Электроник технологийн үйлдвэрлэлд лазерын технологи

Лазер огтлох систем ашиглан хөгжөөнт материал боловсруулалт

Орчин үеийн үйлдвэрт мөнгөн усны хэмжээнд шинэ материалыг нарийн боловсруулах лазер огтлолтын систем хурдацтай хөгжсөн. Тус систем нь метал, төмөр, цахиур, хуванцар материалыг ±5 мкм нарийвчлалтайгаар огтлох боломжийг олгодог (Industrial Laser Review 2024). Ийм систем нь электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон үйлдвэрийн хайрцагнуудын нарийн хэмжээний дутагдалгүй боловсруулалтыг хангаж өгдөг. Хүртэлтийн арга нь механик огтлолтын арга барилтай холбоотой элэгдлийг бууруулж материал хаях хэмжээг 30%-иар бууруулдаг.

Цагаан тугалга, улаан тугалгын хэсгүүдийг хийх арга барил

Цагаан тугалга, улаан тугалгын дулаан дамжуулах чадварыг зохицуулахын тулд импульсийн ширхэг лазер нь цуваа импульсээр энерги өгдөг бөгөөд энэ нь дулаан дамжуулалтыг бууруулдаг. Энэ арга нь тасралтгүй долгион CO2 системтэй харьцуулахад исэлдэлтийг 42% бууруулдаг (Precision Manufacturing Quarterly 2023). Сүүлийн үеийн лазерын туяа модуляцийн технологийг ашиглан 0.1мм зузаан улаан тугалгын хуудсыг Ra 1.6 мкм-ээс доош ирмэг нарийлалтанд 12 м/мин хурдтай огтлох боломжтой.

Микроэлектроникт алтны хэлхээний зураг зүйн боловсруулалт

Урт нь 8 мкм-ийн алтны дээжийг полииимид суурин дээрээс пикосекундын хурдан лазер ашиглан гаргаж авчээ. Энэ нь фотохимийн шохойжилтоос 60% сайжруулсан үзүүлэлт юм (Microelectronics Journal 2023). Энэ процесс нь алтныг сайн шингээдэг 532 нм-ийн ногоон долгионы урт ашигладаг бөгөөд дулааны нөлөөний хэмжээ 0.5%-иас бага байхад дамжуулалтын чадварыг 98% хүртэл хадгалж байна.

Зэвэрдэггүй гангаар хийсэн хайрцагийн нарийн огтлолт

Хүчтэй дискийн лазераар 2 мм 316L зэвэрдэггүй гангаар огтлох ба 15° перпендикуляр толерантай байна. Энэ нь цахилгаан соронзон хамгаалалтай электроникийн хайрцагт маш чухал юм. Огтлох үед адаптив хийн савх нь 0.8 МПа азотын даралтыг хадгалж байх бөгөөд гадаргуугийн исэлдэлтийг 5 нм-ээс бага хэмжээтэй байлгана (Materials Processing Today 2024). Автомат визийн систем нь боловсруулалтын өмнөх шатанд огтлолын хэмжээг 20 мкм нарийвчлалтайгаар шалгадаг.

Кабель лазер ба CO2 системүүдийн электрон бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэл дэх ялгаа

Ногоон лазерыг ашиглан гадаргуугийн боловсруулалт хийх

Ногоон (515, 532 нм) ширхэг лазер нь зэс, алтны хайлшийг тээдэн дээрх бусад цахилгаан дамжуулах металл материалыг боловсруулахад онцлог шинж чанарын давуу талтай юм. Эдгээр материал нь инфра улаан лазерын энергиийн 90% эсвэл түүнээс дээш хэмжээг ойлгохгүй боловч ногоон туяаг 65-80%-ийг шингээн авдаг учир 0.1 мм зузаан цахилгаан хэлхээний деталиудыг хагас дайралтгүйгээр огтлох боломжийг олгодог. 5G антен, уян хатан ПХБ хэрэглээний төвөг замбараагүй байдлыг багасгадаг. Сүүлийн үеийн амжилт нь микроэлектрон хэв маягийн нарийн боловсруулалтыг 5 мкм нарийн түвшинд хүргэдэг пульст ногоон лазерт оршино. Энэ нь 5G антен үйлдвэрлэл ба уян хатан ПХБ хэрэглээнд маш чухал.

Боловсруулалтын харьцаа: 10Вт vs 30Вт төхөөрөмж

10-30W, цөөн чадлын ширмэн лазер нь хавтгай металл материалыг боловсруулахдаа CO2 системийн ажиллагаатай адилхан хурдан ба 40% бага цахилгаан хэрэглэнэ. 30W ширмэн лазер нь цуврамтгай ганг 1 мм-ийг минутанд 12 метр хурдтай огтлох бол 100W CO2 нь ижил хэмжээний материалыг минутанд 8 метр хурдтай огтлono. Удирдлагын туршилтын лабораторид 10W систем нь 0.5-3 мм материалыг боловсруулахад хангалттай бөгөөд оруулж ирэх өртгийг 50%-иар бууруулна. Түүнэвэл 30W загвар нь <20 μm нарийвчлалтай байрлалд зориулагдсан үйлдвэрлэлийн шаардлагад тохиромжтой юм.

Бага чадлын лазер тэмдэглэх систем дэх энерги үр ашигтай байдал

Сүүлийн үеийн ширмэн лазерын тэмдэглэх систем нь CO2-ийн 8-12%-иас ялгаатай байдлаар ханын розетк дээр 30% үр ашигтай байдаг. Энэ нь машины жилийн турш тасралтгүй ажилласан үед энерги зарцуулалтын зардлыг $2,800-оор бууруулна. Бага зай эзлэх Компакт агааржуулгын дизайн нь том хөргөгчийг ашиглахгүйгээр ажлын талбайн зайг 60%-иар багасгадог. Ухаалаг хүчний модуляцийн удирдлага нь 8 цагийн тэмдэглэх үеэр <0.5 °C дулааны хэлбэлзэлтэй байх бөгөөд керамик суурь болон анодчилсон хуванцар хийцийн гүн зэргийг 20 μm нарийвчлалаар тэмдэглэх боломжийг олгодог.

Оюунлаг үйлдвэрлэлийн интеграцийн стратеги

Интернетийн технологийг ашигласан лазерын цавах процессын удирдлага

Орчин үеийн IoT (Зүйлсийн интернет) датчикууд нь цавах үед дулаан тархах, холболтын байршил болон материал деформацлахыг хянах зориулалттай байдаг. Эдгээр холбогдсон системүүд нь тодорхойлогдсон хязгаараас давсан үед автоматаар цахилгаан эрчим хүчний түвшинг (±0.5% нарийвчлал) болон хийн урсгалыг тохируулдаг. Жишээлбэл, цахиурын шинго болон баттерейн холболтыг цавахад ашигладаг. Оюунлаг үйлдвэрлэл дээрх төлөв байдалд тулгуурлан IoT-т лазерын удирдлагыг ашиглаж буй үйлдвэрүүдэд суурьлуулалтын хугацааг 18%-иар багасгаж, дахин цавах ажлыг 12%-оор бууруулж байгааг илэрхийлдэг. Процесс дотор багтсан ирмэг боловсруулалтын модулууд нь зузаан нержавейкааны фольсны (0.1–0.3 мм) өндөр хурдны цавах (1 мкм/мин) замыг даган засварлахын тулд 120 Гц-д дулааны зураг авах боломжийг хангаж байна.

Тэмдэглэлт үйл ажиллагааны дутагдал илрүүлэхийн тулд хиймэл оюуныг ашиглах

Лазерийн тэмдэглэгдсэн деталийн контраст, ирмэг нарийвчлал, дэд гадаргуугийн нүүрстөрөгчжилтийн гүн зэрэг 14+ чанарын онцлогийг ИНС (Хиймэл оюун ухааны) алгоритмууд илрүүлдэг. 50,000+ гологдол зургийн сан ашиглан сүгэл сургалтын сүлжээ нь PCB-ийн цуврал дугаарыг оруулсан микротрещиний (5 мкм) илрүүлэлтэнд 99.2% нарийвчлалд хүрдэг. Салбарын медиагийн мэдээллээр, эдгээр системүүдийг ашиглан цагт 12,000 тэмдэгт хурдтайгаар ажилладаг оршин буй конвейерууд дээр тэмдэглэлттэй холбоотой хаягдлыг 34% бууруулж чаддаг. Бодит цаг хугацааны спектрийн шинжилгээний багаж нь материалын мэдээллийн сантай харьцуулан цацрагийн загварыг шалгаж, эмнэлгийн багажинд тэмдэглэлтийн анилалтын өнгө өөрчлөгдөх боломжтой хүчилтөрөгчийн түвшний хэлбэлзлийг тэр дороо илрүүлдэг.

