Un alt exemplu este măsurarea benzilor de glucometre, care constau din straturi laminate care lucrează pentru a primi sânge, fluide de transport, indicații de culoare, măsurați nivelurile de glucoză etc. Aici, de asemenea, nu ar putea face fără tehnologie laser.
Microprocesarea prin laser a materialelor, de regulă, este produsă prin radiații laser, focalizate într-un punct cu un diametru mai mic de 25 microni. Pentru majoritatea aplicațiilor acest micromachining dimensiunea spotului este chiar mai mare, așa cum este adesea grosimea materialului prelucrat sau un strat de aproximativ 10 microni, iar precizia dimensională de procesare necesară și clasament - 12 microni și mai puțin. Procese care apar în interacțiunea radiației laser cu materialul și, în consecință, rezultatul acestei interacțiuni este puternic dependentă de materialul de absorbție la lungimea de undă a sursei laser, puterea de vârf laser și durata expunerii la radiații a materialului. Când radiația laser atinge suprafața materialului, prima evaporare și ionizarea impurităților de suprafață și a impurităților, care aproape întotdeauna, într-o formă sau alta, sunt prezente. Apoi, radiația este absorbită de materialul de bază și, dacă intensitatea nu este suficient de mare, materialul se topește, se evaporă și vaporii sunt ionizați. În același timp, presiunea de vapori promovează stropirea topiturii și formarea unei găuri. Desigur, atunci când se construiește un model teoretic și se modelează numeric procesele fizice care apar în timpul interacțiunii LI, este necesar să se ia în considerare procesele de transfer de căldură și masă, dinamica gazelor și proprietățile optice ale vaporilor și plasma rezultată. De asemenea, se ia în considerare geometria interacțiunii, care afectează în special procesele de "descărcare" și, prin urmare, caracteristicile interacțiunii.
La un coeficient suficient de ridicat de absorbție a materialului la o anumită lungime de undă sau o intensitate mare radiație fotoablyatsionnye procese pot apărea atunci când materialul într-un timp foarte scurt pentru a se evapora din starea solidă direct, ocolind faza lichidă, și în care este ionizat, transformată în plasmă. Și deoarece toate aceste procese au loc într-un timp foarte scurt, se formează un val de șoc. Toate sau majoritatea proceselor fizice care au loc în timpul tăierii, sudură, lipire, materiale de foraj și afectează precizia și calitatea microprelucrare cu laser de ieșire.
Atunci când se lucrează cu materiale cu mai multe straturi, este posibilă ușor prelucrarea stratului dorit, în acest scop este necesar să se aleagă lungimea de undă a radiației laser, care este cel mai bine absorbită de materialul stratului tratat. Un exemplu tipic este forarea orificiilor orbite în plăcile cu circuite imprimate flexibile, atunci când este necesară găurirea polimidei depuse pe folia de cupru. Radiația de la un laser CO2 cu o lungime de undă de 9,4 μm este bine absorbită de poliimidă și este reflectată din cupru (coeficientul de reflexie al cuprului este de aproape 100%).
O situație mai complicată apare în prelucrarea materialelor polimerice multistrat, deși principiile de funcționare de bază rămân aceleași - pentru tratamentul unui anumit strat necesită o selecție atentă de lungime de undă Lee. În general, absorbția majorității materialelor organice se află în intervalul mid-IR, deci lasere CO2 sunt utilizate pe scară largă pentru prelucrarea materialelor polimerice, unele materiale sunt cel mai bine tratate radiatii mai cu unde scurte de lasere excimer UV.
Aplicarea laserelor în producția de ambalaje
Unul dintre exemplele notabile ale aplicațiilor de lasere pentru prelucrarea polimerilor este crearea de ambalaje reutilizabile din PVC / PET pentru industria electronică, alimentară, chimică și farmaceutică.
ambalajul antistatic este fabricat din PE sau VMPET / CPE cu înveliș antistatic, poate fi completat cu un fermoar care poate fi reasamblat. Se folosește pentru ambalarea produselor electronice.
