Kvankam ultrarapidaj laseroj ekzistas de jardekoj, industriaj aplikoj rapide kreskis en la lastaj du jardekoj. En 2019, la merkata valoro de ultrarapidalasera materialopretigo estis ĉirkaŭ 460 milionoj USUS$, kun kunmetita jarkreskofteco de 13%. Aplikregionoj kie ultrarapidaj laseroj estis sukcese uzitaj por prilabori industriajn materialojn inkludas fotomaskfabrikadon kaj riparadon en la semikonduktaĵindustrio same kiel siliciotranĉado, vitrotranĉado/skribado kaj (india stana oksido) ITO-filmforigo en konsumelektroniko kiel ekzemple poŝtelefonoj kaj tablojdoj. , piŝta teksturo por la aŭtindustrio, koronaria stent-produktado kaj mikrofluida aparato-produktado por la medicina industrio.
01 Fabrikado kaj riparo de fotomasko en la industrio de duonkonduktaĵoj
Ultrarapidaj laseroj estis uzitaj en unu el la plej fruaj industriaj aplikoj en materiala pretigo. IBM raportis la aplikon de femtosekunda laserablacio en fotomaskproduktado en la 1990-aj jaroj. Kompare kun nanosekunda lasera ablacio, kiu povas produkti metalan ŝprucaĵon kaj vitran damaĝon, femtosekundaj laseraj maskoj montras neniun metalan ŝprucaĵon, neniun vitran damaĝon, ktp. La avantaĝoj. Ĉi tiu metodo estas uzata por produkti integrajn cirkvitojn (IC). Produkti IC-peceton povas postuli ĝis 30 maskojn kaj kosti > $100,000. Femtosekunda lasera pretigo povas prilabori liniojn kaj punktojn sub 150nm.
Figuro 1. Fabrikado kaj riparo de Fotomasko
Figuro 2. Optimumigorezultoj de malsamaj maskopadronoj por ekstrema ultraviola litografio
02 Silicia tranĉado en la duonkondukta industrio
Silicioblatkubetaĵo estas norma produktadprocezo en la semikonduktaĵindustrio kaj estas tipe farita uzante mekanikan habeladon. Tiuj tranĉradoj ofte disvolvas mikrofendetojn kaj malfacilas tranĉi maldikajn (ekz. dikecon < 150 μm) oblatojn. Lasertranĉado de siliciaj oblatoj estas uzata en la industrio de duonkonduktaĵoj dum multaj jaroj, precipe por maldikaj oblatoj (100-200μm), kaj estas efektivigita en multoblaj paŝoj: lasera kanelado, sekvata de mekanika apartigo aŭ kaŝa tranĉado (t.e. infraruĝa lasera radio interne). la silicio-skribado) sekvita per mekanika glubenda apartigo. La nanosekunda pulsa lasero povas prilabori 15 oblatojn je horo, kaj la pikosekunda lasero povas prilabori 23 oblatojn je horo, kun pli alta kvalito.
03 Vitra tranĉado/skribado en la konsumebla elektronika industrio
Tuŝekranoj kaj protektaj okulvitroj por poŝtelefonoj kaj tekkomputiloj fariĝas pli maldikaj kaj iuj geometriaj formoj kurbiĝas. Ĉi tio faras tradician mekanikan tranĉadon pli malfacila. Tipaj laseroj tipe produktas malbonan tranĉan kvaliton, precipe kiam tiuj vitraj ekranoj estas stakigitaj 3-4 tavoloj kaj la supra 700 μm dika protekta vitro estas hardita, kiu povas rompi kun lokalizita streso. Ultrarapidaj laseroj pruviĝis kapablaj tranĉi ĉi tiujn okulvitrojn kun pli bona randforto. Por granda platpanela tranĉado, la femtosekunda lasero povas esti koncentrita sur la malantaŭa surfaco de la vitra folio, gratante la internon de la vitro sen damaĝi la antaŭan surfacon. La vitro tiam povas esti rompita uzante mekanikajn aŭ termikajn rimedojn laŭ la gajnita padrono.