Супер хурдан лазерийн микромашинчлалын шинжлэх ухааны нээлт

Электрон бөхөн хэсгүүдийн нарийн боловсруулалтад тухайн дэд микрон нарийцтай хэт хурдан лазерийн микромашинчлал нь хувьсгалын хүч болон ажиллаж байна. Эдгээр системүүд нь материалын абляцийн хурд 10 мкм³/мкЖ-аас илүү байлгахын тулд 1 пикосекундаас бага урттай импульсыг ашигладаг бөгөөд тойрон буй хэсэгт дулаан шилжих хэмжээг хамгийн бага байлгана.

Хагас дамжуулагч дискийн огтлолтын инноваци

Одоогоор фемтосекундын лазерын систем нь 300 мм цахиурын дискэнд 5 мкм-ийн зүсэлтийн өргөн, 0.1%-аас бага ирмэг дугарах үзүүлэлттэй бөгөөд энэ нь механик огтлолтоос 60% сайжруулсан юм. Энэ технологи нь термод хохирлыг арилгах боловсруулалтыг хэрэггүй болгох замаар наносекунд лазераас 50% илүү хурдан ажилладаг. Хагас дамжуулагчийн хэрэглээ нь хэт хурдан лазерын зах зээлийн хамгийн том хөдөлгүүр бөгөөд зах зээлийн 42% нь энэ хэрэглээнээс орж ирэх бөгөөд түүний 68% нь дискийн огтлолт юм.

хэвлэгдсэн хавтангийн (PCB) гурван хэмжээст холболтын бүтээл

FR-4 дэд суурин дээр 25 мкм виа, 10:1 харьцаатай талбайтай үлгэр холболттой шуурхай лазерийн нүх босгох арга нь 5G модульд өндөр нягтралтай холболт хийх боломжийг олгодог. Орон зайн нарийн цахилгаан схемтэй хавтангийн 24 давхаргатай цуглуулгын үед ±2 мкм нарийвчлалыг хангахад төрөл бүрийн цацрагийн хэлбэр зүйн техник [17] чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь миллиметрийн долгионы технологид маш чухал юм. Сүүлийн үеийн хэмжилтийн үр дүнгээс харахад 100 мкм зузаан полимидийн бүрхүүл дээр виагийн хананд 98% вертикаль чанарыг хангаж байгаа бөгөөд уян хатан холимог электроникт дохионы бүрэн байдалд шийдэл олгож байна.

Компонентийг угсралтанд лазерын хоолойн боловсруулалт

Галт нэгтгэх үед дулааны нөлөөний бүсийг удирдах

Хувьсах ажиллагаа болон хүчин чадлын зохицуулалтын дагуу явагдаж буй орчин үеийн лазер цилиндрийн боловсруулалтын систем нержавейка гангийн бохирдсон бүс (HAZ) - ийн өргөнийг 0.4 мм-ээс багасгаж чадна. Peak power (1500 Вт) болон импульсын урт (2–20 мс) - ийн хувьд хэвийн аргаас 62% - иар дулааны деформацийг бууруулсан талаар 2023 оны WRC-ийн тайлангийн мэдээлсэн байдаг. Бодит цагийн систем дэхь холболтын температурын (зориулалтын ±15°C) хаалттай хяналтын систем нь материалын бүрэн байдалыг хадгалж чаддаг.

Автомжуулсан фикстурын интеграцын шийдэл

Лазер хоолойг огтлох үед самбай болон слот хэлбэрийн холболтыг нарийн боловсруулж, ердийн тулгуурын хэрэглээг 85%-иар бууруулдаг. Сүүлийн үеийн мэргэжлийн тайлангууд нь авто машины хэсгүүдийг үйлдвэрлэхэд тохируулга боломжтой тулгуурын тусламжтайгаар бэлтгэлийн цагийг 60%-иар бууруулж байна гэж зааж байна. Бүхэлдээ мэдээллийн технологийн датчикууд нь ±0.05 мм байрлалын мэдээлэл олгодог бөгөөд энэ нь өндөр хурдны боловсруулалтын үед хуйлрын хүчийг бодит цагт тохируулж боломж олгодог. Эдгээр системүүдийг CAD-д заасан зөвшөөрөх хэмжээнд автоматаар тохируулж, холимог материалын баталгаажуулалтын анхны үр дүнгийн хувь 99.2%-аас дээш байхаар програмчилж болно.