Pachetul flexibil este format din mai multe straturi de materiale de înaltă calitate PET, PA, CPP, CPE, OPP, aluminiu etc. Potrivit pentru ambalarea produselor alimentare, semințelor, medicamentelor, pesticidelor etc. Posibil imprimare color, sigilare puternică a căldurii cu posibilitatea de re-închidere.
constă din mai multe straturi de materiale de înaltă calitate PET, PA, CPP, CPE, OPP, aluminiu etc. Potrivit pentru ambalarea produselor alimentare, semințelor, medicamentelor, pesticidelor etc. Posibil imprimare color, sigilare puternică a căldurii cu posibilitatea de re-închidere.
Poliester (PET) - un material durabil care permite imprimarea de imagini de înaltă calitate, în timp ce polietilena - un material care asigură etanșarea ambalajului. Între straturile de poliester și polietilenă pentru a îmbunătăți siguranța produselor, adăugați uneori straturi de bariere care împiedică pătrunderea oxigenului și a umidității. Poliester are un coeficient mai mare de absorbție la lungimea de undă de 10,6 microni, decât polietilenă, cu toate acestea lasere CO2 sunt utilizate pe scară largă pentru tăierea stratului de poliester, fără a perturba integritatea structurală și caracteristicile stratului de ambalare din plastic. Această metodă, în special, este utilizată în pachetele nou dezvoltate de produse alimentare, gata pentru încălzire în cuptoarele cu microunde. Laserul taie găurile "ventilație" din stratul PET, invizibil pentru ochi și fără a deranja etanșeitatea originală a ambalajului. Când este încălzit într-un cuptor cu microunde, ambalajul este rupt numai în aceste locuri "slăbite", iar aburul rezultat este descărcat în exterior. Un astfel de proces de tăiere cu laser a unui strat PET poate fi destul de productiv - până la 300 m / min.
Pe un ambalaj reutilizabil, laserul este aplicat pe lângă perforarea mecanică pentru a facilita ruperea benzii de rupere. Exemplul cel mai frapant este pachetul familiar de hrană pentru animale uscate.
Alegerea corectă a lungimii de undă, a energiei și a duratei pulsului radiației laser este cheia pentru obținerea cu succes a rezultatelor dorite ale procesării laserului.
Scoaterea stratului conductiv de oxid de indiu-staniu (ITO) de pe suprafața sticlei (tehnologia este utilizată la fabricarea monitoarelor pentru dispozitivele de comandă a aeronavelor) sau de pe suprafața poliesterului. De obicei, grosimea filmului conductiv la 70 microni, cerințele privind precizia de poziționare și „linii“ lățime + / 1,5 microni, și după îndepărtarea stratului conductor al substratului este încălcare inacceptabilă. De regulă, radiația laser a intervalului UV este utilizată pentru acest proces, deoarece radiația cu o lungime de undă de 1,06 μm poate distruge mai ușor substratul datorită efectelor termice, în special la intersecțiile liniilor laser. Pentru acest tip de prelucrare este important ca puterea maximă a pulsului laser să fie mare, iar rata de repetare a impulsului să fie ridicată. Acest lucru permite ca filmul ITO să fie îndepărtat din PET la o viteză de până la câțiva metri pe secundă, pentru a evita efectele termice nedorite datorită încălzirii medii a materialului și pentru a crește randamentul procesului. În prezent, în acest scop sunt utilizate cu succes laserele cu fibre pulsate (lungime de undă 1,068 μm) și cele două armonice (534 nm). Procesul este utilizat, de exemplu, la formarea de electrozi pe afișaje multitouch sau pentru a crea lacune izolate în zonele conductive ale celulelor solare subțiri. Bateriile solare moderne sunt structuri multistrat formate din straturi de cupru, indiu, galiu și selenid între doi electrozi. Decuparea cu laser este utilizată pentru a crea izolații electrice și pentru a tăia celulele solare în segmente. Dacă este necesar, laserele sunt de asemenea utilizate pentru sudarea componentelor celulelor solare din cupru și oțel inoxidabil.
