在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用中，特別是在醫(yī)療、汽車和電子行業(yè)，所需要的元器件越來(lái)越小，已經(jīng)是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。

 

　　市場(chǎng)正在使用新的微加工技術(shù)，包括具有優(yōu)良光束質(zhì)量的先進(jìn)激光打標(biāo)機(jī)，來(lái)獲得類似于傳統(tǒng)加工技術(shù)的加工效果，但是加工方式卻更便宜、更快速、更靈活。光纖激光打標(biāo)技術(shù)的成本能比傳統(tǒng)加工技術(shù)便宜兩到三倍。

 

　　正在尋求降低制造成本、同時(shí)滿足小型化加工挑戰(zhàn)的批量制造商們，可使用單模光纖激光打標(biāo)機(jī)在一系列材料（包括鋼、鎳、鈦、硅、鋁和銅）上實(shí)現(xiàn)出色的加工效果。考慮更換電火花加工（EDM）設(shè)備的廠商，以及那些正在考慮采用新工藝時(shí)可能轉(zhuǎn)向532nm和355nm激光器的廠商，都可以考慮使用光纖激光打標(biāo)機(jī)。

 

　　微加工：只能看到結(jié)果，看不到細(xì)節(jié)

 

　　微加工是指使用諸如鉆孔、切割、劃線和開槽這些標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)加工操作，來(lái)制造非常細(xì)小的特征。實(shí)際上并沒有一個(gè)官方的尺寸標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定何時(shí)一種操作是微加工，但是一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是，不借助輔助觀察工具，這些特征就不能被看到，或者說你只能看到結(jié)果，但是看不到細(xì)節(jié)。換句話說，你可能不知道對(duì)材料做了什么來(lái)獲得特定的加工效果。例如，如果你在一塊銅上鉆了50μm的孔，你只會(huì)看到光，但是卻不能看到讓光通過的孔，到底多大或多小。

 

　　光纖激光打標(biāo)機(jī)：正確的微加工工具

 

　　在一個(gè)熟練操作工的手中，使用光纖激光打標(biāo)機(jī)用于微加工的最新進(jìn)展，可以創(chuàng)建出想要的特征。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是：光纖激光打標(biāo)機(jī)比用于微加工的傳統(tǒng)設(shè)備便宜兩到三倍。成功地實(shí)現(xiàn)細(xì)小尺寸的微加工，不僅需要正確的工具，而且要具備如何使用工具獲得想要的結(jié)果這方面的知識(shí)，同時(shí)也要考慮材料去除的質(zhì)量和速度。

 

　　例如，Miyachi America公司最近推出的LMF2000-SM單模光纖激光打標(biāo)機(jī)，其特點(diǎn)是具有獨(dú)特的參數(shù)以及對(duì)這些參數(shù)的控制能力，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)小尺寸特征的微加工和卓越的材料去除速度。

 

　　LMF2000-SM光纖激光打標(biāo)機(jī)，具有極高的光束質(zhì)量，可生成直徑低至20μm的聚焦光斑，因此特別適用于各種材料（包括氧化鋁、硅、銅和鋁箔）的劃線和切割。此外，使用具有不同脈沖寬度和峰值功率特性的可選脈沖寬度波形，能夠調(diào)整特征表面的去除速度和加工質(zhì)量。

 

　　脈沖寬度和峰值功率的獨(dú)立控制，相比于傳統(tǒng)的Q開關(guān)激光器（其提供固定的脈沖寬度/峰值功率設(shè)置），具備明顯的控制優(yōu)勢(shì)和過程可調(diào)諧性?？焖僖苿?dòng)激光束的掃描頭也是該系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，其需要以適當(dāng)?shù)闹貜?fù)性和精度提供足夠高速的運(yùn)動(dòng)。

 

　　光纖激光微加工技術(shù)可用于各種應(yīng)用中，例如用于阻焊層的選擇性去除、太陽(yáng)能電池劃線和鉆孔，用于醫(yī)用低碳鋼管和流體流動(dòng)控制系統(tǒng)的不銹鋼的鉆孔，以及為快速零件原型制造切割厚度為0.02英寸以下的金屬。

 

　　光纖激光打標(biāo)機(jī)Vs.其他微加工技術(shù)

 

