詳細(xì)介紹激光微加工技術(shù)的不同加工方式

脈沖激光技術(shù)的發(fā)展使得在微型設(shè)備（例如醫(yī)療設(shè)備）上使用微加工成為可能，并且對(duì)周圍材料的損害最小。隨著激光領(lǐng)域的快速科學(xué)進(jìn)步，激光微加工專業(yè)知識(shí)至關(guān)重要。

萊塞激光專注于利用紅外和紫外激光的復(fù)雜工藝。紅外激光將光束聚焦在材料表面，然后將其轉(zhuǎn)化為熱量并熔化材料。紫外線激光使用燒蝕進(jìn)行操作，通過(guò)直接破壞鍵立即去除材料。這個(gè)過(guò)程以最小的熱效應(yīng)立即蒸發(fā)材料。高精度微加工需要精確協(xié)調(diào)。激光脈沖序列和線性平臺(tái)都必須同步，以確保精確控制目標(biāo)。

激光微加工是使用激光進(jìn)行切割、鉆孔、焊接或進(jìn)行其他材料修改以實(shí)現(xiàn)單位或兩位數(shù)微米級(jí)別的特征。激光加工可以通過(guò)三種方式完成：直寫、掩模投影和干涉。

脈沖與連續(xù)波模式

光微加工的一個(gè)重要部分是將熱傳遞到與微加工材料相鄰的基板區(qū)域。激光器可以在脈沖模式或連續(xù)波模式下工作。在連續(xù)波模式中，激光輸出隨時(shí)間基本恒定。

在脈沖模式下，激光輸出集中在小脈沖中。脈沖模式激光設(shè)備為給定材料的微加工提供足夠能量的脈沖和小脈沖持續(xù)時(shí)間。小脈沖持續(xù)時(shí)間可最大限度地減少流向周圍材料的熱量。激光脈沖的長(zhǎng)度可以從毫秒到飛秒不等。

峰值功率與激光脈沖的持續(xù)時(shí)間相關(guān)，因此脈沖激光可以獲得比連續(xù)波高得多的峰值。

激光加工主要涉及導(dǎo)致基板材料燒蝕的相互作用。發(fā)生的能量轉(zhuǎn)移取決于材料和激光特性。作為影響因素的激光特性包括峰值功率、脈沖寬度和發(fā)射波長(zhǎng)。材料考慮是它是否可以通過(guò)熱和/或光化學(xué)過(guò)程吸收激光能量。

為什么脈沖寬度很重要？

激光切割干凈而精確。制造更小、更快、更輕和更低成本設(shè)備的需求需要激光器來(lái)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。脈沖激光器用于各種材料的精密微加工。產(chǎn)生不同脈沖寬度的能力是精度、吞吐量、質(zhì)量和成本效益的關(guān)鍵。

納秒激光器使用相同的平均功率，材料去除率更高，因此比皮秒和飛秒激光器更高的吞吐量。

皮秒和飛秒激光通過(guò)蒸發(fā)和熔融材料排出的過(guò)程熔化材料以將其去除。這種熔化會(huì)影響加工的精度和質(zhì)量，因?yàn)槿コ牟牧蠒?huì)附著在邊緣并重新凝固。

納秒、皮秒、飛秒（功率vs.精度vs.價(jià)格）

在許多情況下，激光加工的目的是選擇性地去除材料。激光技術(shù)使我們能夠?qū)⒋罅磕芰考性谛》秶鷥?nèi)。這就是導(dǎo)致我們精密加工的原因。去除材料時(shí)，我們必須首先超過(guò)材料閾值。激光的每個(gè)脈沖都必須克服這個(gè)閾值。二極管技術(shù)的進(jìn)步使激光器能夠以更短的脈沖達(dá)到這樣的能量水平。這些可以松散地分成名為納秒、皮秒和飛秒激光器的組。這些名稱代表了用于測(cè)量脈沖周期的單位。

為什么會(huì)有這樣的好處？

有幾個(gè)原因。主要問題之一是，對(duì)于較長(zhǎng)的脈沖，激光在閾值以下花費(fèi)的時(shí)間更多。從而在不做去除工作的情況下增加更多的能量。這種多余的能量可以改變材料的狀態(tài)。這可能是晶粒結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)（固態(tài)或液態(tài)）、形狀、平整度等等。這些變化會(huì)導(dǎo)致反射率和吸收率的差異，從而極大地影響激光加工。

隨著周期的減少，頻率增加。這意味著在這個(gè)高能級(jí)上有更多的脈沖。這通常會(huì)在切割時(shí)提高質(zhì)量，但是由于先進(jìn)的技術(shù)，這確實(shí)意味著相對(duì)較高的成本。

激光燒蝕

激光加工主要涉及導(dǎo)致基板材料燒蝕的相互作用。發(fā)生的能量轉(zhuǎn)移取決于材料和激光特性。作為影響因素的激光特性包括峰值功率、脈沖寬度和發(fā)射波長(zhǎng)。材料考慮是它是否可以通過(guò)熱和/或光化學(xué)過(guò)程吸收激光能量。

在熱燒蝕中，激光能量的吸收會(huì)導(dǎo)致快速加熱。這種溫度升高導(dǎo)致材料熔化和/或蒸發(fā)。熱燒蝕可能會(huì)導(dǎo)致大的熱影響區(qū)，通常用長(zhǎng)波長(zhǎng)和連續(xù)波激光器觀察到。

當(dāng)激光光子能量大于基底材料的鍵能時(shí)，就會(huì)觀察到光化學(xué)過(guò)程。這發(fā)生在襯底材料由于光子吸收引起的鍵解離而蒸發(fā)時(shí)。

如果基板材料能夠吸收更多的激光能量，則激光燒蝕工藝會(huì)更有效。使用較短（飛秒）激光脈沖進(jìn)行微加工的材料比使用較長(zhǎng)脈沖激光加工的材料表現(xiàn)出更少的熱效應(yīng)。

為什么選擇萊塞激光？

激光非常有效，因?yàn)樗鼈冇猛緩V泛且準(zhǔn)確，這使我們的激光系統(tǒng)能夠達(dá)到前所未有的精確度和切割清潔度。脈沖寬度也很重要，因?yàn)樗鼈儠?huì)影響吞吐量和質(zhì)量。我們的激光器能夠提供高達(dá)每秒數(shù)百個(gè)特征的速度。在設(shè)計(jì)工具之前，我們會(huì)進(jìn)行研究以確保獲得最佳的激光能量密度。我們能夠確定每種材料和設(shè)計(jì)的理想速度，同時(shí)減少碳再沉積。我們獨(dú)特的激光工具設(shè)計(jì)對(duì)每種材料都是獨(dú)一無(wú)二的，以確保每次切割的清潔度和準(zhǔn)確性。