Bei der Laserfertigungstechnologie wird die Wirkung der Materialbearbeitung durch die hohe Energie des Lasers und die physikalische Wechselwirkung zwischen dem Material, die Materialvergasung, Ablation, Modifikation usw. erzielt. Heutzutage findet die Laserbearbeitung schnell Einzug in verschiedene Branchen, und derzeit liegt der Schwerpunkt noch immer auf der Metallmaterialbearbeitung, die mehr als 80 % aller Laserbearbeitungsanwendungen einnimmt. Da Eisen, Kupfer, Aluminium und entsprechende Legierungen und andere Metalle harte Materialien sind und die Wirkung des Lasers besser ist, ist die Laserbearbeitung einfach anzuwenden. Für einige gängige Anwendungen zum Laserschneiden und -schweißen von Metallen muss möglicherweise nur die entsprechende optische Leistung verstanden werden, die Forschungsanforderungen für die Bearbeitung sind nicht sehr streng.
Tatsächlich werden im Bereich der Lebens- und High-End-Herstellung jedoch sehr viele nichtmetallische Materialien verwendet, wie z. B. weiche Materialien, thermoplastische Materialien, thermische Materialien, keramische Materialien, Halbleitermaterialien und Glas und andere spröde Materialien. Wenn diese Materialien mit einem Laser bearbeitet werden sollen, sind die Anforderungen an Strahleigenschaften, Ablation und Materialbruchkontrolle sehr streng und es ist oft erforderlich, eine ultrafeine Bearbeitung zu erreichen, sogar auf Mikronanometerebene. Die Verwendung eines herkömmlichen Infrarotlasers ist oft schwierig, den Effekt zu erzielen, der Ultraviolettlaser ist eine sehr geeignete Wahl.
UV-Lasertechnologie wird für verschiedene Zwecke eingesetzt
Ultraviolettlaser beziehen sich auf den Ausgangsstrahl im ultravioletten Spektrum, Licht, das für das bloße Auge unsichtbar ist. Die derzeit üblichen industriellen UV-Laser sind Festkörper-UV-Laser und Gas-UV-Laser. Infrarot-Festkörperlaser können die Leistung eines Ultraviolettlasers verdreifachen, die Wellenlänge beträgt mehr als 355 nm, die Pulsbreite wurde erfolgreich von Nanosekunden auf Pikosekunden entwickelt. Gas-Ultraviolettlaser sind üblicherweise Excimerlaser und können für Augenchirurgie und Chip-Photolithografie verwendet werden. In den letzten Jahren wurden auch Faserlaser allmählich mit ultravioletten Wellenlängenprodukten entwickelt, wobei der Pikosekunden-Ultraviolett-Faserlaser der repräsentativste ist.
Aufgrund der Wärmeverluste bei der Frequenzumwandlung des Ultraviolettlasers sind die Kosten immer noch hoch, und derzeit ist es immer noch ein gewisses Maß an Schwierigkeiten, höhere Leistungen zu erzielen. Ultraviolettlaser werden oft als Kaltlichtquellen betrachtet, daher wird die Ultraviolettlaserverarbeitung auch als Kaltverarbeitung bezeichnet und eignet sich sehr gut für die Verarbeitung spröder Materialien.
UV-Laserbearbeitung üblicher spröder Materialien
Glas ist ein Material, das in großen Mengen im Leben verwendet wird, von Wasserbechern, Weingläsern, Behältern bis hin zu Glasschmuck. Die Herstellung von Mustern auf dem Glas ist oft ein schwieriges Problem. Bei der herkömmlichen Verarbeitung kommt es häufig zu einer hohen Beschädigungsrate des Glases. Der Ultraviolettlaser eignet sich sehr gut zum Markieren der Glasoberfläche und zur Musterherstellung und kann eine ultrafeine Produktion erreichen. Die Ultraviolettlasermarkierung gleicht die mangelnde Verarbeitungspräzision der Vergangenheit, Kartierungsschwierigkeiten, Beschädigung des Werkstücks, Umweltverschmutzung und andere Mängel aus. Mit seinen einzigartigen Verarbeitungsvorteilen ist es zum neuen Favoriten der Glasproduktverarbeitung geworden und umfasst die erforderlichen Verarbeitungswerkzeuge für verschiedene alkoholische Getränkebecher, Kunsthandwerk und Geschenke und andere Branchen.
Keramikmaterialien werden in zahlreichen Gebäuden, Utensilien, Dekorationen usw. verwendet, aber tatsächlich wird Keramik auch in vielen elektronischen Produkten verwendet, beispielsweise in Mobiltelefonen, wo früher Keramikrückseitenabdeckungen auf den Markt kamen, und in den Bereichen Mobilkommunikation, optische Kommunikation und Elektronik werden Keramikeinsätze, Keramiksubstrate, Keramikgehäusesockel, Keramikabdeckungen für Fingerabdruckidentifizierungssysteme usw. häufig verwendet. Die Herstellung dieser Keramikkomponenten wird immer anspruchsvoller, und die Verwendung von UV-Laserschneiden ist jetzt eine idealere Wahl. Die Bearbeitungspräzision einiger Keramikplatten mit Ultraviolettlasern ist sehr hoch, verursacht keine Keramikrisse und eine Formgebung ohne sekundäres Schleifen, was in Zukunft mehr Anwendungen bieten wird.
Waferschneiden mit Ultraviolettlasern: Die Oberfläche des Saphirsubstrats ist hart, ein normales Messerrad ist schwer zu schneiden, und es kommt zu Abrieb und geringer Ausbeute. Der Schnittkanal ist größer als 30 μm, was nicht nur die Flächennutzung verringert, sondern auch die Produktproduktion reduziert. Angetrieben durch die Industrie für blaue und weiße LEDs ist die Nachfrage nach dem Schneiden von Saphirsubstratwafern stark gestiegen, und es wurden höhere Anforderungen gestellt, um die Produktivität und die Qualität der fertigen Produkte zu verbessern. Mit UV-Laser geschnittene Wafer ermöglichen hochpräzises Schneiden, glatte Schnittfugen und eine stark verbesserte Ausbeute.
Das Schneiden von Quarz war in der Branche schon immer ein Problem. Bei den traditionellen Verarbeitungsmethoden wird am häufigsten das „Diamantsteinsägeblatt“ verwendet, d. h. die Verarbeitung erfolgt auf „harte“ Weise. Quarz ist sehr spröde, die Verarbeitung ist sehr schwierig, das Diamantsteinsägeblatt ist ein Verbrauchsmaterial.
Ultraviolettlaser haben eine ultrahohe Präzision von ± 0,02 mm und können die Anforderungen an präzises Schneiden vollständig erfüllen. Beim Quarzschneiden kann eine präzise Leistungssteuerung die Schnittfläche sehr glatt machen und die Geschwindigkeit ist viel höher als bei manueller Verarbeitung. Die Parameter können über die volldigitale Anzeige angezeigt werden, über den Computer können die verschiedenen Parameter präzise eingestellt werden, präziser und intuitiver, der Einstieg ist viel einfacher als beim manuellen Schneiden.
