Os lasers de femtossegundos são conhecidos por cortar praticamente qualquer material e são usados no processamento e fabricação de monitores, semicondutores e outros componentes eletrônicos ou peças personalizadas. De fato, a microusinagem a laser de femtosegundo é mais precisa e minimiza o impacto térmico no material, resultando em peças de maior qualidade. a equipe da Amplitude trabalhou durante anos em uma aplicação para lasers de femtossegundos: processamento de vidro.
Como os lasers de femtosegundo podem melhorar o corte de vidro?
A característica distintiva do vidro é sua natureza dura e quebradiça, o que representa um desafio de processamento significativo. Técnicas tradicionais de corte mecânico de vidro, como corte com disco diamantado, jateamento ou processos de jato de água, cortam de forma imprecisa, não têm regularidade nas arestas e apresentam tensões residuais grandes e assimétricas durante o processo de corte, resultando em microfissuras, poeira e detritos na superfície. bordas de vidro processadas dessa maneira. Para muitas aplicações, pequenas rachaduras causadas por lascas e tensões localizadas causarão falha do dispositivo e, portanto, a retificação e o polimento pós-passe devem ser executados para fortalecer as bordas e obter uma qualidade aceitável. Além disso, o processamento mecânico da roda da faca também requer alguns agentes auxiliares para auxiliar no corte, que podem aderir à borda acabada e requerem tratamento, como limpeza com água ou limpeza ultrassônica. O processo de tratamento subsequente e a baixa taxa de rendimento aumentarão o custo do produto de vidro acabado.
Além disso, quando a peça única de vidro é reduzida ao nível de mícron (vidro UTG), esses métodos tradicionais de corte mecânico não serão mais aplicáveis. As vantagens exclusivas dos lasers ultrarrápidos tornam possível processar esses materiais de vidro duros, quebradiços e ultrafinos, e os lasers de femtosegundo com parâmetros apropriados podem cortar eficientemente com um número muito limitado de arestas em uma única passagem [1]. Isso vale até mesmo para vidros grossos, onde os lasers de femtossegundos oferecem uma alternativa a outras técnicas de corte de vidro.
Corte de vidro a laser de femtosegundo: como funciona?
Pulsos de laser ultracurtos combinados com um feixe tipo Bezier podem ser usados para processamento de vidro. O feixe de Bessel tem uma cintura de feixe mais fina e profundidade focal mais longa do que um feixe gaussiano e é capaz de absorver simultaneamente a energia de pulsos ultracurtos ao longo de toda a espessura do vidro. O uso de Pulse Bursts permite que o vidro sofra uma absorção de laser mais eficiente e resulta nas rachaduras necessárias para cortar o vidro de cima para baixo. Usando este laser de femtossegundo com um feixe tipo Bessel, por exemplo, o corte de vidro pode ser executado independentemente de a trajetória ser reta ou curva.
A equipe de aplicações Amplitude desenvolveu um processo baseado em laser de femtosegundo para controlar com precisão a direção da fratura e a ótica de processamento de vidro que a acompanha, e para usar a geração estendida de fratura para melhorar a eficiência de processamento do processo de corte de vidro. O processo pode ser usado para cortar vidro fino e ultrafino (<200μm), thick glass (>1mm) ou mesmo vidro multicamadas ou uma variedade de materiais transparentes quebradiços facilmente separados com baixa rugosidade superficial (<1μm) and no chips and chipping.
A principal característica do processo é que a energia do laser de femtosegundo absorvida pelo vidro produz uma rachadura estendida que excede em muito o tamanho do ponto de impacto real. Esse recurso acelera significativamente o tempo de processamento e aumenta a eficiência do uso da energia do laser. Para uma variedade de tipos e espessuras de vidro (<1 mm nanolaminate glass, for example), the use of sub-picosecond or femtosecond pulses can produce longer extended cracks for more efficient processing. For cutting thin glass, cutting speeds of more than ~1 m/s along a straight line and more than 100 mm/s for curved parts can be achieved with a laser power of only 10 W. For ultra-thin glass, cutting energies of less than 30 uJ can yield cut edges with chipping of less than 0.5 um. The process can also be used to cut thick glass or multiple layers of glass (>1 mm) em uma única passagem.