(tehnologia este utilizată în fabricarea de monitoare pentru dispozitivele de control al aeronavelor) sau de pe suprafața poliesterului. De obicei, grosimea filmului conductiv la 70 microni, cerințele privind precizia de poziționare și „linii“ lățime + / 1,5 microni, și după îndepărtarea stratului conductor al substratului este încălcare inacceptabilă. De regulă, radiația laser a intervalului UV este utilizată pentru acest proces, deoarece radiația cu o lungime de undă de 1,06 μm poate distruge mai ușor substratul datorită efectelor termice, în special la intersecțiile liniilor laser. Pentru acest tip de prelucrare este important ca puterea maximă a pulsului laser să fie mare, iar rata de repetare a impulsului să fie ridicată. Aceasta permite îndepărtarea filmului ITO din PET la o viteză de până la câțiva metri pe secundă, pentru a evita efectele termice nedorite datorită încălzirii medii a materialului și pentru a crește randamentul procesului. În prezent, în acest scop sunt utilizate cu succes laserele cu fibre pulsate (lungime de undă 1,068 μm) și cele două armonice (534 nm). Procesul este utilizat, de exemplu, la formarea de electrozi pe afișaje multitouch sau pentru a crea lacune izolate în zonele conductive ale celulelor solare subțiri. Bateriile solare moderne sunt structuri multistrat formate din straturi de cupru, indiu, galiu și selenid între doi electrozi. Decuparea cu laser este utilizată pentru a crea izolații electrice și pentru a tăia celulele solare în segmente. Dacă este necesar, laserele sunt de asemenea utilizate pentru sudarea componentelor celulelor solare din cupru și oțel inoxidabil.
Despre plăcile cu circuite imprimate flexibile
Principalele tendințe sunt miniaturizarea dispozitivelor, creșterea densității de ambalare a componentelor acestora, cu un număr tot mai mare de ieșiri către echipamente externe sau de bază (de exemplu, o bandă de testare cu glucometre).
În producția de plăci flexibile, laserele sunt practic utilizate în același mod ca și în producția de plăci dure. Dar există și caracteristici. In cele mai multe lasere sunt utilizate în trei scopuri - pentru a elimina excesul de poliimidă, dacă este necesar, perforarea și găuri oarbe și alte structuri, precum și pentru a îndepărta stratul de protecție temporară cu conductorii de suprafață. Metodele tradiționale mecanice și chimice au limitări în precizia și mărimea găurii la câteva zeci de microni. În timp ce un laser, în anumite condiții, poate găuri o gaură cu un diametru mai mic de 10 microni.
Materialele de poliimidă sunt bine prelucrate prin radiații de undă scurtă de la laserele excimer (248 nm) sau printr-o a treia armonică de lasere cu o lungime de undă de 1,06 - 1,07 μm. Radiația laser de bază, precum și radiația laser de 10 microni CO2, îmbină marginile polimidei, creând "role" de material topit și neutilizat și provocând înnegrirea (datorită funinginii). De regulă, laserele excimer conduc la rezultate mai bune, dar performanța lor este mai mică decât Nd: YAG, să nu mai vorbim de lasere de fibre.
Laser micro-lipire și micro-sudare
Laserul cu micro-lipire are mai multe avantaje față de metodele tradiționale. În primul rând, aceasta este lipsa de contact a procesului și, în consecință, riscul redus de distrugere electrostatică a pieselor. Repetabilitatea și controlabilitatea procesului datorită stabilității parametrilor și calității radiației din sursele moderne de laser.
Până de curând, laserele cu diode au fost cel mai adesea folosite pentru micro-sudura, fiind cea mai economică soluție, dar astăzi pe această piață, sunt destul de competitive cu laserele cu fibre.
Laserele sunt, de asemenea, folosite pentru instrumente de microdurderi de chirurgie minim invazivă, de exemplu catetere (figurile 1, 2). În această situație, este important să sudăm în locurile potrivite în geometria complexă tridimensională a obiectului.
Maria Stepanova, Ph.D.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: