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在各個行業(yè)應(yīng)用中，特別是在醫(yī)療、汽車和電子行業(yè)，所需要的元器件越來越小，已經(jīng)是一個不爭的事實。

市場正在使用新的微加工技術(shù)，包括具有優(yōu)良光束質(zhì)量的先進激光打標(biāo)機，來獲得類似于傳統(tǒng)加工技術(shù)的加工效果，但是加工方式卻更便宜、更快速、更靈活。光纖激光打標(biāo)技術(shù)的成本能比傳統(tǒng)加工技術(shù)便宜兩到三倍。

正在尋求降低制造成本、同時滿足小型化加工挑戰(zhàn)的批量制造商們，可使用單模光纖激光打標(biāo)機在一系列材料（包括鋼、鎳、鈦、硅、鋁和銅）上實現(xiàn)出色的加工效果?？紤]更換電火花加工（EDM）設(shè)備的廠商，以及那些正在考慮采用新工藝時可能轉(zhuǎn)向532nm 和 355nm 激光器的廠商，都可以考慮使用光纖激光打標(biāo)機。

微加工：只能看到結(jié)果，看不到細(xì)節(jié)

微加工是指使用諸如鉆孔、切割、劃線和開槽這些標(biāo)準(zhǔn)的機加工操作，來制造非常細(xì)小的特征。實際上并沒有一個官方的尺寸標(biāo)準(zhǔn)來確定何時一種操作是微加工，但是一個好的經(jīng)驗法則是，不借助輔助觀察工具，這些特征就不能被看到，或者說你只能看到結(jié)果，但是看不到細(xì)節(jié)。換句話說，你可能不知道對材料做了什么來獲得特定的加工效果。例如，如果你在一塊銅上鉆了 50μm 的孔，你只會看到光，但是卻不能看到讓光通過的孔，到底多大或多小。

光纖激光打標(biāo)機：正確的微加工工具

在一個熟練操作工的手中，使用光纖激光打標(biāo)機用于微加工的最新進展，可以創(chuàng)建出想要的特征。這種方法的主要優(yōu)點是 ：光纖激光打標(biāo)機比用于微加工的傳統(tǒng)設(shè)備便宜兩到三倍。成功地實現(xiàn)細(xì)小尺寸的微加工，不僅需要正確的工具，而且要具備如何使用工具獲得想要的結(jié)果這方面的知識，同時也要考慮材料去除的質(zhì)量和速度。

例如，單模光纖激光打標(biāo)機，其特點是具有獨特的參數(shù)以及對這些參數(shù)的控制能力，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)小尺寸特征的微加工和卓越的材料去除速度。

光纖激光打標(biāo)機，具有極高的光束質(zhì)量，可生成直徑低至 20μm 的聚焦光斑，因此特別適用于各種材料（包括氧化鋁、硅、銅和鋁箔）的劃線和切割。此外，使用具有不同脈沖寬度和峰值功率特性的可選脈沖寬度波形，能夠調(diào)整特征表面的去除速度和加工質(zhì)量。

脈沖寬度和峰值功率的獨立控制，相比于傳統(tǒng)的 Q 開關(guān)激光器（其提供固定的脈沖寬度/峰值功率設(shè)置），具備明顯的控制優(yōu)勢和過程可調(diào)諧性?？焖僖苿蛹す馐膾呙桀^也是該系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，其需要以適當(dāng)?shù)闹貜?fù)性和精度提供足夠高速的運動。

光纖激光微加工技術(shù)可用于各種應(yīng)用中，例如用于阻焊層的選擇性去除、太陽能電池劃線和鉆孔，用于醫(yī)用低碳鋼管和流體流動控制系統(tǒng)的不銹鋼的鉆孔，以及為快速零件原型制造切割厚度為 0.02 英寸以下的金屬。

光纖激光打標(biāo)機Vs.其他微加工技術(shù)

單模光纖激光打標(biāo)機可以替代更昂貴的微加工技術(shù)，包括 EDM 設(shè)備或 532nm 和 355nm 的 Nd ：YVO4 激光器。

圖 1 中顯示了光纖激光打標(biāo)機是可以替代 EDM 機器的。左圖中顯示了使用光纖激光打標(biāo)機，在厚度為200μm 的鋼板中鉆出直徑 150μm 的孔，孔徑公差為 ±10μm，無需后處理工作。僅使用 EDM 設(shè)備所需時間的 50％，光纖激光打標(biāo)機就實現(xiàn)了最小量的碎屑和緊密孔徑公差加工。

