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【Rayclass | 锐课堂】第12期:激光制造的世界那么“微”妙,有太多种不可思议
时间:2019-01-18来源:原创文章

诺贝尔物理学奖获得者Richard Feynman早在50年代末就曾预言,制造技术将沿着从大到小的途径发展。

如今,激光工艺已广泛应用于制造业,比如金属的切割与焊接,与传统的大规模工业应用(例如钣金切割)相比,精密加工(切割、钻孔)的需求也愈来愈旺盛,我们也称之为激光微制造或是激光微加工。

激光微加工技术在设备制造业、汽车以及航空精密制造业和各种微细加工业中可用激光进行切割、钻孔、雕刻、划线、热渗透、焊接等。这些应用往往对热能很敏感,对精确度有极高的要求。

激光微加工的“微”究竟能有多小?

选择何种激光器能够满足这种“微”加工需求?

本期【Rayclass | 锐课堂】带您走进激光制造的“微”妙世界!

QCW准连续光纤激光器英文名称是Quasi-CW(continuous wave fiber laser),是一种可以同时在连续和高峰值功率脉冲模式下工作的光纤激光器。

与传统的连续(CW)激光器区别在于,连续激光器的峰值和平均功率在CW和CW/调制模式中总是相同的,而QCW准连续光纤激光器在脉冲模式下的峰值功率是平均功率的10倍;与传统的ND:YAG 激光器相比,QCW准连续光纤激光器具有更高的电光转换效率,YAG激光器仅约为3%左右,而QCW准连续光纤激光器高达30%,同时光纤激光器拥有体积小,免维护,稳定性高,无易损耗配件等优势。

根据具体的应用,QCW准连续光纤激光器可选择单模或多模输出方式。为了切割非常薄的材料或需要小光斑尺寸的应用,单模QCW准连续光纤激光器将成为合适的选择。

单模QCW准连续光纤激光器拥有高功率密度、高脉冲能量、高峰值功率和高重复频率等优势,能够使包括金属、硅、氧化铝、蓝宝石和玻璃等在内的门类广泛的材料实现高产能激光微加工。

01

钻孔

在元件上开个小孔是件很常见的事。但是如果要求在硬而脆的材料上钻大量0。1毫米到几微米直径的小孔,用普通的机械加工工具怕是不容易办到。

氧化铝陶瓷材料应用现在已经相当广泛了,但是氧化铝陶瓷硬而脆的特性使其难于加工。电子工业中氧化铝陶瓷基板的过孔加工常用高速旋转的细钻头加工,难于加工0.25 mm以下的微孔。激光加工非接触、破坏性小及易调整等特点使其在氧化铝陶瓷材料的加工中优势明显,被用来加工氧化铝陶瓷基板的过孔是一个不错的选择。








同时,QCW准连续光纤激光器也能在很薄的金属材质上出色的完成钻孔工艺。



02

划线

由于陶瓷基板的一些特殊属性,先通过激光划线进行预处理,再通过裂片的方式进行分离,在电子行业的应用越来越广泛。

陶瓷划线的原理与钻孔相似,也是通过一个脉冲在基板上形成一个盲孔,然后辅以适合的脉冲间隔,使其形成一条线。







从庞然大物到细小入微,微加工已经成为当今制造业最为活跃的研究方向之一,作为激光加工的一个分支,微加工的实现需要更加精准的加工工具——QCW准连续光纤激光器能够以热切割形式,对数毫米厚的基板进行高质量切割、划线及钻孔。

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