나노초 레이저, 피코초 레이저, 펨토초 레이저, 차이점을 알 수 있나요?

우리는 낯설지 않다레이저 가공, 그런데 나노초 레이저, 피코초 레이저, 펨토초 레이저 등을 자주 들을 수 있는데, 구별할 수 있나요?

먼저 시간 단위 변환을 알아 보겠습니다.

1ms(밀리초)=0.001초 =10-3초

1μs(마이크로초)=0.000001=10-6초

1ns(나노초)=0.0000000001초 =10-9초

1ps(피코초)=0.0000000000001초 =10-12초

1fs(펨토초)=0.000000000000001초 =10-15초

시간의 단위를 알면 펨토초 레이저가 극히 초단펄스 레이저 가공이라는 것을 알 수 있습니다. 지난 10년간 초단펄스 레이저 가공기술은 비약적인 발전을 이루었습니다.

Ⅰ. 초단펄스 레이저의 중요성

미세 가공에 레이저를 사용하려는 시도는 오랫동안 있어 왔습니다. 그러나 재료 용융 및 연속 증발로 인해 레이저의 긴 펄스 폭과 낮은 레이저 강도로 인해 레이저 빔이 작은 지점에 집중될 수 있지만 재료에 대한 열 영향은 여전히 ​​매우 커서 정확도가 제한됩니다. 처리의. 열 효과를 줄여야 가공 품질이 향상될 수 있습니다.

레이저 펄스 시간이 피코초 단위로 재료에 적용되면 가공 효과가 크게 달라집니다. 펄스 에너지가 급격히 상승함에 따라 높은 전력 밀도는 외부 전자를 제거하기에 충분합니다. 짧은 시간으로 인해 레이저는 재료와 상호 작용하고 에너지를 주변 재료로 전달하기 전에 재료 표면에서 이온이 제거되고 주변 재료에 열 효과를 가져오지 않으므로 "냉기"라고도 합니다. 처리". 냉간 가공의 이점으로 인해 단거리 및 초단 펄스 레이저가 산업 생산 응용 분야에 적용되었습니다.

Ⅱ. 레이저 가공: 긴 펄스 VS 초단 펄스

초단 펄스 처리 에너지는 작은 작용 영역에 매우 빠르게 주입되며 순간적인 고에너지 밀도 증착은 전자 흡수 및 이동 모드를 변경하여 레이저 선형 흡수, 에너지 전달 및 확산의 영향을 피하고 근본적으로 레이저와 물질 사이의 상호 작용 메커니즘을 변경합니다.

Ⅲ.레이저 가공의 폭넓은 응용

레이저 가공에는 고출력 절단 및 용접이 포함됩니다. 미세 가공 드릴링, 마킹, 절단, 텍스처링, 스트리핑, 격리 등 다양한 레이저 가공 수단의 주요 용도는 다음과 같습니다.

1. 드릴 구멍

회로 기판 설계에서 사람들은 더 나은 열 전도성을 달성하기 위해 기존 플라스틱 기판 대신 세라믹 기판을 사용하기 시작했습니다. 전자 부품을 연결하려면 일반적으로 기판에 수십만 개의 작은 구멍을 뚫어야 합니다. 따라서 드릴링 공정 중 기판의 안정성이 열 입력에 의해 영향을 받지 않도록 하는 것이 중요하며, 피코초 레이저는 이러한 응용 분야에 이상적인 도구입니다.

피코초 레이저는 충격 드릴링을 통해 구멍 가공을 완료하고 구멍의 균일성을 보장할 수 있습니다. 회로 기판 외에도 Picosecond 레이저는 플라스틱 필름, 반도체, 금속 필름 및 사파이어와 같은 재료에 고품질 드릴링을 수행할 수도 있습니다.

100μm 스테인리스 강 시트, 드릴링됨, 3.3ns 대 200fs, 10,000 펄스, 절제 임계값 근처:

2. 라인앤컷

레이저 펄스를 스캐닝 방식으로 중첩하여 라인을 형성할 수 있습니다. 일반적으로 선의 깊이가 재료 두께의 1/6에 도달할 때까지 세라믹 깊숙히 침투하려면 많은 스캐닝이 필요합니다. 그런 다음 개별 모듈은 이러한 노치를 따라 세라믹 기판에서 분리됩니다. 이 분리 방법을 마킹이라고 합니다.

