以前試圖將Nd:YAG激光器應用于劃線工藝中沒有成功,因為1.064 μm的吸收太弱;沒有足夠能量沉積在表面層產生需要的效果。為此,Synchron Laser Service公司(位于美國密執安州South Lyon)開發了表面處理技術,以在更短波長范圍內加強陶瓷對激光器光線的吸收。這種工藝快速并微微浸入陶瓷表面并在足夠短的距離加強近紅外激光器脈沖的沉積能量,以產生必要的熔化和汽化。將這種正在申請專利的表面處理技術和SPI Lasers(位于英國Southampton)的光纖激光器技術相組合,其實現的工藝性能遠遠超出使用CO2 激光器所能達到的工藝性能(圖3)。
表面處理大大加強了光纖激光器光束融入到陶瓷頂部表面之內,以開始打鉆過程。激光器脈沖與材料表面之間相互作用的加強動力,結合了確保表面光點大小持續一致的定制高解析度光束傳遞系統,這意味著現在可以在陶瓷基板實現更小的形貌(圖4)。Synchron也考慮了一些現有其它激光器技術,希望可以加工甚至更精細的劃線;但結論是:沒有一種技術能以其獨特方式達到目標速度,在一些情況下至少要慢10倍。
與CO2 激光器相比,光纖激光器展示出更佳的一致性和可靠性,可以加工更精細的形貌,包括破裂之后邊緣質量提高三倍以上(圖3和圖4)。圖5進一步展示了可以達到的邊緣質量,在此描述切割箭頭形狀產生的原邊緣。重要的是,新工藝甚至可以達到采用CO2 激光器時無法實現的生產速度。
在0.0150英寸厚的氧化鋁基板上,劃線速度現在每分鐘超過1300英寸,大約是CO2 激光器的兩倍(都深入30%);但機加工速度至少是平均值,在大多數情況下速度超過CO2 激光器。根據Synchron的情況,是由于采用移動控制系統而非激光器,才導致產量受限。
可以采用這種時新的方式加工氧化鋁和氮化鋁陶瓷。采用氧化鋁時,工藝限制于*多達到大約0.060英寸的基板厚度,雖然在更長時間需要加工條件嚴苛應用中的的更厚材料。更厚的基板也可以提供更多散熱,例如對于高亮度LED應用中的情況。
氮化鋁陶瓷一般比氧化鋁更難加工,因為熱傳導性更好,因此加工要求具有成比例的更大功率。另一方面,可以達到更精細的形貌,因為只有光束的*高密度部分才能產生需要的工藝,而材料的高導熱性*低程度降低了光束能量分布圖兩側的HAZ。使用這種新方法的初步結果優良,采用這種材料的工藝仍然可以微調。 |
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