在5G趋势下,由于高精度高密度的要求,PCB钻孔技术将逐渐由机械钻孔走向激光钻孔技术。激光打孔,指激光经聚焦后作为强热源对材料进行加热,使激光作用区内材料融化或气化继而蒸发,而形成孔洞的激光加工过程。目前,PCB激光钻孔技术主要分为红外激光钻孔技术和紫外激光钻孔技术。1、红外激光:主要采用YAG激光(波长为1.06μm),将材料表面的物质加热并使其汽化(蒸发),以除去材料。2、紫外激光:主要采用紫外激光(波长为355nm),高能量的紫外光子直接破坏许多非金属材料表面的分子键,使分子脱离物体。你知道吗?皮秒激光甚至飞秒激光也将运用于PCB钻孔。大众熟知的是,皮秒激光用于美容;飞秒激光用于近视手术。所谓皮秒激光,指的是皮秒级别脉宽的激光(1皮秒是1秒的一万亿分之一秒)所谓飞秒激光,指的是飞秒级别脉宽的激光(1飞秒是1秒的一千万亿分之一)早期的激光加工特点是长脉冲宽度和低激光强度,虽然激光束可以被聚焦成很小的光斑,但是对材料的热冲击依然很大,限制了加工的精度。而皮秒激光和飞秒激光具有脉宽超短、瞬时功率超高、聚焦区域超小的特点,特别适用于电路板的精密加工。飞秒激光加工设备是光、机、电、自动化技术为一体的综合科学,是一种先进的智能工具。上海自动化飞秒激光精密制造
飞秒激光技术在航空发动机制造上的应用:长久以来,我国发动机制造技术始终是制约航空航天事业发展的瓶颈,产品的质量不过关来自两方面:一是材料技术;二是材料加工技术。飞秒激光钻孔恰恰解决了这个难题!在航空航天领域,燃气涡轮是发动机的三大关键部件之一,其性能直接决定了发动机的好坏。然而航空发动机的涡轮叶片工作温度至少为1400摄氏度,因此必须对高温部件,尤其是叶片必须使用精确的冷却技术。叶片冷却一般通过大量不同直径的气膜孔来实现,孔径约为100~700微米,且空间分布复杂,多为斜孔,角度为15°到90°不等,为了提高冷却效率,开孔形状往往成扇形或者矩形,这给加工带来极大的难度。目前主流的方法是高速电火花,但工具电极制造极为困难,加工好的部件易磨损,加工速度慢,排除孔内的加工屑比较困难,不易散热,根本不适合大批量生产。此外,现代发动机叶片表面通常要覆盖一层热障涂层、一般是陶瓷材料,采用传统电火花无法加工,是未来先进发动机制造的关键技术。随着未来发动机叶片材料逐渐走向非金属化,电火花加工更不靠谱,而飞秒激光加工具有材料适应广、定位精度高、无机械变形、无直接接触等各种优点,非常适合加工微型孔。北京高效飞秒激光覆膜贴合工具短脉冲飞秒激光切割机更强稳定性,切割面热效应极小,应用于高分子材料,热敏陶瓷,截面平整光滑。
飞秒激光钻孔技术还可被运用于核聚变上,核聚变中的点火靶球具有充气微孔,只有微孔的数量多、精度高才能保证聚变反应的控制精度,而飞秒激光加工技术恰好能满足这一要求。近年来飞秒激光钻孔技术还被运用到透明材料内部的三维微孔加工中,这种制造技术将有利于制造飞机、坦克、舰艇上使用的光电传感器设备。加工方法一般是通过液体辅助,在透明材料表面直接烧蚀成孔,让液体将碎屑去除,这样的方法可以达到更高的钻孔深度。飞秒激光技术的发展能更好地推动我国对核能领域的进一步探索。
相比传统的机械打孔方式,飞秒激光微孔加工具有更高的精度和更小的孔径。同时,由于激光加工是非接触式的,可以避免机械应力对材料的影响,从而提高了加工质量和加工效率。此外,飞秒激光打孔还可以在复杂形状的云母片上实现高精度的打孔,为后续的电路布线和元件安装提供了便利。除了打孔之外,飞秒激光切割设备也在云母片的加工中得到了广泛应用。与打孔类似,飞秒激光切割设备通过将激光束聚焦在云母片上,利用激光的高能量和高精度特性实现材料的切割。在切割过程中,激光能量作用于材料表面,产生高温和等离子体,使得材料在瞬间产生微裂纹并沿着预定的路径扩展,实现材料的分离。相比传统的切割方式,飞秒激光切割具有更高的精度和更小的切缝。同时,由于激光加工是非接触式的,可以避免机械应力和热影响对材料的影响,从而提高了切割质量和效率。此外,飞秒激光切割还可以实现复杂形状的切割和微细结构的制作,为云母片的进一步应用提供了更多的可能性。飞秒激光微孔加工和切割设备在云母片的加工中具有明显的优势和应用前景。随着技术的不断发展和完善,相信这一领域将会取得更多的突破和创新。相对于传统激光加工设备,飞秒激光由于脉冲时间短,被加工物不会被加热,适合加工30微米以下的高精度小孔。
我们的超快激光微加工平台,只需简单装夹即可满足对于单个喷油嘴上多个不同尺寸喷孔的需求。设计人员可以轻松改变各个孔的直径来微调每个喷孔所产生的喷雾。摆脱了钻孔和电火花加工等方法的工艺束缚,从而快速制作喷油器设计原型并测试新的燃烧方案。全球专业GDI喷油嘴厂商多年前就已经开始采用飞秒激光加工的这一先进制造方案,并通过多次检测证明通过此方案生产的喷油嘴流量误差可以控制在1%以内。相较其他加工技术流量误差在3%以上,飞秒激光技术所带来的稳定性优势尤为明显。市面上已经出现此类的批量生产机型,微孔检测+激光钻喷孔或机械钻盲孔+激光钻喷孔是该机型的两款衍生机型,满足客户的各种工艺需求,是专为GDI大批量生产提供的全自动化的交钥匙解决方案。目前,这些超快激光微孔加工解决方案正在世界各地的工厂工作,协助汽车制造商生产出高效的喷油器,提高发动机性能,并满足管理机构严格的排放要求。飞秒激光尤其适合加工蓝宝石、玻璃、陶瓷等脆性材料和热敏性材料,因此适合于电子产业微细加工行业应用。高精度飞秒激光超精细
飞秒激光切割可直接对玻璃、硅片、不锈钢等材料做激光划线、刻槽、刻蚀等处理,至小线宽小于10微米。上海自动化飞秒激光精密制造
飞秒激光加工应用于金属掩模板加工:新加坡南洋科技大学VenkatakrishnanK等人利用飞秒激光直写方法制作了以金属薄膜为吸收层、石英为基底的金属掩模板,并将前入射与后入射两种方案做了比较,发现采用前入射的方法能够得到更小的特征尺寸和好的边缘质量。并且利用飞秒激光超衍射极限加工有效地修补了金属镉掩模板的缺陷,修复的线宽达到小雨100nm的精度。目前构建的飞秒激光修正光掩模板工具已在IBM的伯林顿、福蒙特州的掩模制作设备中运行。这对微电子技术的发展将具有重要意义。上海自动化飞秒激光精密制造