Lézeres mikromachining
Egy másik példa a glükométerek mérőszalagjai, amelyek laminált rétegekből állnak, amelyek vér, szállító folyadékok, színjelzések, glükózszint mérésére szolgálnak stb. Itt is nem lehetett lézeres technológia nélkül.
Az anyagok lézeres mikroprocesszálását általában lézersugárzás útján állítják elő, 25 μm-nél kisebb átmérőjű helyen. A legtöbb alkalmazás ezt mikromegmunkálást folt mérete még nagyobb, amint az gyakran a vastagsága a feldolgozott anyagot, vagy egy réteg körülbelül 10 mikron, és a szükséges feldolgozási méretpontosság és besorolásának - 12 mikron, és kevesebb. Folyamatok játszódnak le az interakció lézersugárzás az anyaggal, és következésképpen, a E kölcsönhatás eredményeként erősen függ az abszorbens anyag a lézer hullámhosszát forrás, lézer csúcsteljesítmény és a besugárzás időtartama az anyaghoz. Amikor lézeres sugárzás érinti az anyag felületét, először elpárolog és felületi szennyeződések és szennyeződések ionizálódnak, amelyek szinte mindig, egy vagy másik formában jelen vannak. Ezután a sugárzás az alapanyag által felszívódik, és ha az intenzitás nem elég magas, akkor az anyag megolvad, elpárolog, és a gőz ionizálódik. Ugyanakkor a gőznyomás elősegíti az olvadék fröccsétét és a lyuk kialakulását. Természetesen, az építkezés egy elméleti modell és a numerikus szimuláció a fizikai folyamatok játszódnak le az interakció LEE kell vizsgálni hő- és anyagátadási folyamatok, gáz dinamika és optikai tulajdonságait a kapott gőz és a plazma. Figyelembe kell venni továbbá az interakciós geometriát is, amely különösen befolyásolja a "kirakodás" és így az interakció jellemzőit.
Kellően magas abszorpciós együtthatója anyag egy adott hullámhosszon, vagy nagy sugárzási intenzitással fotoablyatsionnye folyamatok következhetnek be, ha az anyagot egy nagyon rövid idő alatt, hogy elpárologjon a szilárdtest közvetlenül, megkerülve a folyadékfázisban, és ahol ionizálódik, átalakul plazma. És mivel ezek a folyamatok nagyon rövid idő alatt zajlanak le, lökéshullám alakul ki. Ezeknek a fizikai folyamatoknak a legtöbbje vagy nagy része előfordul a vágás, hegesztés, forrasztás, anyagok fúrása során, és befolyásolja a lézeres mikroprocesszorálás eredményének pontosságát és minőségét.
Ha többrétegű anyagokat dolgozunk fel, akkor a kívánt réteg egyszerű feldolgozása lehetséges, ezért a lézersugárzás hullámhosszát kell választani, amelyet a kezelendő réteg anyaga a legjobban felszív. Egy tipikus példa a lyukak fúrásának rugalmas nyomtatott áramköri lapjaiban, amikor szükséges a rézfólián levő poliimid fúrása. A 9,4 μm hullámhosszú CO2-lézer sugárzását a poliimid jól felszívja és rézből tükröződik (a réz reflexiós tényezője közel 100%).
Egy bonyolultabb helyzet adódik a feldolgozás a többrétegű polimer anyagok, bár az alapvető működési elvek ugyanazok maradnak - kezelésére egy adott réteg gondos hullámhossz-kiválasztásra LEE. Általában, a felszívódását legtöbb szerves anyagok fekszik a közép-infravörös tartományban, így a CO2 lézerek széles körben használják a polimer anyagok feldolgozásához, néhány anyag legjobb kezelt több rövidhullámú sugárzás excimer UV lézerek.
A lézerek alkalmazása a csomagolásban
A polimereket feldolgozó lézerek alkalmazásának egyik kiemelkedő példája az elektronikus, élelmiszeripari, vegyipari, gyógyszeripari iparágak PVC / PET újrafelhasználható csomagolásának létrehozása.
antisztatikus csomagolás PE vagy VMPET / CPE antisztatikus bevonattal, lezárható cipzárral kiegészíthető. Elektronikus termékek csomagolására használják.