Figuro 3. Picosekunda ultrarapida lasera vitro special-forma kortego
04 Piŝtaj teksturoj en la aŭtindustrio
Malpezaj aŭtomotoroj estas faritaj el aluminiaj alojoj, kiuj ne estas same rezistemaj al eluziĝo kiel gisfero. Studoj trovis ke femtosekunda lasera pretigo de aŭtaj piŝtteksturoj povas redukti frikcion je ĝis 25% ĉar derompaĵoj kaj oleo povas esti efike stokitaj.
Figuro 4. Femtosekunda lasera prilaborado de aŭtomotoraj piŝtoj por plibonigi motoran rendimenton
05 Koronaria stent-fabrikado en la medicina industrio
Milionoj da koronariaj stentoj estas enplantitaj en la koronajn arteriojn de la korpo por malfermi kanalon por ke sango fluu en alie koagulitajn vazojn, savante milionojn da vivoj ĉiujare. Koronariaj stentoj estas tipe faritaj el metalo (ekz., rustorezista ŝtalo, nikel-titania forma memora alojo, aŭ pli lastatempe kobalt-kroma alojo) dratmaŝo kun apog-larĝo de ĉirkaŭ 100 μm. Kompare al long-pulsa lasero-tranĉado, la avantaĝoj de uzado de ultrarapidaj laseroj por tranĉi krampojn estas alta tranĉa kvalito, pli bona surfaca finpoluro kaj malpli da derompaĵoj, kio reduktas post-prilaborajn kostojn.
06 Mikrofluida aparato-fabrikado por la medicina industrio
Mikrofluidaj aparatoj estas ofte uzitaj en la medicina industrio por malsantestado kaj diagnozo. Tiuj estas tipe produktitaj per mikro-injektomuldado de individuaj partoj kaj tiam ligado per gluado aŭ veldado. Ultrarapida laserfabrikado de mikrofluidaj aparatoj havas la avantaĝon de produktado de 3D mikrokanaloj ene de travideblaj materialoj kiel ekzemple vitro sen la bezono de ligoj. Unu metodo estas ultrarapida laserfabrikado ene de groca vitro sekvita per malseka kemia akvaforto, kaj alia estas femtosekunda laserablacio ene de vitro aŭ plasto en distilita akvo por forigi derompaĵojn. Alia aliro estas maŝini kanalojn en la vitrosurfacon kaj sigeli ilin per vitrokovro per femtosekunda laserveldado.
Figuro 6. Femtosekunda laser-induktita selektema akvaforto por prepari mikrofluidajn kanalojn ene de vitromaterialoj
07 Mikroborado de injektilo
Femtosekunda lasera mikrotrua maŝinado anstataŭigis mikro-EDM ĉe multaj kompanioj en la altprema injektilo-merkato pro pli granda fleksebleco en ŝanĝado de flutruoprofiloj kaj pli mallongaj maŝinaj tempoj. La kapablo aŭtomate kontroli la fokuspozicion kaj kliniĝon de la trabo tra precesanta skankapo kondukis al la dezajno de aperturprofiloj (ekz., barelo, flamlumo, konverĝo, diverĝo) kiuj povas antaŭenigi atomigon aŭ penetron en la brulkamero. Borada tempo dependas de la ablacio-volumo, kun borildikeco de 0,2 - 0,5 mm kaj trua diametro de 0,12 - 0,25 mm, farante ĉi tiun teknikon dekoble pli rapida ol mikro-EDM. Mikroborado estas farita en tri stadioj, inkluzive de malglatado kaj finado de tra-pilotaj truoj. Argono estas utiligita kiel helpgaso por protekti la bortruon de oksigenado kaj por ŝirmi la finan plasmon dum la komencaj stadioj.
