Descripción general: ¿Qué es un láser UV ?
Los láseres se clasifican en términos generales como láseres de onda continua (CW) que emiten luz continuamente o láseres de pulso que emiten luz en pulsos. El desarrollo de láseres para micromecanizado tiene dos corrientes principales: una es acortar la longitud de onda del láser y la otra es acortar la duración del pulso del láser .
Los láseres UV son parte de la corriente enfocada en acortar las longitudes de onda del láser. El láser UV de longitud de onda de 355nm de nuestra empresa puede realizar una fabricación más precisa que los láseres de longitud de onda más larga como los láseres YAG y CO 2 .
Clasificación de los láseres UV
Ventajas del procesamiento con láser UV
El láser UV tiene dos ventajas principales en comparación con los láseres de mayor longitud de onda.
1. Es posible procesar con mayor precisión, ya que el diámetro de enfoque puede reducirse cuando se usa una lente de enfoque.
Generalmente, el diámetro mínimo de un láser enfocado es aproximadamente igual a su longitud de onda. Por lo tanto, un láser de longitud de onda más corta hace posible fabricar estructuras más precisas, por lo que el desarrollo del oscilador láser está dirigido a acortar la longitud de onda del láser.
2. Es posible un procesamiento láser eficiente, ya que la energía del fotón es alta.
Generalmente, la energía del fotón es inversamente proporcional a su longitud de onda. Por lo tanto, cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la energía.
Esta es otra razón por la cual el desarrollo del oscilador láser ha tendido hacia longitudes de onda láser más cortas.
Incluso el diamante, el material más duro del mundo, se puede procesar porque absorbe directamente la energía del láser UV.
El zafiro no puede ser procesado por un láser YAG ya que la energía del fotón no es lo suficientemente alta como para provocar la absorción. Aunque un CO 2 El láser puede causar absorción a través de la vibración de la red del cristal, puede dejar muchas grietas y zonas afectadas por el calor debido al procesamiento térmico. Sin embargo, dado que el láser UV tiene una alta energía de fotones, al usar una lente de enfoque, se produce la absorción y se puede lograr el procesamiento.
Características del micromecanizado láser UV de Orbray
Hemos estado utilizando el procesamiento láser durante muchos años para cortar diamantes en la producción de estiletes de diamantes, así como para perforar zafiros, rubíes y cerámicas. Dado que las solicitudes de los clientes de orificios de menor diámetro han aumentado en los últimos años, introdujimos el láser UV (longitud de onda: 355 nm) antes que otros fabricantes para proporcionar un micromecanizado de precisión.
La tecnología central de nuestra empresa (corte, esmerilado y pulido) se ha basado en el procesamiento de materiales duros y podemos ofrecer las mejores soluciones para materiales como el zafiro, el rubí, el diamante y la cerámica. Los materiales se pueden pulir después del micromaquinado láser para el acabado final.
Posición del láser UV entre otras tecnologías de microfabricación
Esta tabla compara el micromecanizado por láser UV con otros procesos de microfabricación. A efectos de comparación, el ejemplo utilizado en la tabla es el procesamiento de microagujeros en zafiro, que nuestra empresa ha producido en masa.
| Procesos de microfabricación |
Diámetro mínimo |
Relación de aspecto máxima |
Rugosidad de la superficie |
Área dañada por procesamiento |
Superficie cónica o no cónica |
|---|---|---|---|---|---|
| Procesamiento ultrasónico |
500 μm |
10 |
Bruto |
Existir |
no cónico |
| láser de CO2 |
500 μm |
10 |
Bruto |
Existir |
cónico |
| Perforación |
150 μm |
4∼20 |
Bruto |
Existir |
no cónico |
| Chorro de arena |
100 μm |
2∼4 |
Bruto |
Existir |
cónico |
| láser ultravioleta |
60 μm |
30 |
Liso |
Pequeño |
no cónico |
| 0,5 μm |
0 |
Liso |
Muy pequeña |
no cónico |
|
| Grabado en seco |
0,01 μm |
1 |
Muy suave |
Ninguno |
no cónico |
El zafiro es un material duro y quebradizo que se rompe con facilidad y es muy difícil formar microagujeros en él, especialmente agujeros con un diámetro inferior a 100 µm. El procesamiento ultrasónico y los láseres de CO 2 solo pueden producir orificios con un diámetro mínimo de 500 µm. Y cuando se trata de taladrado mecánico, el taladro en sí es difícil de crear y el diámetro más pequeño posible sigue siendo de solo 150 µm. Además, no se pueden fabricar varios orificios de forma consecutiva debido al desgaste por fricción de la broca.