Az álló rugalmas csomag több rétegből áll, kiváló minőségű PET, PA, CPP, CPE, OPP, alumínium stb. Alkalmas élelmiszerek, magok, gyógyszerek, peszticidek stb. Csomagolására. Lehetséges színes nyomtatás, erős hőszigetelés, újra zárással.
több réteg magas minőségű anyagokból áll PET, PA, CPP, CPE, OPP, alumínium stb. Alkalmas élelmiszerek, magok, gyógyszerek, peszticidek stb. Csomagolására. Lehetséges színes nyomtatás, erős hőszigetelés, újra zárással.
Poliészter (PET) - tartós anyag, amely lehetővé teszi a kiváló minőségű képek nyomtatását, míg a polietilén - olyan anyag, amely biztosítja a csomagolás lezárását. A poliészter és polietilén rétegek között a termékek biztonságának javítása érdekében néha olyan rétegeket építenek be, amelyek megakadályozzák az oxigén és a nedvesség bejutását. A poliészter nagyobb abszorpciós együtthatóval rendelkezik 10,6 μm-es hullámhosszon, mint a polietilén, ezért a CO2 lézereket széles körben használják poliészter réteg vágására anélkül, hogy megzavarnák a polietilén csomagolóréteg szerkezeti jellemzőit és integritását. Ezt a módszert különösen az újonnan kifejlesztett élelmiszerek csomagjaiban használják, amelyek mikrohullámú sütőkben történő melegítésre készek. A lézer a PET rétegben lévő "szellőző" lyukakat vágja le a szemmel, és nem zavarja a csomag eredeti tömítettségét. Mikrohullámú sütőben történő hevítés esetén a csomag csak a "gyengített" helyeken szakad, és a keletkező gőz kívülről lemerül. Egy ilyen eljárás a PET réteg lézeres vágására elég nagy teljesítményű lehet - akár 300 m / perc.
Egy újrafelhasználható csomagoláson a lézert a mechanikus perforáció mellett alkalmazzák, hogy megkönnyítse a könnycseppet. A legszembetűnőbb példa a száraz takarmányok ismerős csomagja.
A lézeres sugárzás impulzusának hullámhosszának, energiájának és időtartamának megfelelő kiválasztása a legfontosabb a lézeres feldolgozás kívánt eredményének eléréséhez.
Az indium-ón-oxid vezetőképes rétegének (ITO) eltávolítása az üvegfelületről (a technológiát a monitorok gyártásánál használják a légijármű-ellenőrző eszközök számára) vagy a poliészter felületéről. A vezetőfólia vastagsága általában 70 μm-ig, a pozícionálási pontosság és a "vonalak" + / 1,5 μm szélességének követelményei, és ha a vezető réteg eltávolításra kerül, a hordozó nem zavarja meg. Rendszerint az UV tartomány lézersugárzását alkalmazzuk ebben a folyamatban, mivel az 1,06 μm hullámhosszú sugárzás könnyebben elpusztíthatja a szubsztrátot a termikus hatások miatt, különösen a lézervonalak metszéspontjaiban. Ez a fajta feldolgozás fontos, hogy a lézerimpulzus csúcsteljesítménye nagy legyen, és az impulzus ismétlési sebessége magas. Ez lehetővé teszi az ITO film eltávolítását a PET-ből legfeljebb néhány méteres másodperc sebességgel annak érdekében, hogy elkerüljük a nemkívánatos hőhatásokat az anyag közepes melegítésének köszönhetően és növeljük a folyamat hozamát. Jelenleg sikeresen alkalmazzák az impulzusszálas lézereket (hullámhossz 1,068 μm) és a második harmonikát (534 nm). Az eljárást például a multitouch kijelzőkön lévő elektródák kialakításánál vagy a vékonyrétegű napelemek vezető szakaszaiban lévő izolációs rések kialakítására használják. A modern napelemek többrétegű réz, indium, gallium és szelén rétegekből álló rétegek, amelyek két elektróda között helyezkednek el. A lézersugárzás elektromos szigetelést hoz létre és a napelemeket szegmensekké vágja. Szükség esetén a lézereket a réz és a rozsdamentes acélból készült napelemes alkatrészek hegesztésére is használják.
