Se sap que els làsers femtosegons tallen pràcticament qualsevol material i s'utilitzen en el processament i la fabricació de pantalles, semiconductors i altres components electrònics o peces personalitzades. De fet, el micromecanitzat làser femtosegon és més precís i minimitza l'impacte tèrmic sobre el material, donant com a resultat peces de major qualitat. l'equip d'Amplitude ha treballat durant anys en una aplicació per als làsers de femtosegons: el processament del vidre.
Com poden els làsers de femtosegons millorar el tall de vidre?
La característica distintiva del vidre és la seva naturalesa dura i trencadissa, que suposa un repte important de processament. Les tècniques tradicionals de tall de vidre mecànic com el tall amb roda de diamant, el sorra o els processos per raig d'aigua tallen de manera imprecisa, no tenen regularitat a les vores i presenten tensions residuals grans i asimètriques durant el procés de tall, donant lloc a microesquerdes, pols i deixalles a la superfície. vores de vidre processades d'aquesta manera. Per a moltes aplicacions, les petites esquerdes causades per encenalls i tensions localitzades provocaran una fallada del dispositiu i, per tant, s'ha de dur a terme el poliment i el poliment de les vores després del pas per enfortir les vores per aconseguir una qualitat acceptable. A més, el processament mecànic de rodes de ganivet també requereix alguns agents auxiliars per ajudar en el tall, que poden enganxar-se a la vora acabada i requerir tractament com ara neteja amb aigua o neteja per ultrasons. El procés de tractament posterior i la baixa taxa de rendiment augmentaran el cost del producte de vidre acabat.
A més, quan l'única peça de vidre s'aprima fins al nivell de micres (vidre UTG), aquests mètodes tradicionals de tall mecànic ja no seran aplicables. Els avantatges únics dels làsers ultraràpids permeten processar aquests materials de vidre durs, trencadissos i ultra prims, i els làsers de femtosegons amb paràmetres adequats poden tallar de manera eficient amb un nombre molt limitat de vores en una sola passada [1]. Això és cert fins i tot per al vidre gruixut, on els làsers de femtosegons ofereixen una alternativa a altres tècniques de tall de vidre.
Tall de vidre làser de femtosegons: com funciona?
Els polsos làser ultracurts combinats amb un feix semblant a Bezier es poden utilitzar per al processament del vidre. El feix de Bessel té una cintura de feix més prima i una profunditat focal més llarga que un feix gaussià, i és capaç d'absorbir simultàniament l'energia dels polsos ultracurts al llarg de tot el gruix del vidre. L'ús de Pulse Bursts permet que el vidre se sotmeti a una absorció làser més eficient i produeix les esquerdes necessàries per tallar el vidre de dalt a baix. Utilitzant aquest làser femtosegon amb un feix semblant a Bessel, per exemple, es pot realitzar el tall de vidre independentment de si la trajectòria és recta o corba.
L'equip d'aplicacions d'Amplitude ha desenvolupat un procés basat en làser de femtosegons per controlar amb precisió la direcció de la fractura i l'òptica de processament del vidre que l'acompanya, i per utilitzar la generació de fractures estesa per millorar l'eficiència de processament del procés de tall de vidre. El procés es pot utilitzar per tallar vidre prim i ultra prim (<200μm), thick glass (>1 mm) o fins i tot vidre de diverses capes o una varietat de materials transparents fràgils fàcilment separables amb baixa rugositat superficial (<1μm) and no chips and chipping.
La característica clau del procés és que l'energia làser de femtosegon absorbida pel vidre produeix una esquerda allargada que supera amb escreix la mida del punt d'impacte real. Aquesta característica accelera significativament el temps de processament i augmenta l'eficiència de l'ús de l'energia del làser. Per a una varietat de tipus i gruixos de vidre (<1 mm nanolaminate glass, for example), the use of sub-picosecond or femtosecond pulses can produce longer extended cracks for more efficient processing. For cutting thin glass, cutting speeds of more than ~1 m/s along a straight line and more than 100 mm/s for curved parts can be achieved with a laser power of only 10 W. For ultra-thin glass, cutting energies of less than 30 uJ can yield cut edges with chipping of less than 0.5 um. The process can also be used to cut thick glass or multiple layers of glass (>1 mm) en una sola passada.
