Laser femtosecond dikenal untuk memotong hampir semua bahan, dan digunakan dalam pemrosesan dan pembuatan layar, semikonduktor, dan komponen elektronik atau suku cadang khusus lainnya. Faktanya, mesin mikro laser femtosecond lebih presisi dan meminimalkan dampak termal pada material, sehingga menghasilkan suku cadang berkualitas lebih tinggi. tim Amplitudo telah bekerja selama bertahun-tahun pada satu aplikasi untuk laser femtosecond: pemrosesan kaca.
Bagaimana laser femtosecond dapat meningkatkan pemotongan kaca?
Karakteristik kaca yang membedakan adalah sifatnya yang keras dan rapuh, yang menimbulkan tantangan pemrosesan yang signifikan. Teknik pemotongan kaca mekanis tradisional seperti pemotongan roda intan, sandblasting, atau proses jet air dipotong secara tidak tepat, kurang teratur di bagian tepi, dan memiliki tekanan tepi sisa yang besar dan asimetris selama proses pemotongan, yang mengakibatkan retakan mikro, debu, dan serpihan pada kaca. tepi kaca diproses dengan cara ini. Untuk banyak aplikasi, retakan kecil yang disebabkan oleh chip dan tekanan lokal akan menyebabkan kegagalan perangkat, dan dengan demikian penggerindaan dan pemolesan tepi pasca-lintasan harus dilakukan untuk memperkuat tepian guna mencapai kualitas yang dapat diterima. Selain itu, pemrosesan roda pisau mekanis juga memerlukan beberapa bahan tambahan untuk membantu pemotongan, yang mungkin menempel pada tepi yang sudah jadi dan memerlukan perawatan seperti pembersihan air atau pembersihan ultrasonik. Proses perawatan selanjutnya dan tingkat hasil yang rendah akan meningkatkan biaya produk kaca jadi.
Selain itu, ketika sepotong kaca ditipiskan ke tingkat mikron (kaca UTG), metode pemotongan mekanis tradisional ini tidak lagi dapat diterapkan. Keunggulan unik dari laser ultrafast memungkinkan untuk memproses bahan kaca yang keras, rapuh, dan ultra tipis ini, dan laser femtosecond dengan parameter yang sesuai dapat memotong secara efisien dengan jumlah tepi yang sangat terbatas dalam sekali lintasan [1]. Hal ini berlaku bahkan untuk kaca tebal, di mana laser femtosecond menawarkan alternatif teknik pemotongan kaca lainnya.
Pemotongan kaca laser femtosecond: Bagaimana cara kerjanya?
Pulsa laser ultrapendek yang dikombinasikan dengan sinar seperti Bezier dapat digunakan untuk pemrosesan kaca. Balok Bessel memiliki pinggang balok yang lebih tipis dan kedalaman fokus yang lebih panjang daripada balok Gaussian, dan mampu menyerap energi pulsa ultrashort secara bersamaan di sepanjang ketebalan kaca. Penggunaan Pulse Burst memungkinkan kaca mengalami penyerapan laser yang lebih efisien dan menghasilkan retakan yang diperlukan untuk memotong kaca dari atas ke bawah. Menggunakan laser femtosecond ini dengan sinar seperti Bessel, misalnya, pemotongan kaca dapat dilakukan terlepas dari apakah lintasannya lurus atau melengkung.
Tim aplikasi Amplitudo telah mengembangkan proses berbasis laser femtosecond untuk secara tepat mengontrol arah rekahan dan optik pemrosesan kaca yang menyertainya, dan menggunakan pembuatan rekahan yang diperluas untuk meningkatkan efisiensi pemrosesan proses pemotongan kaca. Proses ini dapat digunakan untuk memotong kaca tipis dan ultra tipis (<200μm), thick glass (>1mm) atau bahkan kaca berlapis-lapis atau berbagai bahan transparan rapuh yang mudah dipisahkan dengan kekasaran permukaan rendah (<1μm) and no chips and chipping.
