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成都切割用固体激光器

发布者: 发布时间:2016-5-26 12:00:51 阅读:次 【字体:

聚焦后的激光束具有极高的功率密度这一特点,可以用来进行打孔,同样也可以用来切割各种高硬度、高熔点的金属或非金属材料。由于激光切割具有切缝窄、速度快、即使是脆性材料也能方便地进行切割等优点,因此在工业上有着独特的应用。目前激光已成功地应用于切割钢板、钛板、石英、陶瓷、以至布匹、纸张等许多方面。而对于电子工业来说,采用了平面工艺以后,在1平方厘米面积的硅片上可以制作数十个集成电路或上百个晶体管的管芯,无损伤地把它们分割开来,以便下一步的焊接和封装,显然是一道十分重要的工序。

因此,就需要谋求一种良好的划片工具,以提高半导体器件的成品率。旧式的划片是操作者在显微镜下在基片(如硅片)正面反复划几次,造成一条较深的刻痕,然后把管芯一一掀开。

这种划片方法存在下述缺点:划痕的深浅宽窄不易控制,容易损坏管芯;金刚刀反复划痕,产生机械应力,影响管芯质量;划痕较宽,管芯的间距必须留得较大,浪费单晶材料;辅助工序较多,操作者在显微镜下长时间工作,眼睛容易疲劳。而采用激光划片,由于激光束聚焦后光斑很小(几丝到十几丝),作用时间很短(几百毫微秒至几百微秒),因此划片的速度可获得较大的提高。操作也方便,克服了手工划片的上述缺点。而且,经激光切割后的基片,只需轻轻一按,便可分开,切口的边缘平直,质量很好。

激光切割在原理上与打孔相同,只要移动工件或移动激光束进行连续打孔就可以了(一般移动工件较方便)。因此对于切割来说,宜用重复频率较高的脉冲激光器或连续振荡的激光器。但连续物出的激光束引起的热传导会使切割效率降低,同时热所造成的工件表面的质变层会增大,因此在切割工作中大多使用高重复频率的脉冲激光器。

切割用固体激光器

在打孔应用中,对激光器的重复频率的要求是不高的,一般每秒1次或几次已经足够,打孔的速度主要取决于调换工件(或改变打孔位置)的快慢。而在切割时需在切缝上打出一排孔,因此切翻的速度主要取决于激光脉冲的重复频率。一般希望脉冲的重复频率为每秒数十次到数百次。目前看来,在切割应用中以二氧化碳激光器和亿铝石榴石激光器为最佳。

二氧化碳激光器在第一章中已有所介绍,而忆铝石榴石激光器虽有转换效率高,导热性能好(因而重复频率可以较高)的优点,但其价格昂贵,一般较少应用。现在介绍一种以炬形钕玻璃棒作为工作物质的固体激光器。钕玻璃的转换效率较低,散热性能不好,但它的价格低廉,结构均匀,便于加工,当采取一些有效的散热措施以后,可在激光脉冲的重复频率为每秒3~5次的情况下长期工作,甚至可以实现重复频率高达每秒数十次。红宝石棒虽有导热性能好的优点,但转换效率太低,因此重复频率也不高,而且红宝石晶体的均匀性欠佳。因此在工业上常用的还是钕玻璃。

钕玻璃激光器与其他固体激光器的结构一样,是由工作物质、光泵、聚光器、谐振腔所组成。

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