Ultralühikeste impulsslaserid koos suurepärase iseteravustamise tehnoloogiaga tagavad kvaliteedi ja protsessi usaldusväärsuse, mis on vajalik, et teha võimalikuks laserklaasi keevitusrakendused mahulises tootmises. Klaasi ainulaadsed ja suurepärased omadused võimaldavad seda laialdaselt kasutada erinevates kõrgtehnoloogilistes toodetes erinevates valdkondades nagu biomeditsiin ja mikroelektroonika. Kuid see seab tootjatele väljakutseid, eriti suure mahu ja täppisklaasi lõikamise valdkonnas. Samuti tekitab see raskusi liimimisel, sealhulgas üksikute klaasikomponentide kokku keevitamisel ja klaasi keevitamisel muude materjalidega, nagu metallid ja pooljuhid.
Üheks segamine
Kõik tavapärased klaasi keevitamiseks kasutatavad meetodid näevad vaeva, et tagada ökonoomseks ja tõhusaks seeriatootmiseks vajalik täpsus, liimimiskvaliteet ja tootmiskiirus. Näiteks liimimine on ökonoomne meetod, kuid jätab detailile kleepuva materjali ja nõuab isegi degaseerimist.
Dielektriline keevitamine hõlmab pulbrilise materjali asetamist kokkupuutepunkti ja selle sulatamist, et siduda täielikult. Olenemata sellest, kas see sulamine saavutatakse ahju või laseriga, osasse pumbatakse palju soojust. See on probleem mikroelektroonikaseadmete ja paljude meditsiiniseadmete puhul.
Iooniline sidumine on geniaalne meetod, mis tagab ülikõrge sidemetugevuse. Kaks uut ja äärmiselt tasast klaaspinda pressitakse kokku ja liidetakse sõna otseses mõttes kokku molekulaarse sideme abil. Seda toimingut ei ole aga otstarbekas teha tootmiskeskkonnas.
Laserklaasi keevitamine
Aga laserkeevitus? Klaasil on palju väga kasulikke omadusi, nagu väga kõrge sulamistemperatuur, läbipaistvus, rabedus ja mehaaniline jäikus, kuid samas tekitab see laserkeevitamisel palju raskusi. Seetõttu ei ole tüüpilised tööstuslikud laserid ning metallide ja muude materjalide keevitamiseks kasutatavad meetodid klaasi puhul kasutatavad.
Sarnaselt klaasi täppislõikamisega peitub saladus infrapuna lainepikkusega ülilühikeste impulsside (USP) laserite kasutamises. Klaas on infrapunases valguses läbipaistev, nii et fokuseeritud laserkiir võib sellest otse läbi minna, kuni fokuseeritud kiir kitseneb ja muutub nii kontsentreerituks, et käivitab "mittelineaarse neeldumise". See "mittelineaarne neeldumine" saab toimuda ainult suure tippvõimsusega ülilühikeste impulsslaserite puhul ja sama ei saa teha teist tüüpi laseritega.
Niisiis, väga väikesel alal (tavaliselt alla mõnekümne mikroni läbimõõduga) laserkiire fookuse ümber neelab klaas laseri ja sulab kiiresti. Seda fokuseeritud kiirt skaneeritakse piki soovitud keevitusrada, et sidumine lõpule viia, nagu mis tahes muu laserkeevituse puhul.
USP-klaasi laserkeevitusmeetodil on kolm peamist eelist.
Esiteks loob see tugeva sideme, kuna mõlemad keevitavad materjalid sulavad osaliselt ja seejärel tahkuvad keevisõmbluse moodustamiseks kokku. Lisaks sobib protsess võrdselt klaasi ja klaasi, klaasi metalli ja klaasi ühendamiseks pooljuhiga.
Teiseks, selle protsessi käigus siseneb detaili väga väike kogus soojust, mis tekib kõige rohkem mõnesaja mikroni laiusel alal. See võimaldab jooteühendusi paigutada väga lähedale elektroonikaahelatele või muudele termiliselt tundlikele komponentidele, mis annab disaineritele ja tootjatele suurema vabaduse ning toetab paremaid toodete miniatuurseid kujundusi.
Lõpuks, kui USP-laserklaasi keevitus on korralikult läbi viidud, ei teki keevisõmbluse ümber mikropragusid. Ja mikropraod vähendavad klaasi mehaanilist tugevust. Lisaks tekivad pärast temperatuuritsüklit (mis on kõige jaoks vältimatu) mikropraod. võib olla seadmete võimaliku rikke allikaks.
USP laserklaasi keevitamise tööle panemine
USP laserklaasi keevitamise eelised tulenevad sellest, et klaasi kuumutatakse vaid väikeses mahus. See on aga ka praktikas väljakutse. See tähendab, et laserfookuse asend peab jääma väga täpselt kahe keevitatud komponendi liidesesse, isegi kui osa liigub. Seda on raske saavutada, kuna tegelikud komponendid ei ole täiesti lamedad. Lisaks ei pruugi osade asend keevitussüsteemis ideaalselt sobida.
Üks lahendus on kasutada aksiaalselt piklikku fookuspunkti. See "venitab" laserkiire fookuspunkti suurust, et lahendada asenditundlikkuse probleem. Selle meetodi puuduseks on aga see, et pikenenud kiire fookus tekitab klaasis mitteringikujulise ristlõikega sulamisbasseini. Kui klaas sulamistsoonis tahkub, tekib mitteringikujulises basseinis tõenäolisemalt mikropragusid.
Kasutatud on ka teist meetodit, et saavutada mikropragudeta keevitustulemusi ja kohandada samal ajal olulisi muutusi liideste kaugustes protsessis. Saladus peitub ülidünaamilise teravustamistehnoloogia kombinatsioonis, mille tootmiseks kasutatakse suure numbrilise avaga (NA) optikat. väike fookuspunkt.
Selle tulemusena saavutab lasersüsteem sulatise kõrge sfäärilisuse ja väldib seega mikropragude tekkimist. Samuti tajub see liidese kaugust ja kohandab pidevalt optikat, et alati säiliks täiuslik fookus.
Tulemuseks on kvaliteetne keevisõmblus peaaegu iga kujuga detailidel ning protsess ei sõltu detaili tolerantsidest ja asendist.