Fitur utama dari proses ini adalah bahwa energi laser femtosecond yang diserap oleh kaca menghasilkan retakan yang jauh melebihi ukuran titik tumbukan yang sebenarnya. Fitur ini secara signifikan mempercepat waktu pemrosesan dan meningkatkan efisiensi penggunaan daya laser. Untuk berbagai jenis dan ketebalan kaca (<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) dalam sekali lintasan.
Studi eksperimental yang dilakukan oleh tim proses Amplitudo telah menunjukkan bahwa parameter pemrosesan yang paling efisien adalah menghasilkan semburan 4 hingga 6 pulsa dengan distribusi energi sub-pulsa yang datar. Dalam kombinasi dengan konfigurasi optik tertentu, kaca setebal 3 mm dapat diproses dalam sekali jalan. Untuk penelitian ini, laser Tangor Amplitudo digunakan, dilengkapi dengan fungsi Femtoburst ™️, yang memungkinkan pengguna untuk memprogram amplitudo sub-pulsa individu dalam pola semburan untuk secara tepat memodulasi distribusi energi semburan untuk studi mendetail tentang penyerapan energi material. dengan cara yang disesuaikan.
Untuk siapa pemotongan kaca laser femtosecond?
Proses ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti produsen tampilan perangkat seluler, yang menggunakan kaca yang lebih tipis atau kaca berlapis-lapis, dan dalam elektronik konsumen di mana kaca berlapis sering digunakan dan harus sering diproses dengan sudut melengkung, bentuk dan potongan berkontur. , dan di mana karakteristik pemrosesan pulsa pendek dari pulsa femtosecond dapat secara efektif mengurangi zona yang terkena panas dari lapisan pelapis. Banyak metode laser mekanis atau lainnya tidak dapat memberikan tingkat presisi dan kualitas yang diperlukan untuk produk tersebut. Teknologi kami juga dapat digunakan untuk memotong kaca yang lebih tebal untuk industri medis atau bahkan kaca temper untuk pelindung layar atau industri otomotif.
Selain itu, dengan perkembangan teknologi glass through-hole (TGV) dalam beberapa tahun terakhir, akan menjadi arah dan tren untuk menggunakan substrat glass through-hole dalam papan adaptor paket terintegrasi 3D, MEMS dan Mini LED/Micro LED, dll. Selain itu, ada juga permintaan khusus untuk jenis lubang rasio kedalaman-ke-diameter tinggi dalam komunikasi optik, elektronik konsumen, bio-chip, dll. Dalam teknologi TGV, modul pemrosesan balok Bessel adalah alat yang sangat diperlukan, menggunakan teknologi ini dapat mencapai mikron atau bahkan sub-mikron, super 250,000 per sentimeter persegi dengan kepadatan sangat tinggi melalui lubang, sehingga pemrosesan kaca melalui lubang yang padat dan berkecepatan tinggi membutuhkan 1. lubang mikro antara pemrosesan laser tidak dapat muncul dalam tegangan termal yang disebabkan oleh micro-crack, 2. jarak lubang harus dikontrol dengan tepat. Laser femtosecond menawarkan lebar pulsa sempit untuk mengontrol microcracking (<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.
Tim teknis dan proses Amplitudo mengembangkan dan meningkatkan metode pemrosesan laser femtosecond dengan menggabungkan dan terus mengungkap sifat internal material, dan dengan menyesuaikan modul optik yang cocok dan solusi laser untuk mendapatkan hasil pemrosesan material laser berkualitas lebih tinggi. Laboratorium aplikasi di Suzhou, China dapat menyediakan uji pemrosesan sampel kepada pelanggan untuk memverifikasi kelayakan teknologi, dan juga memberi pelanggan dan mitra pengembangan kolaboratif teknologi aplikasi laser femtosecond dan pelatihan praktis tentang pemrosesan laser femtosecond. Dengan secara aktif membuka kerja sama dengan universitas dan lembaga penelitian Tiongkok, kami bertujuan untuk mengembangkan lebih banyak talenta lokal.
