חיתוך לייזר פמט שנייה

---

הלייזר פמט שנייה של Be-Cu משמש לעיבוד דיוק גבוה במיוחד של רכיבים וחלקים מיניאטוריים עם תכונות מיקרו. ה-פמט שנייה (Femto Laser) מוגדר לקידוח מיקרו חורים בלייזר וחיתוך עדין ללא כל אזור מושפע חום, תוך מתן שליטה תת-מיקרונית על הלייזר. ניתן להסיר חומר המעובד בלייזר מבלי ליצור חום, מה שמאפשר עיבוד של חורים מיקרו עם איכות משטח וקצוות מספקת.

טכנולוגיית פמט שנייה אפשרה ל-Be-Cu לספק שירותי מיקרו-עיבוד מהירים, מדויקים ואיכותיים יותר, המאפשרים זמני מחזור מופחתים. ה-Femto Laser איפשר ל-Be-Cu Tech להפחית, ואף לבטל, את עלויות כלי העבודה, תוך השגת מצוינות בדייקנות גבוהה. Be-Cu הוכיחה דיוק של 0.5 מיקרון בתכונות לייזר Femto.

שירותי חיתוך לייזר פמט שנייה

שלח לנו דוא"ל היום בכתובת [email protected] כדי ללמוד עוד על השירותים שלנו, או בקר ב-Be-Cu.com באינטרנט כדי ללמוד עוד על החברה שלנו.

מגוון חומרים

הלייזר הפמטושני יעיל מאוד על מגוון רחב של חומרים. Be-Cu.com השלימה מחקר מקרה כדי להדגים את הגמישות של פמטו לייזר בעיבוד מגוון חומרים עבור יישומי מיקרו-מעגלים כולל פולימרים וחומרים מתכתיים עם תוצאות זהות. למהנדסי התהליך של Be-Cu יש ניסיון בעיבוד מגוון רחב של מתכות בלייזר פמט שנייה דוגמאות כוללות טיטניום, נירוסטה, MP35N, Inconel, חומרים ברזליים, אלומיניום, פליז, טונגסטן וסגסוגות טונגסטן, כולל קרביד. בנוסף, יש להם ניסיון בעיבוד מתכות יקרות כמו זהב, פלטינה, כסף ועוד. כמו כן יש להם ניסיון בעבודה עם פולימרים כמו סיליקון, פבקס, פוליאמיד, גרוליט וכדומה וכן PEEK, פוליאתילן ועוד רבים אחרים.

חיתוך הלייזר Femtosecond מאפשר עיבוד ללא שחיקה של הכלים וללא אזור מושפע חום, מה שמאפשר איכות משטח וקצה גבוה במיוחד. פלטפורמת העיבוד יציבה במיוחד ומאפשרת מניפולציה מדויקת ביותר של 5 צירים של חומר העבודה. תנועות המכונה בלייזר Фемто נשלטות לדיוק של תת מיקרון.

Галерея деталей для фемто-лазерной резки

עיבוד שבבי מיקרו

הלייזר הפמטו-שני של Be-Cu מתאים באופן אידיאלי ליישומי עיבוד מיקרו-מאפיינים ולעתים קרובות נעשה בו שימוש כדי להוסיף תכונות דיוק לרכיבי מיקרו EDM בשוויץ או חוט.Be-Cu הוכיחה בקיאות בקוטר חורים מתחת ל-25 מיקרון וחריצים מתחת ל-20 מיקרון. ניתן להחזיק את רוב החורים בגלילי עד פי 8-10 מהקוטר. הציוד מסוגל לדייק ולחזרה של פחות מ-1 מיקרון.

Be-Cu, LLC משתמשת בעיבוד לייזר פמט שנייה כדי לשרת את תעשיות הרפואה, התעופה והחלל, האנרגיה והמיקרו אלקטרוניקה. היציבות והרבגוניות של לייזר הפמטו העניקו ל-Be-Cu את ההזדמנות לבצע מיקרו-מכונות של חלקים וחומרים שסביר להניח שלא היו ניתנים לביצוע באמצעות שיטות עיבוד מסורתיות. יכולתו של הלייזר הפמט-שנייה לעבד מגוון רחב של חומרים תוך מתן תוצאות עקביות ומדויקות מאפשרת גמישות רבה יותר בתהליך העיצוב. למהנדסי התהליך של Be-Cu יש ניסיון בהפעלת מספר סוגי חומרים בלייזר הפמטו ונהנים להיות מאותגרים עם חומרים חדשים. הדיוק והדיוק הקיצוניים של הלייזר הפמט-שני של Be-Cu הופכים אותו לפתרון אידיאלי עבור שירותי עיבוד ויישומים של מיקרו.

