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超快激光器钻孔新纪录 每秒钻孔12000个

超快激光材料加工技术的创新,可促进超快激光工艺在消费电子等工业领域的应用。目前行业就拥有了众多100W以上的超快激光器,可极大地扩展许多工艺流程。

但是当前所面临的挑战是开发新的光束引导和工艺概念,以在工件表面上实现大功能输出。目前主要限制的是工艺技术:具有高重复率的激光系统需要速度高达1000 m / s的扫描仪,而具有高脉冲能量的激光系统则需要新的波束分裂和成形概念来实现脉冲能量的分配。

多波束概念

更好利用脉冲能量的一个选择是多波束概念,涉及了将激光束分成许多个子束波。自2012年以来,弗劳恩霍夫激光技术研究所ILT就有一支团队一直致力于该技术(多波束)的研究。从那时起,专家们已经学会了如何使用衍射光学元件(DOE)在微米和纳米结构中有针对性地应用200多个子束波,从而在亚微米范围内获得精确的结果。

对于该DOE,他们使用湿化学法以极高的精度蚀刻到玻璃中的结构化表面。因此,DOE的静态光束分布比基于液晶调制器的动态波束成形方法更加精确和耐用。

为了有效进行材料处理,激光束通过DOE转换成具有许多平行子波束的束矩阵。使用扫描仪系统和f-theta光学系统,可以将平行小光束聚焦在工件上,并且可以沿着所有可能的路径在工件上同时移动。

精密孔钻孔速度可达每秒12,000个

在厚度为10到50μm的金属膜上钻孔时,多波束技术证明了它的价值。诸如蚀刻等传统方法需要准备工作和返工,激光钻孔则不再需要这些流程。多波束技术适用于周期性结构,并且需要平滑、平坦的表面。

在微钻孔流程中,弗劳恩霍夫激光技术研究所的团队实现了极高的精度。通过新的多波束系统,亚琛的专家能够实现直径小于1微米的精密孔。而孔之间的间距可以减小到几微米。为了提高吞吐量,他们使用了可生成200多个子波束的DOE。通过这种方式,他们每秒可处理超过12,000个孔,每个孔的出口直径小于1微米。

该研究团队目前的目标是进一步提高钻孔速度而不影响钻孔质量。在不久的将来,钻孔速度预计可达每秒20,000个。

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