Poznato je da femtosekundni laseri režu gotovo sve materijale, a koriste se u obradi i proizvodnji zaslona, poluvodiča i drugih elektroničkih komponenti ili prilagođenih dijelova. Zapravo, femtosekundna laserska mikrostrojna obrada je preciznija i minimalizira toplinski utjecaj na materijal, što rezultira kvalitetnijim dijelovima. Tim Amplitude godinama je radio na jednoj primjeni femtosekundnih lasera: obrada stakla.
Kako femtosekundni laseri mogu poboljšati rezanje stakla?
Prepoznatljiva karakteristika stakla je njegova tvrda i krhka priroda, što predstavlja značajan izazov u obradi. Tradicionalne mehaničke tehnike rezanja stakla kao što su rezanje dijamantnim kotačem, pjeskarenje ili procesi vodenim mlazom režu neprecizno, nemaju pravilne rubove i imaju velika i asimetrična zaostala rubna naprezanja tijekom procesa rezanja, što rezultira mikropukotinama, prašinom i krhotinama na tako obrađenih rubova stakla. U mnogim primjenama, sitne pukotine uzrokovane strugotinama i lokaliziranim naprezanjima uzrokovat će kvar uređaja, pa se moraju izvršiti brušenje i poliranje rubova nakon prolaza kako bi se ojačali rubovi kako bi se postigla prihvatljiva kvaliteta. Osim toga, mehanička obrada kotača noža također zahtijeva neke pomoćne agense koji pomažu u rezanju, koji se mogu zalijepiti za gotovi rub i zahtijevati tretman kao što je čišćenje vodom ili ultrazvučno čišćenje. Naknadni postupak obrade i niska stopa iskorištenja povećat će cijenu gotovog proizvoda od stakla.
Osim toga, kada se pojedinačni komad stakla stanji na mikronsku razinu (UTG staklo), ove tradicionalne mehaničke metode rezanja više neće biti primjenjive. Jedinstvene prednosti ultrabrzih lasera omogućuju obradu ovih tvrdih, krhkih i ultratankih staklenih materijala, a femtosekundni laseri s odgovarajućim parametrima mogu učinkovito rezati s vrlo ograničenim brojem rubova u jednom prolazu [1]. To vrijedi čak i za debelo staklo, gdje femtosekundni laseri nude alternativu drugim tehnikama rezanja stakla.
Femtosekundno lasersko rezanje stakla: Kako to radi?
Ultrakratki laserski impulsi u kombinaciji s Bezierovim snopom mogu se koristiti za obradu stakla. Besselov snop ima tanji pojas snopa i veću žarišnu dubinu od Gaussovog snopa, te je u stanju istovremeno apsorbirati energiju ultrakratkih impulsa duž cijele debljine stakla. Korištenje Pulse Bursts omogućuje staklu učinkovitiju lasersku apsorpciju i rezultira pukotinama potrebnim za rezanje stakla od vrha do dna. Korištenjem ovog femtosekundnog lasera s Besselovim snopom, primjerice, može se izvesti rezanje stakla bez obzira na to je li putanja ravna ili zakrivljena.
Tim za aplikacije Amplitude razvio je femtosekundni laserski proces za preciznu kontrolu smjera loma i popratne optike za obradu stakla, te za korištenje produljene generacije loma za poboljšanje učinkovitosti obrade procesa rezanja stakla. Proces se može koristiti za rezanje tankog i ultratankog stakla (<200μm), thick glass (>1 mm) ili čak višeslojno staklo ili različiti lako odvojivi lomljivi prozirni materijali niske površinske hrapavosti (<1μm) and no chips and chipping.
Ključna značajka procesa je da femtosekundna laserska energija koju apsorbira staklo proizvodi produženu pukotinu koja daleko premašuje veličinu stvarne točke udara. Ova značajka značajno ubrzava vrijeme obrade i povećava učinkovitost korištenja energije lasera. Za niz vrsta i debljina stakla (<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) u jednom prolazu.
Eksperimentalne studije koje je proveo tim za proces Amplitude pokazale su da je najučinkovitiji parametar obrade generiranje niza od 4 do 6 impulsa s ravnom raspodjelom energije pod-impulsa. U kombinaciji s određenim optičkim konfiguracijama, debljina stakla od 3 mm može se obraditi u jednom prolazu. Za ovu studiju korišten je Amplitude Tangor laser, opremljen funkcijom Femtoburst™️, koja korisniku omogućuje programiranje pojedinačnih amplituda pod-pulsa u uzorku praska kako bi se precizno modulirala distribucija energije praska za detaljnu studiju apsorpcije energije materijala. na prilagođen način.
Kome je namijenjeno femtosekundno lasersko rezanje stakla?
Proces se može koristiti u različitim primjenama kao što su proizvođači zaslona mobilnih uređaja, koji koriste tanje staklo ili višeslojno staklo, te u potrošačkoj elektronici gdje se često koristi obloženo staklo i često se mora obrađivati sa zakrivljenim kutovima, konturnim oblicima i rezovima , i gdje karakteristike obrade kratkih impulsa femtosekundnih impulsa mogu učinkovito smanjiti zonu utjecaja topline sloja premaza. Mnoge mehaničke ili druge laserske metode ne mogu pružiti razinu preciznosti i kvalitete potrebne za takve proizvode. Naša se tehnologija također može koristiti za rezanje debljeg stakla za medicinsku industriju ili čak za kaljeno staklo za zaštitu zaslona ili automobilsku industriju.
Osim toga, s razvojem tehnologije staklenih otvora (TGV) posljednjih godina, bit će smjer i trend korištenja staklenih podloga s otvorom u 3D integriranim paketnim adapterskim pločama, MEMS i Mini LED/Micro LED, itd. Osim toga, također postoji posebna potražnja za tipovima rupa visokog omjera dubine i promjera u optičkim komunikacijama, potrošačkoj elektronici, bio-čipovima, itd. U TGV tehnologiji, modul za obradu Besselove zrake nezamjenjiv je alat, korištenje ove tehnologije može postići mikronski ili čak sub-mikronski, super 250,000 po kvadratnom centimetru ultra-visoka gustoća kroz otvor, tako gusta i brza obrada stakla kroz otvor zahtijeva 1. mikro-rupa između laserske obrade ne može pojavljuju se u toplinskom naprezanju uzrokovanom mikropukotinama, 2. razmak rupa mora biti precizno kontroliran. Femtosekundni laseri nude usku širinu impulsa za kontrolu mikropukotina (<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.
Tehnički i procesni timovi tvrtke Amplitude razvijaju i poboljšavaju metode femtosekundne laserske obrade uključivanjem i kontinuiranim otkrivanjem unutarnjih svojstava materijala, te prilagodbom odgovarajućih optičkih modula i laserskih rješenja za postizanje kvalitetnijih rezultata laserske obrade materijala. Laboratorij za primjenu u Suzhouu u Kini može kupcima pružiti testove obrade uzoraka kako bi se potvrdila izvedivost tehnologije, a također kupcima i partnerima pružiti zajednički razvoj tehnologije primjene femtosekundnog lasera i praktičnu obuku o obradi femtosekundnog lasera. Aktivnim otvaranjem suradnje s kineskim sveučilištima i istraživačkim institucijama, cilj nam je razviti više lokalnih talenata.