Лазерын аксессуарын хөгжлийн зах зээлийн чиг хандлага

Цөмрүүлэх машинтай нийцэх онцлог шинж чанарууд

Гибрид үйлдвэрлэлийн процессын эрэлт нэмэгдэж байгаа тул цилиндэртэй хүчтэй болон лазерийн огтлогчийг хослуулахыг чухал шинов хэмээн үзэж болно. Эд ангийг хооллох, тэгшлэхэд хялбар болгодог нийцэх чадварыг үйлдвэрлэгчид онцлон анхаарч байна. 2023 онд хийсэн нэг судалгаагаар лазерын нарийвчлалыг цилиндрийн автоматжуулалттай хослуулсан систем нь хавтгай металл хуудасны үйлдвэрлэлийн туршилтын хугацааг 42%-иар багасгадог болохыг тогтоосон. LxfARs-ийн ажиллах зарчим нь нарийхан зургийг боловсруулах үед лазерын толгой ба хооллооч, лазерын толгой ба татах төхөөрөмжийн шууд оптик тэгшлэлтээр ажилладаг. Эдгээр мэдээлэл баялаг шийдэл нь Industry 4.0-д бэлэн бөгөөд IoT датчикаар хангагдсан бөгөөд цилиндрийн таталт, ажлын байрлалын бодит цагийн мэдээллийг орчин үеийн электрон бүрэлдэхүүн хэсгийн автоматжуулалтын өсөн нэмэгдэж буй шаардлагад хариулах боломжтой. Стандарт бэхэлгээний интерфейстэй, програмчлагдах даралтны хяналттай MQL шийдэл нь зэвэрдэггүй ган, зэрэгцээ болон том хөнгөн цагаан дэд суурин дээрх ажиллагааны тохиргоог өргөтгөдөг.

Модуль лазер тэмдэглэх багаж хэрэгсэл

Жижиг хэмжээтэй лазер тэмдэглэх модулууд нь жижиг серийн гибрид үйлдвэрлэлийг хөтөлж байгаа тоглоомыг өөрчилж байна. Хэрэглэгчдийн 78% нь ажлын шилжилтийг хурдасгахыг компаниуд энэ технологийг эзэмших гол шалтгаан гэж үздэг. Сүүлийн загварууд нь багажгүй тохируулга, 3 тэнхлэгтэй CNC машинд зориулсан ерөнхий суурин дээр суурилдаг. Энерги хэмнэлттэй 10Вт-ийн ширхэг лазерийн загвар нь анодчлагдсан хөнгөн цагаан дээрх тэмдэглэгээний хурдыг өмнөх 20%-иар нэмэгдүүлсэн (2020 оны хувилбартай харьцулахад), цахилгааны хэрэгцээгээ 15% бууруулдаг. Модуль системийн энэ чиг хандлага нь медицин тоног төхөөрөмжийн прототипчлол болон хэрэглээний электроникийн хувийн тусгай хэрэгслүүдийн салбарт масштаблагдсан үйлдвэрлэлийн нүднүүд рүү явж буй их салбарын замыг тусгадаг. Эдгээр багаж хэрэгсэл нь 500-аас дээш ажлын мөчид микрон түвшний нарийвчлалыг хадгалж чаддаг бөгөөд өндөр холимог PCB сериализацийн хэрэглээнд тохиромжтой.

Түгээмэл асуулт

Материалын боловсруулалтанд лазер огтлолтын системийг ашигласны ашигтай тал нь юу вэ?

Лазер огтлолтын систем нь микрон масштабын нарийвчлалд хүрэх бөгөөд механик элэгдлийг арилгаж, материал алдагдлыг бууруулдаг. Металл, төмөр, керамика, пластик боловсруулахад үр дүнтэй бөгөөд орчинд цөөнөөр нөлөөлдөг.

Электроник үйлдвэрлэлд ширхэг лазер ба CO2 системийг харьцуулахад яаж вэ?

Ширхэг лазер нь CO2 системтэй харьцуулахад 40% бага энерги хэрэглэдэг учраас илүү энергийн үр ашигтай. Бага хэмжээний шошго тавих системд илүү хурдан боловсруулах чадвар, энергийн үр ашигтай байдал нь хавтангийн металлыг боловсруулахад тохиромжтой.

IoT лазерын бохирдолтын процессыг хэрхэн өөрчилж байна вэ?

IoT сенсорууд нь дулаан тархах, холболтын байрлал, материалын деформацийг бодит цагт хянах замаар автоматаар цахилгааны түвшинг, хийн урсгалыг тохируулж, суурилуулах хугацааг богиносгох, дахин ажиллах шаардлагыг багасгадаг.