Тренутно, у областима као што су полупроводници, ваздухопловство и врхунска{0}}инструментација за тестирање, често је потребна прецизна контрола гасова или течности. Квалитет обраде микро-отвора у системима за контролу протока је критичан фактор који одређује тачност протока, као и поузданост и стабилност система.
Као најсавременија-технологија ласерске обраде, фемтосекундни ласери играју виталну улогу у изради микро рупа-микро-нивоа микрона, захваљујући својим предностима у високој прецизности, великој заобљености и врхунском квалитету. Они показују значајне предности примене, посебно у машинској обради компоненти као што су вентили за контролу протока.
Шта је вентил за гас/течност?
Вентил је уређај који се користи за контролу гасова или течности. Може да ограничи пролаз гаса или течности, а такође може да регулише или контролише смер, притисак и брзину протока течности.
У медицинској и полупроводничкој индустрији, захтеви за контролу протока су изузетно строги. Микро{1}}рупе у овим вентилима обично имају пречнике на микронској скали. Сходно томе, за постизање прецизних и стабилних протока потребни су изузетно високи стандарди за квалитет обраде и конзистентност.
Перформансе фемтосекундног ласера у машинској обради микро рупа од 100 μм
Замислите да када гас или течност прођу кроз микро-рупу, генерише се локализована разлика притиска. Прецизна контрола пречника отвора омогућава да се брзина протока течности одржи унутар одређеног опсега, или омогућава стварање значајне разлике притиска.
Захтеви за обраду микро рупа које постављају вентили за течност
Узимајући полупроводничку опрему као пример, главе за туширање се могу сматрати врстом вентила за течност. Њихове микро-отворе су критичне за контролу стабилности процеса јер гас равномерно пролази кроз хиљаде микро-рупа у глави туша и затим се равномерно распршује или наноси на површину плочице. Другим речима, квалитет обраде микро-отвора директно одређује кључне метрике за прецизну опрему, као што су брзина протока течности, прецизност и стабилност контроле притиска и поновљивост процеса.
Истовремено, ово такође представља изазове за обраду микро{0}}отвора.
1. Микро{1}}отвор бленде:
Потребни су отвори на нивоу микрона{0}}, при чему је 20-500 μм релативно уобичајено. Штавише, како прецизност производње и захтеви настављају да расту, индустрија напредује ка испуњавању захтева за отвором бленде од 5-10 μм, па чак и 2-5 μм.
Перформансе фемтосекундног ласера у машинској обради микро рупа од 3 μм
2. Прецизност димензија:
Микро{0}}рупе морају да испуњавају строге захтеве за тачност димензија, обично на нивоу од 1–5 μм. У захтевнијим применама потребна је прецизност унутар ±0,5 μм да би се обезбедила тачност и доследност контроле протока.
Перформансе фемтосекундног ласера у машинској обради низа микро-рупа од 10 μм
3. Храпавост унутрашњег зида микро-отвора:
Зидови рупа морају бити глатки, са Ра вредношћу унутар 0,4 μм (што ниже, то боље). Штавише, зидови рупа не смеју да буду без дефеката као што су микро-пукотине и прерађени слојеви. То је зато што чак и најмањи недостатак може утицати на прецизност контроле течности и стабилност производног процеса.
Перформансе фемтосекундног ласера у масовној изради микро{0}}рупа
4. Конзистенција микро-отвора:
У прецизним системима за контролу течности, није довољно само гарантовати квалитет једне микро{0}}рупе; кључно је обезбедити конзистентност свих микро-рупа унутар једне компоненте или у целој серији производа. Сходно томе, ово поставља изузетно високе захтеве за стабилност процеса и опреме за обраду микро{3}}отвора.
Предности фемтосекундне ласерске обраде за микро{0}}отворе вентила
Фемтосекундни ласер се састоји од два основна концепта: фемтосекундног и ласерског.
Фемтосекунда је концепт времена, баш као и минути и секунде које обично користимо. Да то ставимо у перспективу, 1 секунда је једнака 1.000 трилиона фемтосекунди. Из овога је очигледно да је фемтосекунда изузетно кратка јединица времена.