　　單模光纖激光打標(biāo)機(jī)可以替代更昂貴的微加工技術(shù)，包括EDM設(shè)備或532nm和355nm的Nd：YVO4激光器。

　　圖1中顯示了光纖激光打標(biāo)機(jī)是可以替代EDM機(jī)器的。左圖中顯示了使用光纖激光打標(biāo)機(jī)，在厚度為200μm的鋼板中鉆出直徑150μm的孔，孔徑公差為±10μm，無(wú)需后處理工作。僅使用EDM設(shè)備所需時(shí)間的50％，光纖激光打標(biāo)機(jī)就實(shí)現(xiàn)了最小量的碎屑和緊密孔徑公差加工。

 

　　此外，由于激光打標(biāo)機(jī)提供XY工作區(qū)域，其可以在單次裝載操作中完成多個(gè)零件的加工，這也是與EDM設(shè)備的不同之處（除非在運(yùn)動(dòng)設(shè)備中進(jìn)行額外投資）。這種優(yōu)勢(shì)使得光纖激光打標(biāo)機(jī)的投資回報(bào)（ROI）更加具有吸引力。光纖激光器還可以加工薄片材料和箔等加工困難的材料，正如圖1中所顯示的，其可以加工厚度僅為50μm的銅箔。

　　圖2中分別給出了使用光纖激光打標(biāo)機(jī)（左圖）和355nm的紫外激光器（右圖）在硅上鉆孔的效果圖。盡管紫外激光器能提供比光纖激光器更好的加工質(zhì)量，但是對(duì)于這種特定應(yīng)用而言，光纖激光器的加工效果已經(jīng)足夠好，其加工質(zhì)量足以滿足應(yīng)用要求。此外，光纖激光器的加工速度比紫外激光器快17倍，且其成本僅為紫外激光器的50％。由于激光路徑程序誤差，紫外激光器加工的孔的圓度略有缺陷。

　　圖3中比較了在相同的加工時(shí)間內(nèi)，分別使用20W的光纖激光器（左圖）和5W的355nm紫外激光器（右圖），在厚度為0.008英寸的不銹鋼上鉆孔的效果圖。

　　圖4中突出顯示了使用單模光纖激光器可能實(shí)現(xiàn)的精細(xì)度和加工控制，在此，光纖激光打標(biāo)機(jī)用于在厚度為25μm的金屬箔上實(shí)現(xiàn)深度為13μm的加工。加工的通道寬度為75μm，整個(gè)區(qū)域內(nèi)的深度變化為±1μm。

　　陶瓷也是微電子學(xué)中的一種常用材料，355nm的紫外激光器通常用于陶瓷材料的劃線和鉆孔。圖5中顯示了光纖激光打標(biāo)機(jī)可以用于陶瓷加工，因?yàn)樗梢员苊馓沾刹牧现腥菀壮霈F(xiàn)的各種微裂紋。

 

　　有許多應(yīng)用需要（或可受益于）激光的選擇性去除能力，例如去除金屬、陶瓷甚至是塑料上的鍍層或涂層。光纖激光加工技術(shù)，已經(jīng)在阻焊層微加工、薄膜電阻器/電容器修整、以及用于焊接目的的電池箔中的活性層去除方面，顯示出良好的加工結(jié)果。在元器件或零件的生產(chǎn)過程中，這種選擇性和定制的層去除過程通常是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)楹?jiǎn)單的掩蓋該區(qū)域并不是一種可行的方法。

 

　　激光在選擇電路的精確電阻值時(shí)非常有用。當(dāng)用于電阻或電容修整時(shí)，作為動(dòng)態(tài)迭代去除和測(cè)量調(diào)整過程的一部分，其中每個(gè)元件的去除面積可能不同，激光加工技術(shù)在這類應(yīng)用中的表現(xiàn)非常優(yōu)秀。

 

　　圖6中給出了使用光纖激光技術(shù)產(chǎn)生阻焊層的兩個(gè)實(shí)例。對(duì)于每個(gè)部分，激光選擇性地去除金層。在金涂層之后，激光可以用于選擇性地去除材料；這是一個(gè)快速的加工過程，工作得很好。

 

　　單模光纖激光打標(biāo)機(jī)是一種具有成本效益的微加工工作站單模光纖激光打標(biāo)機(jī)可以作為一種具有成本效益的微加工工作站，用于為各種應(yīng)用提供鉆孔、切割、劃線和燒蝕加工。當(dāng)然，它更可以用于打標(biāo)！這種臺(tái)式微型加工中心，能提供諸多優(yōu)勢(shì)，以最大限度地提高投資回報(bào)率。

 

　　必須注意的是，除了擁有正確的工作工具外，更重要的是知道如何有效和高效地使用工具。MiyachiAmerica開發(fā)了許多加工方法，以確保單模光纖激光器能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的批量生產(chǎn)任務(wù)。