Figuro 7. Femtosekunda lasero-altprecizeca prilaborado de renversita mallarĝa truo por dizelmotora injekciilo
08 Ultrarapida lasera teksado
En la lastaj jaroj, por plibonigi la precizecon de maŝinado, redukti materialan damaĝon kaj pliigi pretigan efikecon, la kampo de mikromaŝinado iom post iom fariĝis fokuso de esploristoj. Ultrarapida lasero havas diversajn pretigajn avantaĝojn kiel malaltan damaĝon kaj altan precizecon, kiu fariĝis la fokuso por antaŭenigi la disvolviĝon de pretiga teknologio. Samtempe, ultrarapidaj laseroj povas agi sur diversaj materialoj, kaj lasera prilaborado de materiala damaĝo ankaŭ estas grava esplordirekto. Ultrarapida lasero estas uzata por forigi materialojn. Kiam la energia denseco de la lasero estas pli alta ol la ablacia sojlo de la materialo, la surfaco de la ablated materialo montros mikro-nano-strukturon kun certaj trajtoj. Esploro montras, ke ĉi tiu speciala surfaco Strukturo estas ofta fenomeno, kiu okazas kiam lasero prilaborado materialoj. La preparado de surfacaj mikro-nanaj strukturoj povas plibonigi la ecojn de la materialo mem kaj ankaŭ ebligi la disvolviĝon de novaj materialoj. Ĉi tio faras la preparadon de surfacaj mikro-nanostrukturoj per ultrarapida lasero teknika metodo kun grava evolua signifo. Nuntempe, por metalaj materialoj, esplorado pri ultrarapida lasera surfaca teksado povas plibonigi metalajn surfacajn malsekajn propraĵojn, plibonigi surfacan frotadon kaj eluziĝon, plibonigi tegmentan adheron kaj direktan proliferadon kaj aliĝon de ĉeloj.
Figuro 8. Superhidrofobaj ecoj de laser-preta silicia surfaco
Kiel avangarda pretiga teknologio, ultrarapida lasera pretigo havas la karakterizaĵojn de malgranda varmeca zono, ne-linia procezo de interago kun materialoj, kaj alt-rezolucia pretigo preter la difrakta limo. Ĝi povas realigi altkvalitan kaj altprecizan mikro-nanan prilaboradon de diversaj materialoj. kaj tridimensia mikro-nana strukturo-fabrikado. Atingi laseran fabrikadon de specialaj materialoj, kompleksaj strukturoj kaj specialaj aparatoj malfermas novajn vojojn por mikro-nana fabrikado. Nuntempe, femtosekunda lasero estis vaste uzata en multaj avangardaj sciencaj kampoj: femtosekunda lasero povas esti uzata por prepari diversajn optikajn aparatojn, kiel mikrolensaj tabeloj, bionaj kunmetitaj okuloj, optikaj ondo-gvidiloj kaj metasurfacoj; uzante ĝian altan precizecon, altan rezolucion kaj Kun tridimensiaj pretigaj kapabloj, femtosekunda lasero povas prepari aŭ integri mikrofluidajn kaj optofluidajn blatojn kiel mikrohejtigajn komponantojn kaj tridimensiajn mikrofluidajn kanalojn; krome, femtosekunda lasero ankaŭ povas prepari malsamajn specojn de surfacaj mikro-nanostrukturoj por atingi kontraŭ-reflektan, kontraŭ-reflektan, super-hidrofoban, kontraŭ-glaciaĵon kaj aliajn funkciojn; ne nur tio, femtosekunda lasero ankaŭ estis aplikita en la kampo de biomedicino, montrante elstaran efikecon en kampoj kiel ekzemple biologiaj mikro-stents, ĉelkulturaj substratoj kaj biologia mikroskopa bildigo. Larĝaj aplikaj perspektivoj. Nuntempe, la aplikaj kampoj de femtosekunda lasera prilaborado ekspansiiĝas jaron post jaro. Krom la supre menciitaj mikro-optikoj, mikrofluidikoj, multfunkciaj mikro-nanostrukturoj kaj biomedicinaj inĝenieraj aplikoj, ĝi ankaŭ ludas grandegan rolon en iuj emerĝantaj kampoj, kiel metasurfaca preparado. , mikro-nano-fabrikado kaj plurdimensia optika informstokado, ktp.
Afiŝtempo: Apr-17-2024