השוואה בין מכונות עיבוד לייזר

תכונה של עיבוד לייזר femtosecond היא שהוא משתמש בלייזר דופק קצר במיוחד, כך שהוא יכול לבצע עיבוד עם השפעות תרמיות מינימליות על החומר. בנוסף, עם חומרים שקופים כמו חומרי זכוכית המאפשרים מעבר לאור הלייזר, באמצעות שליטה בפוקוס, ניתן לבצע עיבוד עדין על סדר המיקרון שבתוך החומר.

BE-CU משתמשת במכונת עיבוד לייזר דופק קצר במיוחד (פמטוס שנייה / פיקושנייה) כדי לשלוט במדויק על תנוחת החומר ומיקום המוקד של קרן הלייזר, ובכך לחתוך חומרים שונים בעומקים ובצורות שונות הוסף חריצים, חורים וחוסר אחידות מדויקים.

תכונות של עיבוד לייזר פמט שנייה

למיקרו-עיבוד באמצעות לייזר פמט-שנייה יש שתי תכונות בהשוואה לעיבוד לייזר אחר.

מכיוון שהזמן ליישום אנרגיה קצר ביותר, ניתן לבצע עיבוד ללא כל השפעות חום.

ללייזר הפמט-שניות יש רוחב דופק של ~100 fs (1 fs = 10 ^-15 שניות), והקרנת הלייזר מסתיימת מהר יותר מכפי שניתן להעביר חום לחומר, כך שהיא עלולה לגרום לסדקים עקב השפעות תרמיות ופסולת (נמס ופסולת אידוי על ידי הלייזר) ניתן לבצע עיבוד מבלי לגרום לחומרים שהוסרו להידבק מחדש למשטח. מצד שני, רוחב הפולסים של לייזר YAG ארוך ב-~20 ns (1 ns = 10 ^-9 s), מה שגורם להיווצרות שכבה מושפעת חום וסדקים סביב האזור המעובד. אגב, המרחק שהלייזר עובר ב-100 fs הוא 30 מיקרומטר בלבד, וב-20 ns הוא 6 מ', כך שניתן לראות כמה קצר רוחב הפולסים של לייזר פמט-שנייה.

עוצמת לייזר גבוהה מתקבלת כאשר הלייזר ממוקד עם עדשה, כך שניתן ליצור מבנים עדינים רק ליד נקודת המוקד.

ללייזר הפמטו-שניות אורך גל של 800 ננומטר וחומרים שקופים כמו ספיר וזכוכית קוורץ אינם סופגים את הלייזר, אך בסמוך לנקודת המוקד מתקבלת עוצמת לייזר גדולה של >10 TW/cm ² , ולכן הקליטה מתרחשת רק בסמוך נקודת המוקד, וכתוצאה מכך ניתן ליצור מבנה עדין. תוך ניצול תכונה זו, היא מיושמת על היווצרות של מוליכי גל אופטיים והתקנים מיקרו-נוזליים בתוך זכוכית. הוא יכול לעבד את כל החומרים (מתכות, מוליכים למחצה, זכוכית, קרמיקה) כולל חומרים שקופים, כך שהוא מיושם גם בקידוח, תעלות וחיתוך. בנוסף, למרות שבדרך כלל ניתן למקד לייזרים רק עד אורך הגל של הלייזר גם אם הם ממוקדים עם עדשה, ניתן ליצור מיקרו-מבנים בסדר גודל של ננומטר מתחת לאורך הגל על ​​ידי שימוש רק באזורים בעלי עוצמת לייזר חזקה לעיבוד . הוא מיושם גם לתיקון פגמים (אקסטרוזיה ושבבים) במסכות פוטו המשמשות ליצירת דפוסי מוליכים למחצה.

תכונות של עיבוד הלייזר הפמטושני שלנו

חברתנו משתמשת בלייזרים לחיתוך יהלומים כבר שנים רבות בייצור מחטי שיא יהלומים. לייזרים משמשים גם לעיבוד חורים קטנים בספיר, אודם, קרמיקה וכו'. בשנים האחרונות, ככל שגדלו צרכי הלקוחות למזעור קוטרי חורים, הצגנו לייזר פמט-שניות חדשני לפני חברות אחרות על מנת להשיג עיבוד שבבי מדויק במיוחד. זה איפשר לספק מיקרו-מבנים מדויקים במיוחד לפי סדר ננומטר לחומרים שקופים כמו ספיר וזכוכית קוורץ. למרות שלייזרי femtosecond יכולים לעבד את כל החומרים, אנחנו הכי מיומנים בעיבוד זכוכית קוורץ, ספיר וקרמיקה, שם נוכל להשתמש בטכנולוגיות החיתוך, השחזה והליטוש הייחודיות שטיפחנו במשך שנים רבות . הטווח האופטימלי לייצור מיקרו הוא 0.5 עד 25 מיקרומטר, ובנוסף ליישומים תעשייתיים כמו מוליכים למחצה ומוצרים אופטיים, יש לנו רקורד עשיר של עיבוד ללקוחות כמו חוקרי ביולוגי, שהמחקר שלהם הפך לפעיל במיוחד בשנים האחרונות. מכיוון שגודל התאים תואם בדיוק את טווח הייצור המיקרוסקופי, הוא משמש לתצפית מיקרוסקופית של ממברנות תאים, מלכודות תאים , מכשירים מיקרופלואידיים וכו'.