此外，由于激光打標(biāo)機提供 XY工作區(qū)域，其可以在單次裝載操作中完成多個零件的加工，這也是與EDM 設(shè)備的不同之處（除非在運動設(shè)備中進行額外投資）。這種優(yōu)勢使得光纖激光打標(biāo)機的投資回報（ROI）更加具有吸引力。光纖激光器還可以加工薄片材料和箔等加工困難的材料，正如圖 1 中所顯示的，其可以加工厚度僅為 50μm 的銅箔。

圖 2 中分別給出了使用光纖激光打標(biāo)機（左圖）和 355nm 的紫外激光器（右圖）在硅上鉆孔的效果圖。盡管紫外激光器能提供比光纖激光器更好的加工質(zhì)量，但是對于這種特定應(yīng)用而言，光纖激光器的加工效果已經(jīng)足夠好，其加工質(zhì)量足以滿足應(yīng)用要求。此外，光纖激光器的加工速度比紫外激光器快 17 倍，且其成本僅為紫外激光器的 50％。由于激光路徑程序誤差，紫外激光器加工的孔的圓度略有缺陷。

圖 3 中比較了在相同的加工時間內(nèi)，分別使用 20W 的光纖激光器（左圖）和 5W 的 355nm 紫外激光器（右圖），在厚度為 0.008 英寸的不銹鋼上鉆孔的效果圖。

圖 4 中突出顯示了使用單模光纖激光器可能實現(xiàn)的精細(xì)度和加工控制，在此，光纖激光打標(biāo)機用于在厚度為 25μm 的金屬箔上實現(xiàn)深度為 13μm 的加工。加工的通道寬度為 75μm，整個區(qū)域內(nèi)的深度變化為±1μm。

陶瓷也是微電子學(xué)中的一種常用材料，355nm 的紫外激光器通常用于陶瓷材料的劃線和鉆孔。圖 5 中顯示了光纖激光打標(biāo)機可以用于陶瓷加工，因為它可以避免陶瓷材料中容易出現(xiàn)的各種微裂紋。

有許多應(yīng)用需要（或可受益于）激光的選擇性去除能力，例如去除金屬、陶瓷甚至是塑料上的鍍層或涂層。光纖激光加工技術(shù)，已經(jīng)在阻焊層微加工、薄膜電阻器 / 電容器修整、以及用于焊接目的的電池箔中的活性層去除方面，顯示出良好的加工結(jié)果。在元器件或零件的生產(chǎn)過程中，這種選擇性和定制的層去除過程通常是無法實現(xiàn)的，因為簡單的掩蓋該區(qū)域并不是一種可行的方法。

激光在選擇電路的精確電阻值時非常有用。當(dāng)用于電阻或電容修整時，作為動態(tài)迭代去除和測量調(diào)整過程的一部分，其中每個元件的去除面積可能不同，激光加工技術(shù)在這類應(yīng)用中的表現(xiàn)非常優(yōu)秀。

對于每個部分，激光選擇性地去除金層。在金涂層之后，激光可以用于選擇性地去除材料 ；這是一個快速的加工過程，工作得很好。

單模光纖激光打標(biāo)機是一種具有成本效益的微加工工作站單模光纖激光打標(biāo)機可以作為一種具有成本效益的微加工工作站，用于為各種應(yīng)用提供鉆孔、切割、劃線和燒蝕加工。當(dāng)然，它更可以用于打標(biāo)！這種臺式微型加工中心，能提供諸多優(yōu)勢，以最大限度地提高投資回報率。

必須注意的是，除了擁有正確的工作工具外，更重要的是知道如何有效和高效地使用工具。開發(fā)了許多加工方法，以確保單模光纖激光器能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的批量生產(chǎn)任務(wù)。

來源：MEMS技術(shù)  整理元祿光電dlhongfeng.cn

推薦設(shè)備：光纖激光打標(biāo)機