Ласер, што значи појачање светлости стимулисаном емисијом зрачења, познат је као „најбржи нож“, „најпрецизнији лењир“ и „најсветлија светлост“.
Стога, када се изузетно кратка временска јединица „фемтосекунде“ комбинује са карактеристикама изузетно велике густине енергије „ласера“, он производи магична својства: ултра-брзине пулса резултирају хладном обрадом, док изузетно велика вршна снага омогућава машинску обраду било ког материјала.
Перформансе фемтосекундног ласера у обради отвора за ограничавање протока на полиимидном филму
Ове карактеристике нуде значајне предности за обраду микро{0}}отвора, посебно на следећи начин:
1. Пречник микро-отвора који се може контролисати:
Фемтосекундни ласери су мајстори микро-нано производње у микронској скали. Они могу постићи микро- машинску обраду рупа од 2 μм или веће, при чему се пречник отвора и конус могу у потпуности контролисати.
2. Висока прецизност отвора бленде:
Пречник тачке фемтосекундног ласера је само неколико микрона до отприлике десет микрона, а површина уклањања материјала по импулсу је мала. Сходно томе, обезбеђује да прецизност обраде микро-отвора отвора може да достигне ±1 μм. Штавише, ако фемтосекундна ласерска опрема поседује довољну стабилност, она може да гарантује да низ десетина хиљада микро-рупа такође одржава овај изузетно висок ниво прецизности.
3. Широка прилагодљивост материјала:
Користећи своју карактеристику ултра{0}}високе вршне снаге, фемтосекундна ласерска обрада може да обради практично сваки материјал. Ово укључује тврде легуре као што су нерђајући челик, легуре титанијума, легуре никла-титанијума и легуре волфрама-молибдена, као и неметалне материјале као што су керамика, силицијум, стакло и ПИ (полиимид).
4. Минимални топлотни утицај:
Ширина импулса фемтосекундних ласера је изузетно мала, на фемтосекундној скали, која је далеко мања од пикосекундне скале потребне за пренос топлоте материјала. Због тога се постиже прецизно, локализовано уклањање материјала пре него што се топлота распрши у околни материјал. Овим се избегава промена физичких или хемијских својстава суседних материјала, остварујући "хладну обраду" са минималним топлотним утицајем, што резултира без прерађеног слоја и микро-пукотина.
5. Висока размера:
Са све већом потражњом, за неке микро-отворе вентила је потребан однос ширине и висине (однос-према-пречника) већи од 10:1, а неке апликације имају за циљ 12:1 или чак 15:1. Иако неке традиционалне методе обраде то могу постићи већим отворима, оне су потпуно неспособне да то ураде када раде са отворима испод{9}}милиметарског (стотине микрона) опсега у комбинацији са високим захтевима за прецизност. Фемтосекундни ласери, међутим, обезбеђују да се истовремено постижу и висока прецизност и високи размери.
6. Обрадиво за различите геометрије:
Уобичајене плоче са микро-рупама вентила су обично равни материјали, који се могу обрадити коришћењем стандардне опреме са 3-осе. Међутим, неки вентили су направљени од цевастих материјала или су радни комади неправилног облика; у овим случајевима, обична 3-осна опрема се бори да испуни захтеве за прецизну машинску обраду. Фемтосекундни ласерски системи могу бити опремљени конфигурацијом од 5 оса, што лако омогућава обраду микро рупа за производе различитих облика и облика.
Микро{0}}машина за ласерско сечење и бушење
Захтеви за машинску обраду вентила у областима као што су полупроводници представљају врхунац врхунске{0}}технологије за контролу флуида. Њихови стандарди дизајна и производње директно одређују принос и поузданост процеса производње полупроводника. Сходно томе, разумевање предности обраде и карактеристика фемтосекундних ласера има велики значај за област обраде микро-отвора за полупроводничке вентиле.
Верујемо да ће све више професионалаца разумети и користити фемтосекундну ласерску технологију за обраду микро-отвора вентила, то ће даље подстицати развој и иновације домаће технологије контроле флуида.