מיקום לייזר פמט-שנייה בטכנולוגיית מיקרו-ייצור

הטבלה שלהלן משווה בין לייזרים של פמט-שנייה וטכנולוגיות מיקרו-ייצור אחרות. כדוגמה, נסביר את המקרה של קידוח חורים מיקרו בזכוכית קוורץ, הנמצא בשימוש תדיר בתחום הביוטכנולוגיה.

זכוכית קוורץ היא חומר שביר שנשבר בקלות, מה שמקשה בדרך כלל ליצור בה חורים מיקרוסקופיים. זה הופך לקשה במיוחד כאשר קוטר החור קטן מ-25 מיקרומטר. בקידוח קשה לייצר את המקדחה עצמה, והקוטר המינימלי הוא 150 מיקרומטר בלבד. כמו כן, לא ניתן ליצור מספר רב של חורים עקב בלאי של המקדחה. אפילו עם גלים קוליים והתזת חול, ייצור הכלים ועמידות המסכה מוגבלים, מה שמקשה על השגת קוטרי חורים עדינים, ושכבות שהשתנו בעיבוד עשויות להיווצר על פני החור. קוטר חור של 25 מיקרומטר אפשרי בלייזר UV , אך זכוכית הסיליקה נשברת לעיתים קרובות עקב הלם תרמי. תחריט יבש יכול ליצור חורים עדינים במיוחד, אך בשל התנגדות הפוטו-רזיסט, לא ניתן ליצור חורים עמוקים, ואורך החור הוא פי חמישה מקוטר החור לכל היותר. בנוסף, בשלב יצירת האב-טיפוס, הכרוך בשינויי עיצוב תכופים, יש להכין מסכות פוטו, מה שמגדיל את העלויות הראשוניות.

מצד שני, השגנו עיבוד של חורים עדינים במיוחד, דבר בלתי אפשרי עם טכנולוגיות עיבוד אחרות, תוך שימוש בידע הייחודי שלנו המשלב את מכונת עיבוד הלייזר הפמטו-שניה שפותחה בבית שלנו וטכנולוגיות הליבה שלנו של "חיתוך, שחיקה". , וליטוש." עשה. טווח קוטר החור האופטימלי הוא 0.5 עד 25 מיקרומטר, יחס הגובה המרבי (=אורך/קוטר חור) הוא 100, מה שמאפשר חורים עמוקים מאוד, חספוס פני השטח הוא חלק Ra ~ 0.01 מיקרומטר, ואין שכבה פגומה עקב עיבוד שבבי. הוא מאופיין ב למרות שיש צורך להגדיר תנאי עיבוד, לא נדרשות עלויות ראשוניות כמו אלו של פוטומסכות. באופן כללי, עיבוד לייזר פמט שנייה יכול לייצר עיבוד מאוד נקי ודקטני, אך מכיוון שכמות החומר שניתן להסיר בעיבוד אחד קטנה, נאמר כי הוא יקר ואינו מתאים לייצור המוני. החברה שלנו התגברה על בעיה זו על ידי שילוב טכנולוגיות עיבוד. במילים אחרות, הקמנו טכנולוגיית ייצור המוני על ידי עיבוד צורות גדולות ושימוש בלייזרי פמט שנייה רק ​​במקום בו היה צורך בצורות עדינות.

לדוגמה, אם חומר העבודה עבה, קבענו שיטה שבה אנו משתמשים במקדח יהלום ביתי כדי לקדוח את החור בחלקו, ומשתמשים בלייזר פמט-שניות רק בקצה כדי לקדוח חור בסדר גודל של מיקרון עד ננומטרים.

מהו לייזר פמט שנייה?

לייזר פמט שנייה הוא מכשיר הפולט פולסי אור של אור לייזר אינפרא אדום (IR) עם משכי זמן על סולם פמט שנייה. פולסים אלקטרומגנטיים באורך של פחות מפיקוסניה מסווגים כפולסים קצרים במיוחד ומציגים בדרך כלל הספקים שיא בסדר גודל של מגה וואט (MW) או יותר ותדרי חזרת פולסים גבוהים בהתאם.

