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激光精密加工技术应用现状及发展趋势

2013-02-04 02:45
林契于宸
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  激光精密切割的另一个典型应用就是玻璃的切割,对于玻璃的切割如果采用CO2激光器进行切割,由于CO2激光器的波长太长,使得切缝缝面粗糙,达不到精度要求;而Nd?YAG激光器的波长对玻璃是透明的,根本无法切割;采用266nm超短波长的深紫外激光作为光源,实现了精度小于0.1μm的激光精密切割要求。

  3.4激光精密打孔

  随着技术的进步,在很多工业应用场合传统的打孔方法已不能满足要求。例如在坚硬的碳化钨合金上加工直径为几十微米的小孔;在硬而脆的红、蓝宝石上加工几百微米直径的深孔,在塑料薄膜上加工出整齐划一、孔径均匀且孔径为几十微米的规则排列的小孔等,用常规的机械加工方法无法实现。而激光束的瞬时功率密度高达108W/cm2,可在短时间内将材料加热到熔点或沸点,在上述材料上实现打孔。

  在国外,有报道,美国ART公司研制了一种三坐标激光微细加工中心,对氧化铝、碳化硅等硬脆材料进行激光打孔,获得直径小于70μm,深75μm的小孔,对压电陶瓷打孔,甚至获得了直径仅20μm、高15μm的小孔;在国内,华南师范大学激光加工技术实验室利用50W光纤激光精密加工系统制造化学泵,在0.05mm厚的塑料薄膜上加工出了孔径均匀且孔径为40μm的小孔群,完全满足产品的要求;俞君等利用紫外钻孔机在厚度为0.05mm的铜片上钻小孔,通过实验获得了圆度和边缘质量高,孔径为10μm的小孔。

  3.5激光精密焊接激光焊接是利用激光作用在金属表面上产生瞬时熔化而连接金属的一种焊接工艺,许多电子元器件在生产制造过程中需要多种焊接,由于元器件不断向小型化发展,要求焊点小、焊接强度高、焊接时对周围热影响区小。传统的焊接工艺难以满足要求,而激光焊接则可以实现。显像管电子枪组装采用激光点焊工艺后,质量和成品率大大提高,目前彩色显像管生产线几乎都装备有脉冲激光点焊机。激光焊接也成功地应用于微电子仪器壳体的密封缝焊,不必担心加热对仪器造成破坏。工件按工艺要求经激光焊接后可以获得没有气泡的焊缝,从而实现微型器件外壳完全密封的焊接,如小型航空继电器采用激光密封焊工艺后,其泄漏率降低。脉冲YAG激光加工系统是进行精密焊接的理想设备。在微电子技术装配操作中,广泛应用激光加工的领域是微型电路元件的焊接,包括引线与印刷电路板的连接,引线与硅板触点的连接,细导线与薄膜的钎焊,集成电路和共面引线与印刷电路板的连接。例如日本电子工业界应用激光点焊进行双层电容器内锂电池的接线端与引线的连接,测得的激光焊接部件的平均连接强度比传统的电阻焊接的强度高两倍。

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