1.Réamhrá
Ó tháinig an chéad léasar amach in 1960, tá forbairt thapa déanta ar thaighde léasair agus a chur i bhfeidhm i réimsí éagsúla. Baineadh úsáid fhorleathan as a chomhleanúnachas ard i réimsí tomhais ardchruinneas, anailís ar struchtúr ábhair, stóráil faisnéise agus cumarsáid. Is féidir ard-treoir agus gile an léasair a úsáid go forleathan sa tionscal déantúsaíochta. Le nuálaíocht leanúnach agus barrfheabhsú feistí léasair, foinsí nua radaíochta spreagtha, agus próisis chomhfhreagracha, go háirithe le 20 bliana anuas, tá teicneolaíocht déantúsaíochta léasair tar éis dul isteach i go leor réimsí agus tionscail ardteicneolaíochta agus thosaigh sí ag athsholáthar nó ag athrú cuid acu. tionscail phróiseála thraidisiúnta.
In 1987, chuir eolaithe Mheiriceá plean forbartha an chórais micrea-mheicniúil leictrigh (MEMS) chun cinn, a léiríonn ré nua taighde daonna ar mhicrea-innealra. Faoi láthair, cuimsíonn na teicneolaíochtaí déantúsaíochta a úsáidtear i micromachining teicneolaíocht phróiseála leathsheoltóra den chuid is mó, teicneolaíocht leictriteagrafaíochta micreaileagrafaíochta (Liga), teicneolaíocht meaisínithe ultra-bheachtais, agus teicneolaíocht speisialta micromachining. Ina measc, is é an modh speisialta micromachining trí éifeacht dhíreach fuinnimh a phróiseáil, chun móilíní nó adamh a bhaint ceann ar cheann. Déantar meaisínithe speisialta i bhfoirm fuinneamh leictreach, fuinneamh teasa, fuinneamh solais, fuinneamh fuaime, fuinneamh ceimiceach, srl. Is iad na modhanna a úsáidtear go coitianta ná EDM, meaisínithe ultrasonaic, meaisínithe bhíoma leictreon, meaisínithe bhíoma ian, meaisínithe leictriceimiceach, srl. le blianta beaga anuas, forbraíodh modh nua micromachining: Photoforming, lena n-áirítear stereolithography, photomask, srl. Tá acmhainneacht mhór ag micromachining léasair maidir le cur i bhfeidhm agus forbairt.
2.Príomhfheidhm na teicneolaíochta micromachining léasair
Le táirgí leictreonacha a fhorbairt i dtreo iniompartha agus miniaturization, tá feabhas ar fhaisnéis toirt aonaid (ard-dlús) agus luas próiseála ama aonaid (ardluais) tar éis ceanglais nua a chur chun cinn maidir le teicneolaíocht pacáistiú micreictreonaic. Mar shampla, tá fóin phóca nua-aimseartha agus ceamaraí digiteacha feistithe le thart ar 1200 idirnasc in aghaidh an ceintiméadar cearnach. Is í an eochair chun leibhéal an phacáistithe sliseanna a fheabhsú ná micrea-vias a choinneáil idir línte na sraitheanna éagsúla, a sholáthraíonn ní amháin an nasc ardluais idir na gairis suite ar an dromchla agus an painéal comhartha thíos ach a laghdaíonn an limistéar pacáistithe go héifeachtach. .