כדי להשיג פעימות לייזר של פמט שנייה עם הספק שיא גבוה, יש צורך להשתמש בצורה של הגברה אופטית כגון הגברה דופק ציוץ (CPA). הוא משמש להגברת פולסי לייזר קצרים במיוחד ומסייע להגיע להספקים שיא בסדר גודל של פטאוואט (PW). כל הלייזרים הפמטו-שניים בעלי הספק גבוה משתמשים בגרסה כלשהי של CPA כדי לייצר לייזרים קצרים במיוחד עם שיעורי חזרות גבוהים והספקי שיא גבוהים.

סוגי לייזרים פמט-שנייה

CPA נדרש כדי לשלוט בהיבטים של לייזרים פמט-שניות כגון הגברה, רוחב פס, טווח פליטה וכו'. נעילת מצב מנהלת את מאפייני הלייזר הללו ומספקת פולסי אנרגיית לייזר איכותיים וחזקים. אלה הנעולים במצב עם היכולת ליצור פעימות אור משמעותיות של פמטו שנייה הם:

עם זאת, ברוב המצבים, אנרגיות הדופק מוגבלות במידה רבה לטווח הפיקו-ג'ול בשל מישורי המצב הרחבים לכאורה ומרחקי ההתפשטות הקצרים במוליכים למחצה, אנרגיות הדופק שלהם יכולות להיות גדולות משמעותית, אם כי בדרך כלל יש הרבה פחות מאשר לייזרים במצב מוצק , בשל ספי הרווח הצנועים שלהם.

חלק ממכונות הלייזר של פמט שנייה אינן טכנית לייזר פמט שנייה. הסיבה לכך היא שהם כוללים תכונות נוספות הכרחיות כמו מגברים תפעוליים וציוד עבור ממירי תדרים לא ליניאריים שנדרשים לתפקד בטווחי אורכי גל רבים אחרים. לייזרים ממוקדי צבע ולייזרי אלקטרונים חופשיים הם גרסאות טובות בהרבה של לייזרים פמט-שניות, אפשר לגרום לאלו לייצר פולסים של פמט-שנייה כמו קרני רנטגן.

היסטוריה קצרה של לייזרים פמט-שנייה

מחקר ופיתוח חלוצי (מו"פ) של לייזרים עם פולסים קצרים יותר ויותר הניבו את התוצאות הקונקרטיות ביותר בשנות ה-60 וה-70. למרות שלייזרי צבע נעולים במצב נעולים הצליחו לייצר פעימות לייזר באזור הפמט-שנייה, מגבלות החומרה גרמו ללייזרי צבע לבלתי מספקים עבור רוב היישומים החזויים של לייזרים פמט-שניות.

המצאת הלייזר טיטניום-ספיר (Ti:sapphire) בשנת 1982 הייתה פריצת הדרך האמיתית הראשונה לקראת מסחור של טכנולוגיית הלייזר הפמט-שנייה. זמן קצר לאחר מכן, שולבו לייזרים Ti:sapphire הנעולים במצב נעולים בטכנולוגיית CPA, והפיזיקאי האחראי לשילוב זה זכה בפרס נובל. לייזרים של Femtosecond הפכו לזמינים בעשורים הבאים תוך שימוש במגוון מדיות רווח, אך נדרשו טכניקות הגברה נוספות כדי להגדיל את תדרי הפולסים הזמינים ואורכי הגל של פולסים קצרים.

יישום לייזר פמט שנייה

לייזר פמט שנייה משמשים כיום במגוון רחב של תעשיות, החל מעיבוד ביו-רפואי ועד לעיבוד בקנה מידה מיקרו. לייזרים של פמט שנייה הראו פוטנציאל גדול לחיבור אולטרה-דיוק של חומרים קשים כגון מדיה שקופה, כגון ריתוך זכוכית לזכוכית. BE-CU סיפקה פתרונות לייזר פמט שנייה עבור יישומים שונים.

כיצד מייצר לייזר פולסי לייזר של פמט שנייה?

כמה סוגים של לייזרים יכולים ליצור פולסים של חמש שניות גלים באורכי גל שונים, העוקבים אחר תדר התהודה.

ככל שהגל העומד או הפאזה הקיימים בתוך המהוד גבוהים יותר, טווח קרן הלייזר רחב יותר גם כמות השלבים הללו נקבעת על ידי הטווח הספקטרלי של הלייזר. ' בינוני מתמשך.

השיטה המשמשת ליצירת פולסי לייזר בתוך מהוד ידועה כנעילת מצב. כרגיל, כל שלב של מהודים אלה מתנודד באופן עצמאי ושרירותי. נעילת מצב גורמת למנגנון התהודה להתנוד ברצף, וכתוצאה מכך להתערבות במצב, וכתוצאה מכך, לנוע בין המהודים לפני שהסתיים בנתיב אחד ליצירת דופק לייזר חד.

באופן כללי, ככל שאורך הפולס שהושג קצר יותר, כך הקצב נעול במצבים יותר. .