上海自動化飛秒激光精密制造

在5G趨勢下，由于高精度高密度的要求，PCB鉆孔技術將逐漸由機械鉆孔走向激光鉆孔技術。激光打孔，指激光經(jīng)聚焦后作為強熱源對材料進行加熱，使激光作用區(qū)內(nèi)材料融化或氣化繼而蒸發(fā)，而形成孔洞的激光加工過程。目前，PCB激光鉆孔技術主要分為紅外激光鉆孔技術和紫外激光鉆孔技術。１、紅外激光：主要采用YAG激光(波長為1.06μm)，將材料表面的物質(zhì)加熱并使其汽化(蒸發(fā))，以除去材料。2、紫外激光：主要采用紫外激光(波長為355nm)，高能量的紫外光子直接破壞許多非金屬材料表面的分子鍵，使分子脫離物體。你知道嗎？皮秒激光甚至飛秒激光也將運用于PCB鉆孔。大眾熟知的是，皮秒激光用于美容；飛秒激光用于近視手術。所謂皮秒激光，指的是皮秒級別脈寬的激光（1皮秒是1秒的一萬億分之一秒）所謂飛秒激光，指的是飛秒級別脈寬的激光（1飛秒是1秒的一千萬億分之一）早期的激光加工特點是長脈沖寬度和低激光強度，雖然激光束可以被聚焦成很小的光斑，但是對材料的熱沖擊依然很大，限制了加工的精度。而皮秒激光和飛秒激光具有脈寬超短、瞬時功率超高、聚焦區(qū)域超小的特點，特別適用于電路板的精密加工。飛秒激光加工設備是光、機、電、自動化技術為一體的綜合科學，是一種先進的智能工具。上海自動化飛秒激光精密制造

飛秒激光技術在航空發(fā)動機制造上的應用：長久以來，我國發(fā)動機制造技術始終是制約航空航天事業(yè)發(fā)展的瓶頸，產(chǎn)品的質(zhì)量不過關來自兩方面：一是材料技術；二是材料加工技術。飛秒激光鉆孔恰恰解決了這個難題！在航空航天領域，燃氣渦輪是發(fā)動機的三大關鍵部件之一，其性能直接決定了發(fā)動機的好壞。然而航空發(fā)動機的渦輪葉片工作溫度至少為1400攝氏度，因此必須對高溫部件，尤其是葉片必須使用精確的冷卻技術。葉片冷卻一般通過大量不同直徑的氣膜孔來實現(xiàn)，孔徑約為100~700微米，且空間分布復雜，多為斜孔，角度為15°到90°不等，為了提高冷卻效率，開孔形狀往往成扇形或者矩形，這給加工帶來極大的難度。目前主流的方法是高速電火花，但工具電極制造極為困難，加工好的部件易磨損，加工速度慢，排除孔內(nèi)的加工屑比較困難，不易散熱，根本不適合大批量生產(chǎn)。此外，現(xiàn)代發(fā)動機葉片表面通常要覆蓋一層熱障涂層、一般是陶瓷材料，采用傳統(tǒng)電火花無法加工，是未來先進發(fā)動機制造的關鍵技術。隨著未來發(fā)動機葉片材料逐漸走向非金屬化，電火花加工更不靠譜，而飛秒激光加工具有材料適應廣、定位精度高、無機械變形、無直接接觸等各種優(yōu)點，非常適合加工微型孔。北京高效飛秒激光覆膜貼合工具短脈沖飛秒激光切割機更強穩(wěn)定性，切割面熱效應極小，應用于高分子材料，熱敏陶瓷，截面平整光滑。

飛秒激光鉆孔技術還可被運用于核聚變上，核聚變中的點火靶球具有充氣微孔，只有微孔的數(shù)量多、精度高才能保證聚變反應的控制精度，而飛秒激光加工技術恰好能滿足這一要求。近年來飛秒激光鉆孔技術還被運用到透明材料內(nèi)部的三維微孔加工中，這種制造技術將有利于制造飛機、坦克、艦艇上使用的光電傳感器設備。加工方法一般是通過液體輔助，在透明材料表面直接燒蝕成孔，讓液體將碎屑去除，這樣的方法可以達到更高的鉆孔深度。飛秒激光技術的發(fā)展能更好地推動我國對核能領域的進一步探索。