Estudos experimentais conduzidos pela equipe do processo Amplitude mostraram que o parâmetro de processamento mais eficiente é gerar uma rajada de 4 a 6 pulsos com uma distribuição plana de energia dos subpulsos. Em combinação com certas configurações ópticas, uma espessura de vidro de 3 mm pode ser processada em uma passagem. Para este estudo, foi utilizado um laser Amplitude Tangor, equipado com a função Femtoburst ™️, que permite ao usuário programar as amplitudes de subpulso individuais no padrão de explosão para modular com precisão a distribuição de energia de explosão para um estudo detalhado da absorção de energia do material de forma personalizada.
A quem se destina o corte de vidro a laser de femtosegundo?
O processo pode ser usado em uma variedade de aplicações, como fabricantes de telas de dispositivos móveis, que usam vidro mais fino ou vidro multicamadas, e em eletrônicos de consumo, onde o vidro revestido é frequentemente usado e deve ser processado com cantos curvos, formas contornadas e cortes , e onde as características de processamento de pulso curto dos pulsos de femtosegundo podem efetivamente reduzir a zona afetada pelo calor da camada de revestimento. Muitos métodos de laser mecânicos ou outros não podem fornecer o nível de precisão e qualidade exigidos para tais produtos. Nossa tecnologia também pode ser usada para cortar vidro mais espesso para a indústria médica ou até mesmo vidro temperado para proteção de tela ou indústria automotiva.
Além disso, com o desenvolvimento da tecnologia de passagem de vidro (TGV) nos últimos anos, será a direção e a tendência usar substratos de passagem de vidro em placas adaptadoras de pacote integrado 3D, MEMS e Mini LED/Micro LED, etc. Além disso, há também uma demanda especial por tipos de orifícios com alta relação profundidade-diâmetro em comunicação óptica, eletrônicos de consumo, biochips, etc. Na tecnologia TGV, o módulo de processamento de feixe Bessel é uma ferramenta indispensável, usando esta tecnologia pode alcançar mícron ou mesmo sub-mícron, super 250,000 por centímetro quadrado ultra-alta densidade através do orifício, processamento tão denso e de alta velocidade do vidro através do orifício requer 1. micro-orifício entre o processamento a laser não pode aparecem no estresse térmico causado por micro-trinca, 2. o espaçamento do furo deve ser controlado com precisão. Os lasers de femtosegundo oferecem uma largura de pulso estreita para controlar a microfissuração (<350fs) while providing an excellent solution to precisely control the position accuracy of the trigger pulse on the material using the FemtoTrig® feature developed by Amplitude's technical team, synchronized with the oscillator clock (fosc:40Mhz, jitter. 25ns) to achieve higher machining position accuracy (100m/ s, Position Error: 2.5um) while maintaining a constant single pulse energy (<4% energy fluctuation) for high speed pulse machining.
As equipes técnicas e de processo da Amplitude desenvolvem e aprimoram os métodos de processamento a laser de femtossegundos, incorporando e revelando continuamente as propriedades internas do material e personalizando módulos ópticos correspondentes e soluções de laser para obter resultados de processamento de materiais a laser de maior qualidade. O laboratório de aplicação em Suzhou, na China, pode fornecer aos clientes testes de processamento de amostras para verificar a viabilidade da tecnologia e também fornecer aos clientes e parceiros o desenvolvimento colaborativo da tecnologia de aplicação do laser de femtosegundo e treinamento prático no processamento do laser de femtosegundo. Ao abrir ativamente a cooperação com universidades e instituições de pesquisa chinesas, pretendemos desenvolver mais talentos locais.
