Was können ultraschnelle Laser?
Die rasante Entwicklung der Kurzpulslasertechnologie hat sie in der Industrie sehr weit verbreitet gemacht, und fast täglich werden neue Anwendungen gefunden. Gegenwärtig konzentrieren sich kurze Impulse hauptsächlich auf verschiedene Anwendungsbereiche wie Bohren, Ritzen, Schneiden, Drahtablation (Entfernen der Beschichtung), Oberflächenstrukturierung und Gravieren.
1. Bohren
Bei der Leiterplattenkonstruktion wurde begonnen, Keramiksubstrate anstelle herkömmlicher Kunststoffsubstrate zu verwenden, um eine bessere Wärmeleitfähigkeit zu erzielen. Um elektronische Komponenten zu verbinden, müssen in der Regel bis zu Hunderttausende kleiner Löcher mit einem Durchmesser von 40100 μm in die Platine gebohrt werden. Daher ist es sehr wichtig sicherzustellen, dass die Stabilität des Substrats nicht durch den Wärmeeintrag während des Bohrvorgangs beeinträchtigt wird. Der Pikosekundenlaser ist ein ideales Werkzeug für diese Anwendung. Der Pikosekundenlaser kann die Lochbearbeitung durch Schlagbohren vervollständigen und die Gleichmäßigkeit des Lochs sicherstellen. Neben Leiterplatten können Pikosekundenlaser auch hochwertige Materialien wie Kunststofffolien, Halbleiter, Metallfilme und Saphir bohren.
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2. Schreiben und schneiden
Linien können durch Überlagerung von Laserpulsen durch Scannen gebildet werden. Normalerweise ist viel Scannen erforderlich, um tief in die Keramik einzudringen, bis die Tiefe der Linie 1/6 der Materialstärke erreicht. Die einzelnen Module werden dann entlang dieser Kerblinien vom Keramiksubstrat getrennt. Diese Trennmethode wird als Anreißen bezeichnet. Ein weiteres Trennverfahren ist das ultrakurze Pulslaser-Ablationsschneiden, auch als Ablationsschneiden bekannt. Der Laser entfernt das Material und entfernt das Material, bis es durchgeschnitten ist. Der Vorteil dieser Technik besteht darin, dass die Form und Größe der bearbeiteten Löcher eine größere Flexibilität aufweisen. Alle Prozessschritte können mit einem Pikosekundenlaser ausgeführt werden.
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3. Drahtablation (Entfernen der Beschichtung)
Eine andere Anwendung, die oft als Mikrobearbeitung angesehen wird, ist das präzise Entfernen von Beschichtungen, ohne das Substratmaterial zu beschädigen oder leicht zu beschädigen.
Die Ablation kann entweder eine wenige Mikrometer breite Linie oder eine großflächige Entfernung von einigen Quadratzentimetern sein. Da die Dicke der Beschichtung normalerweise viel kleiner als die Breite der Ablation ist, kann keine Wärme seitlich geleitet werden. Daher können Laser mit einer Pulsbreite von Nanosekunden verwendet werden. Die Kombination aus Hochleistungslaser, quadratischer oder rechteckiger leitfähiger Faser und flacher Lichtintensitätsverteilung ermöglicht die Anwendung der Laseroberflächenablation im industriellen Bereich. Beispiel: Verwenden Sie den TruMicro 7060-Laser von TRUMPF, um die Beschichtung des Dünnschichtsolarzellenglases zu entfernen. Der gleiche Laser kann auch in der Automobilindustrie zum Entfernen von Korrosionsschutzbeschichtungen zur Vorbereitung des anschließenden Schweißens verwendet werden.
4. Oberflächenstrukturierung
Die Strukturierung kann die physikalischen Eigenschaften der Materialoberfläche verändern. Entsprechend dem Lotus-Effekt lässt die hydrophobe Oberflächenstruktur Wasser von der Oberfläche ablaufen. Die Verwendung von Ultrakurzpulslasern zur Erzeugung von Submikronstrukturen auf der Oberfläche kann dieses Merkmal erreichen, und die zu erzeugende Struktur kann durch Ändern der Laserparameter präzise gesteuert werden. Gegenläufige Effekte wie hydrophile Oberflächen können ebenfalls erzielt werden, und durch Mikrobearbeitung können auch Strukturen mit größeren Abmessungen erzeugt werden. Diese Verfahren können im Kraftstofftank des Motors verwendet werden, um einige Mikrostrukturen herzustellen, die den Verschleiß verringern, oder um die Metalloberfläche zu strukturieren, um das Schweißen mit Kunststoff zu erreichen.
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5. Gravur
Beim Gravieren entstehen dreidimensionale Formen durch Ablation von Materialien. Obwohl die Größe der Ablation die Kategorie der Mikrobearbeitung im herkömmlichen Sinne überschreiten kann, wird sie aufgrund der erforderlichen Präzision in diese Art von Laseranwendungsfeld eingestuft. Mit dem Pikosekundenlaser können die Kanten polykristalliner Diamantwerkzeuge auf Fräsmaschinen bearbeitet werden. Der Laser ist ein ideales Werkzeug für die Verarbeitung von polykristallinem Diamant, einem extrem harten Material, aus dem Fräser hergestellt werden können. Verwenden Sie die Gravurtechnologie, um die Spanrillen und Zähne des Fräsers zu bearbeiten. In diesem Fall sind die Vorteile des Lasers berührungslos und eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit.
Kurz gesagt, die Mikroverarbeitung hat sehr breite Anwendungsaussichten, und immer mehr tägliche Notwendigkeiten treten durch Lasermikroverarbeitung in unser Sichtfeld ein.