相比傳統(tǒng)的機械打孔方式，飛秒激光微孔加工具有更高的精度和更小的孔徑。同時，由于激光加工是非接觸式的，可以避免機械應力對材料的影響，從而提高了加工質(zhì)量和加工效率。此外，飛秒激光打孔還可以在復雜形狀的云母片上實現(xiàn)高精度的打孔，為后續(xù)的電路布線和元件安裝提供了便利。除了打孔之外，飛秒激光切割設備也在云母片的加工中得到了廣泛應用。與打孔類似，飛秒激光切割設備通過將激光束聚焦在云母片上，利用激光的高能量和高精度特性實現(xiàn)材料的切割。在切割過程中，激光能量作用于材料表面，產(chǎn)生高溫和等離子體，使得材料在瞬間產(chǎn)生微裂紋并沿著預定的路徑擴展，實現(xiàn)材料的分離。相比傳統(tǒng)的切割方式，飛秒激光切割具有更高的精度和更小的切縫。同時，由于激光加工是非接觸式的，可以避免機械應力和熱影響對材料的影響，從而提高了切割質(zhì)量和效率。此外，飛秒激光切割還可以實現(xiàn)復雜形狀的切割和微細結(jié)構(gòu)的制作，為云母片的進一步應用提供了更多的可能性。飛秒激光微孔加工和切割設備在云母片的加工中具有明顯的優(yōu)勢和應用前景。隨著技術的不斷發(fā)展和完善，相信這一領域?qū)〉酶嗟耐黄坪蛣?chuàng)新。相對于傳統(tǒng)激光加工設備，飛秒激光由于脈沖時間短，被加工物不會被加熱，適合加工30微米以下的高精度小孔。

我們的超快激光微加工平臺，只需簡單裝夾即可滿足對于單個噴油嘴上多個不同尺寸噴孔的需求。設計人員可以輕松改變各個孔的直徑來微調(diào)每個噴孔所產(chǎn)生的噴霧。擺脫了鉆孔和電火花加工等方法的工藝束縛，從而快速制作噴油器設計原型并測試新的燃燒方案。全球?qū)I(yè)GDI噴油嘴廠商多年前就已經(jīng)開始采用飛秒激光加工的這一先進制造方案，并通過多次檢測證明通過此方案生產(chǎn)的噴油嘴流量誤差可以控制在1%以內(nèi)。相較其他加工技術流量誤差在3%以上，飛秒激光技術所帶來的穩(wěn)定性優(yōu)勢尤為明顯。市面上已經(jīng)出現(xiàn)此類的批量生產(chǎn)機型，微孔檢測+激光鉆噴孔或機械鉆盲孔+激光鉆噴孔是該機型的兩款衍生機型，滿足客戶的各種工藝需求，是專為GDI大批量生產(chǎn)提供的全自動化的交鑰匙解決方案。目前，這些超快激光微孔加工解決方案正在世界各地的工廠工作，協(xié)助汽車制造商生產(chǎn)出高效的噴油器，提高發(fā)動機性能，并滿足管理機構(gòu)嚴格的排放要求。飛秒激光尤其適合加工藍寶石、玻璃、陶瓷等脆性材料和熱敏性材料，因此適合于電子產(chǎn)業(yè)微細加工行業(yè)應用。高精度飛秒激光超精細

飛秒激光切割可直接對玻璃、硅片、不銹鋼等材料做激光劃線、刻槽、刻蝕等處理，至小線寬小于10微米。上海自動化飛秒激光精密制造

飛秒激光加工應用于金屬掩模板加工：新加坡南洋科技大學VenkatakrishnanK等人利用飛秒激光直寫方法制作了以金屬薄膜為吸收層、石英為基底的金屬掩模板，并將前入射與后入射兩種方案做了比較，發(fā)現(xiàn)采用前入射的方法能夠得到更小的特征尺寸和好的邊緣質(zhì)量。并且利用飛秒激光超衍射極限加工有效地修補了金屬鎘掩模板的缺陷，修復的線寬達到小雨100nm的精度。目前構(gòu)建的飛秒激光修正光掩模板工具已在IBM的伯林頓、福蒙特州的掩模制作設備中運行。這對微電子技術的發(fā)展將具有重要意義。上海自動化飛秒激光精密制造