Ar an láimh eile, le forbairt táirgí leictreonacha iniompartha ar nós fóin phóca, ceamaraí digiteacha agus ríomhairí glúine go héadrom, tanaí, gearr agus beag le blianta beaga anuas, de réir a chéile taispeánann cláir chiorcad priontáilte (PCBanna) tréithe na sraithe agus ilfheidhmeach le teicneolaíocht idirnasctha ard-dlúis mar an príomhchorp. D’fhonn a chinntiú go héifeachtach an nasc leictreach idir sraitheanna agus feistí seachtracha a shocrú, tá sé ina chuid thábhachtach de PCB ilchiseal. Faoi láthair, is gnách gurb é costas an druileála 30% - 40% de chostas déantúsaíochta PCB. I ndearadh PCB ardluais ard-dlúis, tá súil ag dearthóirí i gcónaí gur amhlaidh is fearr an bealach is fearr, ionas nach mbeidh níos mó spáis sreangaithe ar an gclár. Agus is lú an via, is oiriúnaí do chiorcad ardluais. Is é íosmhéid na druileála meicniúla traidisiúnta ach 100 μ m, ar ndóigh ní féidir leis na riachtanais a chomhlíonadh. Ina áit sin, glactar le modh nua próiseála trípholl léasair léasair. Faoi láthair, is féidir poll beag a fháil le trastomhas 30 - 40 μ m nó poll beag le trastomhas de thart ar 10 μ m trí léasar CO 2 a úsáid sa tionscal.
Is féidir teicneolaíocht micromachining léasair a úsáid chun gearradh, druileáil, snoíodóireacht, scríobhaí, treá teasa, táthú agus mar sin de i ndéantúsaíocht trealaimh, gluaisteán, déantúsaíocht beachtais eitlíochta agus tionscail éagsúla micrea-phróiseála, mar shampla próiseáil na coda dúch-scaird den printéir scaird-dúch le méid níos mó ná 20 miocrón. Ag baint úsáide as teicneolaíocht cóireála dromchla léasair, mar shampla micrea-bhrú, snasú agus mar sin de, chun éagsúlacht eilimintí micrea-optúla a phróiseáil, nó trí ghloine scagach líonta léasair, amúchadh gloine-ceirmeach chun an struchtúr a athrú, ansin, tríd an bhfórsa meicniúil seachtrach a choigeartú. , agus ansin sa chéim softening, déantar eilimintí micrea-optúla a phróiseáil trí mhicrea-fhoirmiú le cúnamh plasma.
Teicneolaíocht choitianta micromachining léasair
Tá go leor buntáistí ag baint le teicneolaíocht micromachining léasair, mar shampla neamhtheagmháil, meaisínithe roghnacha, limistéar beag a mbíonn tionchar ag teas air, cruinneas ard agus ráta athrá, solúbthacht meaisínithe ard de mhéid agus cruth cuid. Déanta na fírinne, is í an tréith is mó de theicneolaíocht micromachining léasair ná" scríobh díreach", a shimplíonn an próiseas agus a réadaíonn fréamhshamhlú tapa micromachines. Ina theannta sin, níl aon fhadhbanna truaillithe comhshaoil ag an modh seo cosúil le creimeadh, mar sin is féidir" a thabhairt air; déantúsaíocht ghlas". Úsáidtear dhá chineál teicneolaíochtaí micromachining léasair i micromachining:
1) Teicneolaíocht micromachining baint ábhair, mar shampla micromachining scríbhneoireacht dhíreach léasair, Liga léasair, srl;
2) Teicneolaíocht micromachining cruachta ábhair, mar shampla micrea-stereolithography léasair, sil-leagan le cúnamh léasair, shintéiriú roghnach léasair, agus mar sin de.
Teicneolaíochtaí eile micromachining léasair
Is réimse nua taighde de theicneolaíocht léasair é eitseáil léasair bíge. Úsáideann sé léasar gearr-tonnfhaid minicíochta nó picosecond, léasair femtosecond in éineacht le huirlis meaisín CNC ard-chruinneas chun ábhair éagsúla a eitseáil agus a phróiseáil. Tá cáilíocht an mhicreastruchtúir a fhoirmítear ar dhromchla na n-ábhar seo i bhfad níos airde nuair a bhíonn na hábhair eitseáilte le buille gearr agus ansin baintear iad. In 2001, d’úsáid ionstraimí Heidelberg sa Ghearmáin minicíocht triple (tonnfhad {{3}}. 7 nm) chun láthair fócais a fháil ar a laghad 5 mm, a íosmhéid gné Machinable de 10 mm, agus cruinneas 1 mm. Taispeánann Figiúr 5 cruth tríthoiseach léasair bíge eitseáilte ar WC / Co. Is é 5 mm trastomhas an spota fócasaigh léasair, agus is é {{5 an treo beathaithe X agus Y. }} mm. {{1 3}}. Baintear 3 mm do gach ciseal, agus is é 0 an meán-garbhús dromchla. 16 mm. Tá gearradh micrea léasair mar an gcéanna le eitseáil léasair i bprionsabal. Úsáideann sé léasar minicíochta-dúbailte nó léasair femtosecond freisin mar an foinse solais chun an bhíoma a dhíriú go beacht agus ionchur an fhuinnimh a rialú go cruinn. Tá an éifeacht theirmeach beag agus déantar gearradh micrea-bhaint.