Estudis experimentals realitzats per l'equip de procés d'Amplitude han demostrat que el paràmetre de processament més eficient és generar una ràfega de 4 a 6 polsos amb una distribució plana d'energia dels subpolsos. En combinació amb determinades configuracions òptiques es pot processar un gruix de vidre de 3 mm en una sola passada. Per a aquest estudi, es va utilitzar un làser Amplitude Tangor, equipat amb la funció Femtoburst ™️, que permet a l'usuari programar les amplituds individuals de subpols en el patró de ràfega per modular amb precisió la distribució d'energia de ràfega per a un estudi detallat de l'absorció d'energia del material. de manera personalitzada.
A qui s'adreça el tall de vidre amb làser de femtosegoons?
El procés es pot utilitzar en una varietat d'aplicacions, com ara fabricants de pantalles de dispositius mòbils, que utilitzen vidre més prim o vidre multicapa, i en electrònica de consum on sovint s'utilitza vidre revestit i sovint s'ha de processar amb cantonades corbes, formes contornejades i talls. , i on les característiques de processament de polsos curts dels polsos de femtosegons poden reduir eficaçment la zona afectada per la calor de la capa de recobriment. Molts mètodes làser mecànics o altres no poden proporcionar el nivell de precisió i qualitat requerits per a aquests productes. La nostra tecnologia també es pot utilitzar per tallar vidre més gruixut per a la indústria mèdica o fins i tot vidre temperat per a la protecció de pantalla o la indústria de l'automòbil.
A més, amb el desenvolupament de la tecnologia de forat de vidre (TGV) en els darrers anys, serà la direcció i tendència a utilitzar substrats de forat de vidre en plaques adaptadores de paquets integrats 3D, MEMS i Mini LED/Micro LED, etc. A més, també hi ha una demanda especial de tipus de forats d'alta relació profunditat-diàmetre en comunicacions òptiques, electrònica de consum, bioxips, etc. En la tecnologia TGV, el mòdul de processament de feixos Bessel és una eina indispensable, amb aquesta tecnologia es pot aconseguir microns o fins i tot submicrons, super 250,000 per centímetre quadrat d'ultra-alta densitat de forat passant, de manera que el processament dens i d'alta velocitat del forat de vidre requereix 1. micro-forat entre el processament làser no pot apareixen en l'estrès tèrmic causat per micro-esquerdes, 2. l'espai entre forats s'ha de controlar amb precisió. Els làsers de femtosegons ofereixen una amplada de pols estreta per controlar el microcracking (<350fs) while providing an excellent solution to precisely control the position accuracy of the trigger pulse on the material using the FemtoTrig® feature developed by Amplitude's technical team, synchronized with the oscillator clock (fosc:40Mhz, jitter. 25ns) to achieve higher machining position accuracy (100m/ s, Position Error: 2.5um) while maintaining a constant single pulse energy (<4% energy fluctuation) for high speed pulse machining.
Els equips tècnics i de procés d'Amplitude desenvolupen i milloren mètodes de processament làser de femtosegon incorporant i descobrint contínuament les propietats internes del material, i personalitzant mòduls òptics i solucions làser coincidents per obtenir resultats de processament de materials làser de més qualitat. El laboratori d'aplicacions de Suzhou, Xina, pot oferir als clients proves de processament de mostres per verificar la viabilitat de la tecnologia, i també oferir als clients i socis un desenvolupament col·laboratiu de tecnologia d'aplicació làser femtosegon i formació pràctica sobre processament làser femtosegon. En obrir activament la cooperació amb universitats i institucions de recerca xineses, pretenem desenvolupar més talents locals.
