Фемтосекундне та наносекундне лазерне мікро{0}}буріння|Керівництво по точності

У світі прецизійного виробництва, що швидко розвивається, вибір між наносекундною та фемтосекундною лазерною технологією може вплинути або зруйнувати ваш мікро-проект обробки. У той час, як галузі прагнуть до-менших функцій і суворіших допусків-від упаковки напівпровідників до медичних пристроїв-питання не просточивикористовувати лазерне свердління, алеякийлазерна технологія забезпечить точність, яку вимагає ваше застосування.

Хоча як наносекундні, так і фемтосекундні лазери можуть створювати мікро-дірки, їхні фундаментальні відмінності в тривалості імпульсу дають кардинально різні результати. Один покладається на термічну абляцію, яка неминуче залишає зони-під впливом тепла, перероблені шари та мікро-тріщини. Інший забезпечує «холодну обробку» за допомогою надшвидкої іонізації, що забезпечує чисті отвори без задирок-з точністю до мікрон-рівня.

У цьому всебічному порівнянні ми розглядатимемо реальні-результати механічної обробки--поряд, аналізуючи морфологію одного-отвору, якість масиву, основні принципи роботи та-галузеві застосування. Якщо ви оцінюєте-рентабельне чорнове свердління чи вимагаєте суб-мікронної точності для високо-технологічних компонентів, розуміння цих критичних відмінностей допоможе вам прийняти обґрунтоване рішення, яке збалансує продуктивність, якість і бюджет.

Давайте зануримося в дані та з’ясуємо, чому фемтосекундна революція трансформує прецизійне мікро{0}}оброблення в аерокосмічній, медичній, напівпровідниковій та оптичній галузях.

Ліва сторона: мікро-отвір, оброблений наносекундним лазером

• Великі ділянки оплавленого та переробленого шару на внутрішній стінці, хвилеподібні-задири, а також сильне обвуглювання та пошкодження на краях.
• Процес механічної обробки створює значну зону теплового впливу (HAZ). Під дією тепла матеріал плавиться, випаровується і розбризкується, утворюючи шарувату структуру термічного пошкодження.
• Погана узгодженість діаметра отвору, надзвичайно висока шорсткість внутрішньої стінки, наявність численних тріщин і розплавлених залишків.

Правий бік: мікро-отвір, оброблений фемтосекундним лазером

• Гладкі та вертикальні стінки отвору, без плавлення чи згортання, без відколів або задирок.
• Весь процес є «холодною обробкою» без теплопровідності, що призводить до майже нульової зони теплового впливу (HAZ). Матеріал видаляється за допомогою надшвидкої холодної іонізації (абляції).
• Правильна форма отвору з чудовою циліндричністю; внутрішня стінка вільна від перепластувань і тріщин.

Категорії: Метод обробки|Загальний вигляд|Постійність положення отвору|Чистота краю|Статус дефекту

Наносекундний лазер:

Поверхня демонструє великі ділянки почорніння та карбонізації з накопиченням бризок навколо периферії. Існують суттєві варіації в окремих розмірах отворів, і структура масиву сильно спотворена. Отвори демонструють плавлення та перетікання матеріалу з великим-термічним горінням на підкладці. Дефекти включають широке розповсюдження країв, забиті отвори та пошкодження навколишнього матеріалу підкладки.

Ефект наносекундної лазерної обробки Ефект фемтосекундної лазерної обробки

Фемтосекундний лазер:

Поверхня підкладки чиста, без підгоряння або зміни кольору. Діаметри отворів і крок по всьому масиву дуже однакові та регулярні. Отвори гострі, без переливу матеріалу, і немає периферійного теплового забруднення. Немає дефектів, -спричинених теплом, що забезпечує максимальний коефіцієнт виходу готового продукту.

1. Наносекундний лазер: тривалість імпульсу на рівні наносекунд; обробка відноситься до термічної абляції.

Енергія безперервно надходить усередину матеріалу, спричиняючи розсіювання тепла та його проведення в широкому діапазоні. Це неминуче призводить до незворотних термічних пошкоджень, таких як плавлення, випаровування, переливання, розтріскування та термічна деформація. Неможливо уникнути таких проблем, як задирки та згортання краю.

2. Фемтосекундний лазер: тривалість імпульсу становить фемтосекунду (10⁻¹⁵ секунд), що є над-коротким і над-швидким.

Миттєва пікова енергія надзвичайно висока. Іонізація та абляція матеріалу завершуються до того, як тепло почне дифундувати до навколишнього матеріалу, досягаючи не-термічної «холодної» обробки. Це повністю усуває термічні ефекти, повторні шари та відколи/задири, уможливлюючи масове виробництво надзвичайно точних мікро-отворів на мікронному/суб-мікронному рівні.

Наносекундний лазер: підходить лише для сценаріїв грубого буріння з низькою-точністю-з низькою вартістю. Використовується там, де немає строгих вимог до якості внутрішніх стін або не-термічної обробки.

Мікро{0}}прецизійний лазерний верстат для різання та свердління

Фемтосекундний лазер: Ексклюзивно для галузей високих-технологій, таких як пакування мікросхем, медичні/біологічні витратні матеріали, аерокосмічні точні компоненти, оптичні тонкі плівки та ультра-спеціальні матеріали. Він використовується для індивідуальної обробки масивів мікро-отворів/сліпих-отворів.