Itin trumpų impulsų lazeriai kartu su sudėtinga savaiminio fokusavimo technologija užtikrina kokybę ir proceso patikimumą, reikalingą, kad būtų galima naudoti lazerinį stiklo suvirinimą serijinėje gamyboje. Dėl unikalių ir puikių stiklo savybių jis plačiai naudojamas įvairiuose aukštųjų technologijų produktuose įvairiose srityse, pavyzdžiui, biomedicinoje ir mikroelektronikoje. Anksčiau aprašėme iššūkius, kuriuos jis kelia gamintojams, ypač didelio kiekio, tikslaus stiklo pjovimo srityje. Taip pat kyla sunkumų suklijuojant, įskaitant atskirų stiklo komponentų suvirinimą ir stiklo suvirinimą su kitomis medžiagomis, pvz., metalais ir puslaidininkiais.
Integracija
Visi tradiciniai stiklo suvirinimo metodai stengiasi užtikrinti tikslumą, sukibimo kokybę ir gamybos greitį, reikalingą ekonomiškai masinei gamybai. Pavyzdžiui, klijavimas yra ekonomiškas būdas, tačiau ant detalės lieka lipnios medžiagos ir netgi reikia degazuoti.
Dielektrinis suvirinimas apima miltelinės medžiagos patalpinimą į kontaktinį tašką, o tada lydymą, kad būtų užbaigtas sujungimas. Nesvarbu, ar šis lydymas pasiekiamas naudojant orkaitę, ar lazerį, į detalę pumpuojama daug šilumos. Tai yra mikroelektronikos ir daugelio medicinos prietaisų problema.
Joninis sujungimas yra išradingas metodas, užtikrinantis itin didelį sukibimo stiprumą. Du nauji, itin plokšti stiklo paviršiai suspaudžiami ir iš tikrųjų sujungiami molekulinėmis jungtimis. Tačiau nerealu tai padaryti gamybinėje aplinkoje.
Stiklo suvirinimas lazeriu
Taigi, kaip dėl suvirinimo lazeriu? Stiklas turi daug labai naudingų savybių, tokių kaip ypač aukšta lydymosi temperatūra, skaidrumas, trapumas ir mechaninis tvirtumas, tačiau jis taip pat sukelia daug sunkumų suvirinant lazeriu. Todėl tipiniai pramoniniai lazeriai ir metalų bei kitų medžiagų suvirinimo metodai netinka stiklui.
Kaip ir preciziškas stiklo pjovimas, paslaptis slypi infraraudonųjų spindulių itin trumpo bangos ilgio impulsų (USP) lazerių naudojime. Infraraudonųjų spindulių stiklas yra skaidrus, todėl sufokusuotas lazerio spindulys gali prasiskverbti pro jį tiesiai, kol sufokusuotas spindulys susiaurėja ir tampa toks sufokusuotas, kad suaktyvina „netiesinę absorbciją“. Ši "netiesinė absorbcija" atsiranda tik ultratrumpų impulsų lazeriuose su didžiausia galia, o kitų tipų lazeriai negali būti naudojami tam pačiam tikslui.
Taigi, labai mažame plote aplink lazerio spindulio židinį (dažniausiai mažesnio nei kelių dešimčių mikronų skersmens) stiklas sugeria lazerio šviesą ir greitai išsilydo. Šis sufokusuotas spindulys nuskaitomas norimu suvirinimo keliu, kad būtų užbaigtas sujungimas, kaip ir kitos lazerinio suvirinimo formos.
USP lazerinio stiklo suvirinimo metodas turi tris pagrindinius privalumus
Pirma, jis sukuria tvirtą ryšį, nes abi suvirinamos medžiagos iš dalies išsilydo, o paskui sukietėja, sudarydamos suvirinimo siūlę. Be to, šis procesas taip pat tinka stiklui sujungti su stiklu, stiklui su metalu ir stiklui su puslaidininkiais.
Antra, šiame procese į dalį patenka labai mažai šilumos, ir ši šiluma susidaro daugiausia kelių šimtų mikronų pločio srityje. Tai leidžia suvirinimo siūles dėti labai arti elektroninių grandinių ar kitų šilumai jautrių komponentų, o tai suteikia dizaineriams ir gamintojams daugiau laisvės ir leidžia geriau miniatiūrizuoti gaminį.
Galiausiai, jei USP lazerinis stiklo suvirinimas bus atliktas tinkamai, aplink suvirinimo siūlę nebus mikro įtrūkimų. Mikroįtrūkimai sumažina mechaninį stiklo stiprumą. Be to, pasikeitus temperatūros ciklui (kurie yra neišvengiami viskam), mikroįtrūkimai gali būti galutinio įrenginio gedimo šaltinis.
USP lazerinio stiklo suvirinimo privalumas yra tas, kad stiklas įkaista tik nedideliu kiekiu. Tačiau tai taip pat kelia praktinių iššūkių. Tai reiškia, kad net jei dalis juda, lazerio fokusavimo padėtis turi būti labai tiksliai išlaikoma dviejų suvirintų komponentų sąsajoje. Kadangi realaus pasaulio dalys nėra visiškai plokščios, tai sunku pasiekti. Be to, dalių išdėstymas suvirinimo sistemoje gali būti netinkamas.
Vienas iš sprendimų yra naudoti ašiniu pailgintu židiniu. Tai „ištempia“ lazerio spindulio fokusavimo dydį, kad būtų galima nustatyti padėties jautrumą. Tačiau šio metodo trūkumas yra tas, kad dėl pailginto spindulio židinio stikle susidaro ne apskrito skerspjūvio išsilydęs baseinas. Stiklui sukietėjus lydymosi zonoje, neapvaliame išlydytame baseine dažniau susidaro mikro įtrūkimai.
Kitas metodas gali pasiekti suvirinimo efektą be mikro įtrūkimų ir gali prisitaikyti prie reikšmingo sąsajos atstumo pokyčių proceso metu. Paslaptis ta, kad kartu su aukštos dinaminio fokusavimo technologija didelės skaitmeninės diafragmos (NA) optika naudojama mažiems židinio taškams sukurti.
Tokiu būdu lazerinė sistema pasiekia aukštą išlydyto baseino sferiškumą ir taip išvengiama mikroįtrūkimų. Jis taip pat jaučia sąsajos atstumą ir nuolat koreguoja optiką, kad visada būtų tobulai sufokusuotas. Rezultatas yra tai, kad aukštos kokybės suvirinimas garantuojamas beveik bet kokios formos detalėms, o procesui neturi įtakos dalių tolerancijos ir vieta.
„Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd.“ yra aukštųjų technologijų įmonė, kuri specializuojasi MTTP, automatinių lazerinių dengimo mašinų, greitaeigių lazerinių dengimo mašinų, lazerinio gesinimo aparatų, lazerinio suvirinimo aparatų ir lazerinio 3D spausdinimo įrangos tyrime ir plėtroje. Mūsų produktai yra ekonomiški ir parduodami šalyje ir užsienyje. Jei jus domina mūsų produktai, susisiekite su mumis adresu bob@gshenglaser.com.