El arenado puede formar orificios de 100 µm de diámetro, pero la relación de aspecto está limitada a 2-4 debido a los límites de durabilidad de la máscara. Además, estos cuatro procesos de fabricación a menudo provocan microfisuras alrededor del orificio.
En comparación, el láser UV de nuestra empresa puede lograr un diámetro mínimo de 60 µm y una relación de aspecto máxima de 30.
Nuestra máquina de procesamiento está equipada con un sistema óptico especial que puede irradiar material con el láser en un tiempo extremadamente corto.
Por lo tanto, se puede obtener una superficie procesada lisa con un mínimo efecto de calor. La rugosidad real de la superficie Ra es de 0,5 μm. Además, mientras que el procesamiento láser generalmente deja la superficie del material con una pared cónica, nuestra máquina puede dar a la superficie una pared perpendicular.
Además, es posible pulir la superficie del orificio combinando nuestras tecnologías principales de corte, esmerilado y pulido.
Para fabricar un orificio de menor diámetro, se puede seleccionar el láser de femtosegundo. El diámetro mínimo posible es de 0,5 µm y la relación de aspecto máxima es de 20. Consulte el láser de femtosegundos en detalle. El grabado en seco puede crear nanoagujeros extremadamente pequeños, pero debido a los límites de durabilidad de la fotoprotección, la profundidad máxima del agujero se limita a 1 vez el diámetro del agujero. Además, dado que los diseños de ingeniería cambian con frecuencia durante la etapa de creación de prototipos, las fotomáscaras adicionales requeridas para cada cambio aumentan el costo inicial. Tenemos un historial comprobado de producción de muestras de ingeniería y cantidades de producción en masa de piezas industriales y de consumo de precisión. Somos capaces de fabricar formas complejas utilizando datos CAD y control numérico. Trabajamos con nuestros clientes desde la etapa de diseño, para probar muestras, hasta la producción en masa. También podemos procesar materiales suministrados por el cliente. No dude en contactarnos para sus necesidades de micromecanizado.
Capacidad de mecanizado por láser UV
En el caso del procesamiento de zafiro , la capacidad de mecanizado por láser es la siguiente:
＜Procesamiento de microagujeros＞
- Diámetro mínimo: 60 µm
- Relación de aspecto máxima: 30
- Rugosidad de la superficie: Ra=0,5 µm
(con procesamiento de láser UV)
＜Microestructuras＞
- Ancho mínimo de la línea de procesamiento: 100 µm
- Relación de aspecto máxima: 10
- Rugosidad de la superficie: Ra=0,5 µm
(con procesamiento de láser UV) - Tamaño máximo de muestra: 300 mm x 200 mm
Aplicaciones y ejemplos
Zafiro vía oblea
225 microagujeros de φ100 μm en una oblea de zafiro de 4 pulgadas y 0,5 mmt . Se utiliza para vía de zafiro pasante.
Microagujero de alta relación de aspecto en zafiro
Un orificio con una relación de aspecto extremadamente alta: diámetro φ0,18 mm, longitud 5,6 mm, relación de aspecto 31. Se utiliza para piezas de precisión de maquinaria de fabricación.
diamante en forma de estrella
Corte en forma de estrella en diamante de 0,7 mm de espesor. Las esquinas afiladas se procesan limpiamente.
Rugosidad de la superficie del diamante cortado con láser
En el caso del diamante, se puede obtener una superficie lisa con una rugosidad superficial media Ra de 0,5 μm.
