesiomis arba lenktomis trajektorijomis.
Amplitudės programų komanda sukūrė femtosekundžių lazeriu pagrįstą procesą, skirtą tiksliai valdyti lūžio kryptį ir lydinčią stiklo apdirbimo optiką bei naudoti išplėstinį lūžių generavimą, kad pagerintų stiklo pjovimo proceso apdorojimo efektyvumą. Šis procesas gali būti naudojamas pjaustyti ploną ir itin ploną stiklą (<200μm), thick glass (>2 mm) ir net daugiasluoksnis stiklas arba įvairios lengvai atskiriamos trapios permatomos medžiagos, kurių paviršiaus šiurkštumas mažas (<1μm) and no chips and chipping.
Pagrindinis proceso bruožas yra tas, kad stiklo sugeriama femtosekundinė lazerio energija sukuria išplėstą įtrūkimą, kuris gerokai viršija tikrojo smūgio taško dydį. Ši funkcija žymiai pagreitina apdorojimo laiką ir padidina lazerio energijos naudojimo efektyvumą. Įvairių tipų ir storių stiklams (<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 in excess of ~1 m/s along a straight line and in excess of 100 mm/s for curved parts can be achieved with laser power of only 10 W. For ultra-thin glass, cutting energy of no more than 40 μJ can result in a chipped edge of less than 1 μm.
The process can also be used to cut thick glass or multilayer glass (>1 mm) vienu praėjimu. Amplitudės proceso komandos atlikti eksperimentiniai tyrimai parodė, kad efektyviausias apdorojimo parametras yra generuoti 4–6 impulsų impulsų seką (Burst) su plokščiu subimpulso energijos pasiskirstymu. Kartu su tam tikromis optinėmis konfigūracijomis storesnis nei 2 mm stiklas gali būti apdorojamas vienu praėjimu. Šiam tyrimui buvo naudojamas Amplitude Tangor lazeris, turintis Femtoburst ™️ funkciją, kuri leidžia vartotojui užprogramuoti atskiras subimpulsų amplitudes pliūpsnio modelyje, kad būtų galima tiksliai moduliuoti pliūpsnio energijos pasiskirstymą, kad būtų galima išsamiai ištirti pritaikytą medžiagos energijos sugertį. .
Kam skirtas stiklo pjovimas femtosekundiniu lazeriu?
Šis procesas gali būti naudojamas įvairiose srityse, pvz., mobiliųjų įrenginių ekranų gamintojams, kurie naudoja plonesnį stiklą arba daugiasluoksnį stiklą (pvz., LCD), ir plataus vartojimo elektronikoje, kur dažnai naudojamas padengtas stiklas ir dažnai turi būti apdorojamas lenktais kampais, kontūrais. formų ir pjūvių, o trumpų impulsų apdorojimo femtosekundžių impulsų charakteristikos gali veiksmingai sumažinti šilumos paveiktą padengto sluoksnio zoną. Daugelis mechaninių ar kitų lazerinių metodų negali užtikrinti tokiems gaminiams reikalingo tikslumo ir kokybės. Mūsų technologija taip pat gali būti naudojama pjaustant storesnį stiklą medicinos pramonei arba net grūdintą stiklą ekrano apsaugai ar automobilių pramonei.
Be to, pastaraisiais metais tobulėjant stiklo kiaurymių technologijai (TGV), bus kryptis ir tendencija naudoti stiklo kiauryminius pagrindus 3D integruotų paketų adapterio plokštėse, MEMS ir Mini LED/Micro LED ir kt. Be to, ypatingas poreikis yra didelio gylio ir skersmens santykio angų tipų optiniuose ryšiuose, buitinėje elektronikoje, biolustuose ir kt. TGV technologijoje Besselio pluošto apdorojimo modulis yra nepakeičiamas įrankis, naudojant šią technologiją galima pasiekti mikronų ar net submikronų, super 250,000 kvadratiniam centimetrui itin didelio tankio kiaurymė, todėl norint tankiai ir greitai apdoroti stiklo kiaurymę reikia 1. mikro skylės tarp lazerio apdorojimo negali atsiranda mikroįtrūkimo sukeltas šiluminis įtempis, 2. angų atstumas turi būti tiksliai kontroliuojamas. Femtosekundiniai lazeriai siūlo siaurą impulsų plotį, kad būtų galima kontroliuoti mikrokrekingą (<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 (RMS <1% energy fluctuation) for high speed pulse machining.