3.An fhorbairt is déanaí ar léasar bíog ultrashort i dteicneolaíocht micromachining
Is léasair leanúnach agus fada léasair iad léasair CO 2 agus léasair YAG. Tá siad dírithe go príomha ar dhlús ardfhuinnimh a fhoirmiú, ar féidir leo teochtaí arda a ghiniúint sa cheantar áitiúil chun ábhair a laghdú. Tá siad go bunúsach i réimse na próiseála teirmeach, le cruinneas próiseála teoranta. Braitheann an léasair excimer ar a tonnfhad gearr (UV) chun idirghníomhú leis an bhfótcheimic ábhair, agus is féidir lena scála tréith ord microméadair a bhaint amach. Mar sin féin, tá an gás a theastaíonn ón léasar excimer creimneach agus deacair a rialú. Thairis sin, is furasta an léasair UV ard-neart damáiste a dhéanamh d’eilimintí optúla an chórais phróiseála, mar sin tá a chur i bhfeidhm teoranta. Le staidéar breise a dhéanamh ar an réimse léasair, tá leithead fearainn ama na bíge léasair comhbhrúite níos mó agus níos giorra, ó nanashoicind (10-9s) go picosecond (10-12s) go femtosecond (10-l 5 s).
Tá an dá thréith seo a leanas ag an léasar bíge femtosecond: (1) tá fad na bíge gearr. Is féidir le fad na bíge femtosecond a bheith chomh gearr le cúpla femtoseconds, agus ní iomadaíonn solas ach 0. {{2}} μ m in 1 FS, atá níos giorra ná trastomhas fhormhór na gcealla; (2) tá an bhuaic-chumhacht an-ard. Díríonn an léasair Femtosecond an fuinneamh cuisle i gcúpla go dtí na céadta femtoseconds, mar sin tá a bhuaic-chumhacht an-ard. Mar shampla, má tá fuinneamh L μ J comhchruinnithe i gcúpla femtosecond agus má thagann sé le chéile i láthair 1 0 μ m, is féidir a dlús cumhachta optúla 1 0 1 8w / a bhaint amach cm 2, agus is féidir déine a réimse leictrigh a thiontú ina 2 × 1 0 1 2 v / m, atá 4 uair de neart réimse Coulomb (5 × 1 0 1 1 v / M) san adamh hidrigine, is féidir an leictreon a scaradh ón adamh go díreach.
Ó mheicníocht idirghníomhaíochta léasair agus ábhair thrédhearcacha, tá leithead na bíge ó léasar leanúnach go dtí na mílte picoseconds, agus is é an mheicníocht damáiste próiseas ianaithe avalanche, atá ag brath ar dhlús tosaigh an leictreon, agus athraíonn dlús tosaigh an leictreon in ábhair go mór mar gheall ar dáileadh míchothrom na n-eisíontas. Dá bhrí sin, athraíonn an tairseach damáiste go mór. Sainmhínítear tairseach damáiste léasair bíog fhada mar dhlús sreafa fuinnimh léasair le dóchúlacht damáiste de 50%, is é sin, is luach staidrimh í an tairseach damáiste de léasar cuisle fada. Tá neart réimse an léasair bíog ultrashort an-ard. Is féidir leis an leictreon faoi cheangal n fótóin a ionsú ag an am céanna agus aistriú go díreach ón leibhéal ceangailte go dtí an leibhéal saor. Cé gur próiseas ianaithe eitleoige an damáiste a dhéanann léasair bíog ultrashort freisin, déantar a leictreoin a tháirgeadh trí phróiseas ianaithe ilphonóin agus níl siad ag brath a thuilleadh ar dhlús tosaigh an leictreon san ábhar. Dá bhrí sin, is luach cruinn an tairseach damáiste. Laghdaíonn tairseach damáiste an léasair bíge le laghdú leithead na bíge. Ag an leibhéal picosecond, moillíonn an ráta laghdaithe, agus ar leibhéal na femtosecond, tá sé beagnach gan athrú.
