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發(fā)布時(shí)間:2019-05-22 來(lái)源:元祿光電
激光打標技術(shù)作為一種現代精密加工方法,與腐化侵蝕 ,電火花加工,機械刻劃, 印刷等傳統的加工方法相比,具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢。
最近幾年,工業(yè)制造中對精密打標的需求出現積極的勢頭。尤其是,優(yōu)質(zhì)消費品的生產(chǎn)正推動(dòng)這一趨勢以確保最高質(zhì)量,例如用于部件跟蹤、管理供應鏈質(zhì)量以及防范產(chǎn)品盜版的徽標和超精細二維矩陣代碼的打標。在許多情況下,此類(lèi)代碼有意讓消費者無(wú)法看到,但可由生產(chǎn)流程中的傳感器讀取。
激光打標機(laser marking machine)是用激光束在各種不同的物質(zhì)表面打上永久的標記。打標的效應是通過(guò)表層物質(zhì)的蒸發(fā)露出深層物質(zhì),從而刻出精美的圖案、商標和文字,激光打標機主要分為,CO2 激光打標機,半導體激光打標機、光纖激光打標機和 YAG 激光打標機,激光打標機主要應用于一些要求更精細、精度更高的場(chǎng)合。
由于這些優(yōu)勢,各種工業(yè)制造行業(yè)中越來(lái)越多地利用精 密激光打標,包括微電子、半導體和汽車(chē)行業(yè)。
激光打標技術(shù)優(yōu)勢:
1、采用激光打標做加工手段,與工件之間沒(méi)有加工力的作用,具有無(wú)接觸,無(wú)切削力,熱影響小的優(yōu)點(diǎn),保證了 工件的原有精度。
2、激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好,對加工對象的材料品質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大,特別適用于自動(dòng)化加工和特殊面加工。
3、激光打標機標刻刻劃精細,線(xiàn)條可以達到毫米到微米量級,采用激光標刻 技術(shù)制作的標記仿造和更改都非常困難, 對產(chǎn)品 (Product) 防偽極為重要。
4、激光加工系統 (system) 與計算機 數控技術(shù)相結合可構成高效自動(dòng)化加工設備 (shèbèi),可以打出各種文字,符號和圖案,易于用軟件設計標刻圖樣,更改標 記網(wǎng)站內容,適應現代化生產(chǎn)高效率,快節奏的要求。
要實(shí)現這些精密打標結果,激光器類(lèi)型的選擇至關(guān)重要。激光打標公認的原理有兩種:一種是“熱加工”具有較高能量密度的激光束(它是集中的能量流),照射在被加工材料表面上,材料表面吸收激光能量,在照射區域內產(chǎn)生熱激發(fā)過(guò)程,從而使材料表面(或涂層)溫度上升,產(chǎn)生變態(tài)、熔融、燒蝕、蒸發(fā)等現象。而另 一種“冷加工”則是用具有很高負荷能量的(紫外)光子,來(lái)打斷材料(特別是有機材料)或周?chē)橘|(zhì)內的化學(xué)鍵,至使材料發(fā)生非熱過(guò)程破壞。這種冷加工在激光標記加工中具有特殊的意義,因為它不是熱燒蝕,而是不產(chǎn)生 " 熱損傷 " 副作用的、打斷化學(xué)鍵的冷剝離,因而對被加工表面的里層和附近區域不產(chǎn)生加熱或熱變形等作用。例如,電子工業(yè)中使用準分子激光器在基底材料上沉積化學(xué)物質(zhì)薄膜,在半導體基片上開(kāi)出狹窄的槽。
更低精度、更低質(zhì)量的激光打標主要使用紅外光纖激光器,原因是成本較低。 而在另一個(gè)極端,超短脈沖皮秒和飛秒激器能夠在幾乎任何材料中生成最高質(zhì)量的打標結果和二維矩陣代碼,但成本高出許多。成本與性能困境的解決方案是設計精良的脈沖紫外納秒激光器。
UV紫外激光打標機,可滿(mǎn)足打標尺寸小到 100 μm 的超精細數據矩陣所需的所有關(guān)鍵要求。由于能夠聚焦到更緊密的光斑尺寸,并且在大多數材料中的吸收深度較淺,紫外波長(cháng)可產(chǎn)生更精細的特征和標記。還可提供極高的光束質(zhì)量,即像散性和 M 2 都很低的圓形光束剖面,讓用戶(hù)能夠實(shí)現接近衍射極限的焦點(diǎn)光斑。UV紫外激光器的典型橢圓度 <1.1,像散性 <0.1*,M 2 約為 1.1。
由于高質(zhì)量的結果還取決于要加工的 具體材料,我們需要廣泛而靈活的激光器 參數來(lái)覆蓋各種材料。UV紫外激光打標機提供紫外范圍 >100 μJ 和 532 nm 時(shí) >200 μJ 的高能量型號以及 355 nm 時(shí)最高 >4 W 和 532 nm 時(shí)最高 >5 W 的更高功率版本,通過(guò)高重復頻率來(lái)滿(mǎn)足這些需求。
我們還需要先進(jìn)的脈沖控制功能來(lái)促進(jìn)高質(zhì)量加工。具有恒定脈沖能量的按需脈沖 (E-Pulse ? ) 可實(shí)現快速精密打標 并提供 PSO 運動(dòng)功能 ( 應用焦點(diǎn) #44)。 紫外激光器的閉環(huán)脈沖能量控制功能稱(chēng)為 E-Track ? ( 應用焦點(diǎn) #32 中報道 ), 可實(shí)現每個(gè)激光脈沖的精細控制,從而產(chǎn)生超精細的結構。借助紫外激光器,我們演示了移動(dòng)設備應用以及鈉鈣玻璃中使用的陶瓷中的超精細機器可讀條形碼的打標。憑借紫外波長(cháng),我們能夠生成尺寸小于 10 μm 的點(diǎn),從而產(chǎn)生 20×20 點(diǎn)的 200 μm 數 據矩陣。由于UV激光器卓越的光束屬性,我們使用包含 f = 100 mm 遠心透鏡的振鏡實(shí)現了這些小點(diǎn),即采用適度的聚焦,而沒(méi)有復雜的樣本定位 要求。使用振鏡可對 20×20 條形碼實(shí)現高加工速度和約 100 ms 的打標時(shí)間。
另一項需要超精細結構的應用是徽標的直接寫(xiě)入。嚴苛的表面質(zhì)量要求決定了超精細結構的使用,以便這種徽標的對比度在不犧牲表面形貌的情況下生成新奇而優(yōu)質(zhì)的外觀(guān)。在許多情況下,表面必須保持光滑,或者在人類(lèi)觸摸時(shí)產(chǎn)生某種觸感。
綜上所述,具有引人注目的成本和性能的脈沖紫外納秒激光器能夠有效地在二維數據矩陣以及logo打標中使用的各種材料上生成超精細的結構。UV紫外激光打標機是這些嚴苛的應用的理想選擇。 來(lái)源:光譜物理
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