飞秒激光应用场景的增加 将带动产业升级发展!

来源:韵腾 Inte Laser    关键词:飞秒激光, 激光产业,    发布时间:2020-03-19

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材 料 加 工

在材料加工领域,皮秒脉冲天庄国际登录被认为是优于纳秒天庄国际登录的新工具。皮秒脉冲的使用减少了材料的热损伤,从而使激光能够更广泛地渗透到制造业领域,例如用于打标、钻孔和切割。

尽管如此,由于飞秒激光技术的特性及其对材料加工的显著改进,使得飞秒天庄国际登录在许多应用中已经成为“必须”的工具。IMRA America公司在2002年首次生产出用于材料加工的微焦量级的商业化飞秒FCPA天庄国际登录。[2]基于光纤技术,FCPA成为构建高峰值功率、高平均功率和高脉冲能量飞秒天庄国际登录的常用手段。

大体上说,飞秒脉冲天庄国际登录对热影响区(HAZ)减少的水平,是其他天庄国际登录无法比拟的。接近手术水平地将能量输送到工件,为FCPA在精密消费电子零件制造(包括显示器行业)领域的应用打开了大门。

飞秒天庄国际登录在切割硅晶圆方面的应用一直备受关注,因为飞秒激光脉冲的高峰值功率,可用于消融硅晶圆和其他沉积在硅晶圆表面的材料,并且对相邻组件的影响或热损伤最小。通常,这些硅晶圆预先配置了切割通道。这些通道也用于芯片分割之前的探测和测试。因此,切割通道填充有传感器和探测点。在这种情况下,飞秒光束用于去除那些附加的表面层,同时支持硅晶圆的隐形切割。由于飞秒激光脉冲在坚硬、透明蓝宝石衬底中独特的强非线性吸收,飞秒天庄国际登录也是从蓝宝石晶圆中分离出高亮度LED芯片的理想选择。

玻 璃 加 工

一直以来,消费电子行业切割和加工玻璃的主要方法都是机械方法。然而,使用飞秒脉冲激光加工玻璃的应用正在兴起。通孔钻孔是一个例子,利用飞秒光束辐照玻璃,引起折射率变化。然后在酸浴中刻蚀玻璃,去除被辐照区域。这些零件用于多芯片平台,产生高密度和快速芯片连接结构,使得垂直集成IC成为可能。

另一种应用是在玻璃上刻图和去除薄膜,就像对导电氧化铟锡(ITO)薄膜、电致变色薄膜和其他薄膜所做的处理一样。

玻璃焊接也是一个感兴趣的话题,因为它不使用粘合剂或填料。这一点对于微电子封装行业非常重要,因为它消除了内部污染和除气的问题,并且省去了吸气剂的使用(专门添加的物质用于吸收这些不需要的物质)。在这个过程中,两个玻璃零件光学接触,并暴露于飞秒激光束中:飞秒脉冲的高峰值功率在玻璃中引起多光子吸收,局部熔化玻璃,以此将两个零件焊接在一起,并产生持久的气密封(见图2)。

从顶部看到,两个玻璃基板已经通过飞秒天庄国际官网,留下四条由光学条纹包围的垂直焊接线;插图所示为其中一条线的特写,表明焊缝宽度为100μm。

汽 车 行 业

飞秒脉冲激光在制造业的应用将持续发展和扩张。由于汽车行业需要高稳定性、高可靠性以及创新性,因此飞秒脉冲激光备受汽车行业的关注。例如,目前飞秒天庄国际登录已经用于发动机零件(包括活塞)的大批量处理(见图3)。

一家主流汽车制造商生产的飞秒激光纹理加工的活塞;表面纹理应用于裙边区域,以减少摩擦,提升润滑功能。

提高汽车燃油经济性的努力,正在推动减轻车辆重量和提高运行效率方面的工作。发动机由更轻的铝合金制成,而表面纹理和排线被应用于移动部件,以减少摩擦同时提高耐久性。这些合金的使用,迫切需要减少磨损和延长使用寿命的工程解决方案。与其他技术相比,例如机械刻划表面、长脉冲激光打标,或者表面喷丸处理,飞秒激光交叉排线能够有效地扩散相关油膜,并且显著改善油保留。

这种纹理通常应用于活塞的裙部区域,经历大部分接触,结果表明在2000rpm的转速时,可减少高达25%的摩擦。飞秒天庄国际登录的使用还避免了划线区域毛刺的形成,从而省去了对去毛刺工艺的需求,进一步提高了制造效率。

FCPA在从医疗到汽车等各个市场领域的商业化,一直是可靠和创新产品工程的驱动力。特定应用的可靠性、激光行业测试标准和测试协议的发展相结合,使得飞秒激光在要求严苛的应用中实现不间断运行成为可能。