Ina theannta sin, toisc go bhfuil tairseach damáiste léasair bíog ultrashort an-chruinn, rialaítear fuinneamh an léasair a bheith cothrom go díreach nó beagán níos airde ná an tairseach damáiste, ansin ní tháirgeann ach an chuid is airde ná an tairseach damáiste ablation, agus an phróiseáil submicron thíos is féidir an teorainn díraonta a dhéanamh. Is féidir leis an léasar femtosecond déine solais ultra-ard a tháirgeadh, tairseach damáiste cruinn agus íseal a bheith aige, limistéar an-bheag a bhfuil tionchar teasa aige, agus is féidir leis beagnach gach cineál ábhair a phróiseáil go beacht. Thairis sin, tá an cruinneas próiseála an-ard agus féadann sé méid submicron a phróiseáil go beacht.
Tá buntáistí ag baint le micromachining léasair maidir le héifeachtacht táirgeachta ard, cáilíocht próiseála ar chostas íseal, cobhsaí agus iontaofa, buntáistí maithe eacnamaíocha agus sóisialta. Tá an léasair femtosecond ag briseadh an mhodha phróiseála léasair traidisiúnta lena bhuntáistí uathúla a bhaineann le fad bíge gearr, ardchumhacht, agus ag cruthú réimse nua d’ábhair ultra-mhín, damáiste neamh-theirmeach, agus 3 D próiseáil agus próiseáil spáis . Cuimsíonn cur i bhfeidhm na teicneolaíochta próiseála léasair femtosecond micrea-leictreonaic, gairis criostail fótónacha, gairis cumarsáide snáithíní optúla a bhfuil luas tarchuir faisnéise ard acu (1 tbit / s), micromachining, cuimhne optúil tríthoiseach nua, déantúsaíocht micrea-fheistí leighis agus bithinnealtóireacht cille teicneolaíocht agus mar sin de. Is féidir a thuar go dtiocfaidh teicneolaíocht micromachining léasair chun bheith ina hardteicneolaíocht sa 2ú haois 1 agus na buntáistí nach féidir léi a chur ar ais.
Conclusion
I ré na tionsclaíochta, tá gach tír ar domhan bródúil as meaisíní ar mhórscála a tháirgeadh; i ré na teicneolaíochta faisnéise, tá gach tír ardteicneolaíochta tiomanta do thaighde a dhéanamh ar mhicrea-ábhair agus do mhonarú meaisíní atá ag éirí níos beaga; agus i ré na nanaitheicneolaíochta, d’fhonn oiriúnú d’fhorbairt na cosanta náisiúnta, aeraspáis, míochaine agus Bithinnealtóireachta, is é micrea-phróiseáil an treo taighde is gníomhaí sa tionscal déantúsaíochta inniu. Is é ceann amháin go bhfuil leibhéal forbartha na teicneolaíochta micreicniceicniúla anois na caighdeáin chun neart cuimsitheach tíre a thomhas. Taispeánann teicneolaíocht micromachining léasair buntáistí níos mó agus níos mó uathúla i dteicneolaíocht micromachining agus tá ionchais fhorbartha leathan aici. Ní mór don tSín teicneolaíocht micromachining léasair a fhorbairt le cearta neamhspleácha maoine intleachtúla, d’fhonn áit a áitiú sa réimse ardteicneolaíochta amach anseo.