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激光工艺创新引领激光微加工的未来

随着5G时代来临,线路板越发往高端发展,超短脉冲激光微加工越来越被人们重视,也被部分激光设备销售人员神化。笔者有必要就此事理一理。

一、超短脉冲激光微加工装备的实质

所谓的超短脉冲激光微加工设备,笔者认为应该含亚纳秒激光、皮秒激光、亚皮秒激光、飞秒激光等类型的激光光源的激光微加工设备,其本质是把原有的纳秒激光微加工设备的激光光源,更换为亚纳秒激光、皮秒激光、亚皮秒激光、飞秒激光等类型的激光光源,并在外光路上提出进一步的匹配要求,根本没有必要把这类激光微加工设备神化,无一例外,这些光源也是设备公司外购获得,没有增加设备的核心技术,充其量调整一下超短脉冲激光微加工工艺,也还是遵从传统的工艺摸索思路。

超短脉冲激光微加工,对于薄材料而言,激光工艺比较好摸索,对于比较厚的材料,例如100微米到500微米厚度,则必须采用脉冲串功能,否则,大概率激光加工热效应接近于连续激光加工,没有任何冷加工效果,甚至比传统纳秒激光加工效果还差。

总之,超短脉冲激光微加工设备不是万能的,还是要根据具体加工对象、加工要求、加工成本等条件进行评估。

二、纳秒激光器的工艺创新无止境

并不否认这些超短脉冲激光在合适的工艺条件下有比较好的切割效果,但是完全可以采用纳秒激光加工获得超短脉冲激光加工效果,关键在于激光加工工艺的创新。笔者举一些例子说明。

01)覆盖膜切割

行业偏见:现在激光行业与线路板行业几乎一致认为,纳秒紫外激光切割覆盖膜有碳化发黑,皮秒激光特别是皮秒紫外激光,切割覆盖膜没有碳化发黑。之所以形成这种印象,是因为皮秒紫外激光切割覆盖膜,采用传统的激光加工工艺思路可以简单实现,但是采用传统的激光加工工艺思路无法实现纳秒紫外激光对于覆盖膜的无碳化切割。

工艺创新:如果不采用传统的激光加工工艺思路,而是仔细分析激光切割覆盖膜为什么产生碳化,就很容易摒弃传统的激光加工工艺思路,如果采用非传统的激光加工工艺思路,那么很容易做出覆盖膜切割不碳化效果。目前已经有企业在本公司指导下做出了无碳化切割效果,请见图1,完全无碳化效果。

图1 纳秒紫外无碳化切割效果

从这个例子看出,纳秒紫外激光光源的激光加工工艺创新空间还是存在的,基于这种传统紫外激光器开发未来高端应用,将会产生巨大的经济效益。由于武汉铱科赛聚焦高端激光微加工应用,不涉足覆盖膜切割市场,因此这种无碳化切割工艺将无偿对武汉铱科赛客户开放。


图2 纳秒紫外激光切割5G材料多层线路板

02)激光切割5G材料多层线路板

5G时代已经到来,有些线路板激光切割应用,都指定了皮秒紫外激光进行激光切割。在这种背景下,武汉铱科赛科技开发了纳秒紫外激光冷切割工艺,实现了采用传统纳秒紫外激光光源实现皮秒紫外激光光源的效果,实际上,在激光加工参数的灵活度上,在激光切割的洁净度上,都做出了超越皮秒紫外切割的效果,请见图2与图3。


图3 皮秒紫外激光切割5G材料多层线路板

三、克服行业偏见

尝试接纳新的激光切割工艺

激光加工工艺的创新永远属于那种深谙激光与物质作用的本质,但是不遵从传统工艺思维的特殊人群,世俗的偏见让很多创新胎死腹中。有想法同时有条件有机会把想法变为现实的创新者,是相对幸运的。

总之,不要一味认为皮秒紫外激光切割效果超越纳秒紫外激光切割,实际情况是,皮秒紫外激光切割如果工艺控制不好,也会产生极大的加热效应;皮秒紫外激光切割如果工艺控制得当,也会产生极好的激光冷切割效果。请克服行业偏见,尝试接纳新的激光切割工艺。

武汉铱科赛科技,位于武汉·中国光谷,公司注册资金1621万元,2018年高新技术企业,武汉市科技小巨人企业,武汉创业新四军企业。专注于具有自主知识产权的自动化高精密激光应用装备的研发、生产与销售,替代进口设备或者填补行业空白的创新型设备。目前专注于激光微孔钻孔。目前已经完成关键性的专利布局,授权中国发明专利24项,在申请中国发明专利(含未公开)若干项,已经打下了非常扎实的空间立体专利保护群。在激光加工工艺方面有一系列的创新。


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武汉铱科赛科技有限公司是一家位于武汉•中国光谷的高端激光微加工装备公司,专注于具有自主知识产权的自动化高精密激光应用装备的研发、生产与销售,主要产品包括电路板激光钻孔机、电路板激光打标机、芯片级晶圆激光打标机、硅晶圆激光钻孔机、LTCC紫外激光钻孔机等,广泛应用于电子电路、半导体行业