또 다른 분리 방법은 절제 절단이라고도 알려진 초단 펄스 레이저 절제 절단을 사용하는 것입니다. 레이저는 재료를 제거하여 절단될 때까지 제거합니다. 이 기술의 장점은 가공된 구멍의 모양과 크기에 더 큰 유연성이 있다는 것입니다. 모든 공정 단계는 피코초 레이저로 완료할 수 있습니다.

폴리카보네이트 소재 마킹에 대한 피코초 레이저와 나노초 레이저의 다양한 효과.

3. 라인 제거(코팅 제거)

미세 가공으로 흔히 볼 수 있는 또 다른 응용 분야는 기본 재료를 손상시키거나 약간 손상시키지 않고 코팅을 정확하게 제거하는 것입니다. 절제는 폭이 수 마이크로미터인 라인일 수도 있고 수 제곱센티미터에 달하는 넓은 제거 영역일 수도 있습니다.

코팅의 두께는 일반적으로 절제 폭보다 훨씬 얇기 때문에 열이 측면으로 전도될 수 없습니다. 따라서 나노초 폭의 레이저 펄스를 사용할 수 있습니다.

높은 평균 출력의 레이저, 정사각형 또는 직사각형 전도 섬유, 평평한 상단의 광도 분포를 결합한 이러한 기술을 통해 레이저 표면 제거를 산업 분야에서 사용할 수 있습니다. 예를 들어, TrumpPF TruMicro 7060 레이저는 박막 태양전지 유리의 코팅을 제거하는 데 사용됩니다. 동일한 레이저를 자동차 산업에서도 사용하여 후속 용접을 준비하면서 부식 방지 코팅을 제거할 수 있습니다.

4. 표면구조

구조화는 재료 표면의 물리적 특성을 변경할 수 있습니다. 연꽃 효과에 따르면 소수성 표면 구조로 인해 물이 표면에서 흘러나올 수 있습니다. 이 특성은 초단펄스 레이저로 표면에 서브미크론 구조를 생성함으로써 얻을 수 있으며, 생성되는 구조는 레이저 매개변수를 변경하여 정밀하게 제어할 수 있습니다.

친수성 표면과 같은 반대 효과도 얻을 수 있으며, 미세 가공을 통해 더 큰 크기의 구조를 만들 수도 있습니다. 이러한 공정은 엔진의 연료 탱크에서 마모를 줄이는 미세 구조를 생성하거나 금속 표면을 구조화하여 플라스틱과 용접할 수 있습니다.

5. 조각 성형

조각은 재료를 절제하여 3차원 모양을 만드는 것입니다. 절제 크기가 전통적으로 마이크로 가공이라고 불리는 범위를 초과할 수 있지만 필요한 정밀도로 인해 레이저 응용 분야로 분류됩니다. 피코초 레이저는 밀링 머신에서 다결정 다이아몬드 공구 모서리를 가공하는 데 사용할 수 있습니다.

레이저는 밀링 커터 블레이드를 만드는 데 사용할 수 있는 매우 단단한 재료인 다결정 다이아몬드를 가공하는 데 이상적인 도구입니다. 밀링 커터의 칩 홈과 톱니를 가공하기 위해 조각 성형 기술을 사용합니다. 이 경우 레이저 비접촉 및 높은 가공 정확도의 이점이 있습니다.

미세 가공은 매우 광범위한 응용 가능성을 가지고 있으며 레이저 미세 가공을 통해 점점 더 많은 일상 필수품이 우리의 시야에 들어오고 있습니다.

레이저 가공은 후속 공정이 적고 제어 가능성이 높으며 통합이 쉽고 가공 효율이 높으며 재료 손실이 적고 환경 오염이 적으며 기타 중요한 장점을 지닌 비접촉 가공으로 자동차, 전자 제품, 전기 제품에 널리 사용되었습니다. , 항공, 야금 및 기계 제조 산업. 제품 품질, 노동 생산성, 자동화를 개선하고 재료 소비를 줄이는 데 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.

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