(a technológiát a légijármű-ellenőrző készülékek monitorainak gyártására használják) vagy a poliészter felületéről. A vezetőfólia vastagsága általában 70 μm-ig, a pozícionálási pontosság és a "vonalak" + / 1,5 μm szélességének követelményei, és ha a vezető réteg eltávolításra kerül, a hordozó nem zavarja meg. Rendszerint az UV tartomány lézersugárzását alkalmazzuk ebben a folyamatban, mivel az 1,06 μm hullámhosszú sugárzás könnyebben elpusztíthatja a szubsztrátot a termikus hatások miatt, különösen a lézervonalak metszéspontjaiban. Ez a fajta feldolgozás fontos, hogy a lézerimpulzus csúcsteljesítménye nagy legyen, és az impulzus ismétlési sebessége magas. Ez lehetővé teszi az ITO film eltávolítását a PET-ből legfeljebb néhány méteres másodperc sebességgel annak érdekében, hogy elkerüljük a nemkívánatos hőhatásokat az anyag közepes melegítésének köszönhetően, és növeljük a folyamat hozamát. Jelenleg sikeresen alkalmazzák az impulzusszálas lézereket (hullámhossz 1,068 μm) és a második harmonikát (534 nm). Az eljárást például a multitouch kijelzőkön lévő elektródák kialakításánál vagy a vékonyrétegű napelemek vezető szakaszaiban lévő izolációs rések kialakítására használják. A modern napelemek többrétegű réz, indium, gallium és szelén rétegekből álló rétegek, amelyek két elektróda között helyezkednek el. A lézersugárzás elektromos szigetelést hoz létre és a napelemeket szegmensekké vágja. Szükség esetén a lézereket a réz és a rozsdamentes acélból készült napelemes alkatrészek hegesztésére is használják.
A rugalmas nyomtatott áramköri kártyákról
A főbb tendenciák a készülékek miniatürizálása, összetevői növekvő tömörítési sűrűsége, növekvő számú kimenet külső vagy alapkészülékkel (pl. Glükométerek tesztcsíkja).
A rugalmas deszkák gyártásánál a lézereket alapvetően ugyanúgy használják, mint a kemény deszkák gyártásában. De vannak funkciók is. A lézereket leggyakrabban három feladat elvégzésére használják - a felesleges poliimid eltávolítására, ahol szükséges, lyukak és más szerkezetek fúrásához és ideiglenes védőbevonat eltávolításához a vezetők felületéről. A hagyományos mechanikai és kémiai módszerek korlátozzák a lyuk pontosságát és méretét több tíz mikrométerre. Míg a lézer bizonyos körülmények között képes egy 10 μm-nél kisebb átmérőjű lyuk fúrására.
A poliimid anyagokat jól feldolgozzák az excimer lézerekből (248 nm) vagy a lézerek harmadával, 1,06 - 1,07 μm hullámhosszúságú hullámhosszal. Az alapharmonikus, valamint a 10 mikronos CO2 lézersugárzás biztosítja a poliimid széleit, ami megolvasztja az olvadt és kiengedetlen anyagokat, és feketést okoz (a korom miatt). Az excimer lézerek általában jobb eredményeket eredményeznek, de teljesítményük alacsonyabb, mint a Nd: YAG, nem beszélve a szálas lézerekről.
Lézer mikro-forrasztás és mikrohegesztés
A lézeres mikro-forrasztásnak több előnye van a hagyományos módszerekkel szemben. Először is ez a folyamat érintkezésmentes, és ennek következtében az alkatrészek elektrosztatikus megsemmisülésének kisebb kockázata. A folyamat megismételhetősége és szabályozhatósága a paraméterek stabilitása és a modern lézerforrások sugárzásának minősége miatt.
A közelmúltig leggyakrabban használt diódalátéteket a mikrohegesztéshez használták, mivel ez a legolcsóbb megoldás, de ma ezen a piacon nagyon versenyképesek a szálas lézerrel.
A lézereket a minimális invazív műtétek, például a katéterek mikrohegesztő eszközeihez is használják (1. Ebben a helyzetben fontos, hogy a megfelelő helyeken hegessenek a tárgy komplex háromdimenziós geometriájába.
Maria Stepanova, Ph.D.