激光加工技术为现代化电子显示带来新形势
逛商场的时候,人们惊讶于各式各样的商品,它们的尺寸更小,但是却更加精致。笨重的显示器和背投式电视不再为人们所使用。取而代之的是越来越薄的液晶屏和等离子体显示器。另外,3G智能电话集成了各种功能,包括网络新闻、电子邮件、游戏、影片、歌曲、照相机,以及电话信息。事实是,工程创新使得许多不同的功能被集成到简洁的多层组件中。
在多层聚酰亚胺材料上进行合理的激光切割过程,也是利用类似的原则,但是必须仔细考虑每种多聚物的性质,并且很好地控制激光系统。很大程度上来说,大部分的有机材料在中红外线的光谱范围内吸收较强。这就是为什么CO2激光器运行在8 到11微米的范围内以及其它很广的功率范围内时,是加工多聚物材料最有用的激光器之一。从操作上来说,在多层次薄膜中,每一层都是非常薄的,通常是从小于5微米到75微米。根据每个薄层吸收效率的不同,激光能量可以部分地从一层透到另一层,导致整个结构被穿透。那么,我们如何有选择性地加工多层次的有机材料呢?解决方案包括:了解每个薄层的吸收系数,选择合适的激光系统以及对功率、脉冲情况和聚焦光学进行精确的控制,同时控制激光能量传输系统的运作。
当激光束聚焦于直径几十个微米或更小的目标物上时,材料上激光/材料相互作用很大程度上取决于材料对特定激光波长的吸收,激光的峰值功率密度和辐照的时间。光电或者光热作用引发一系列的化学键断裂,发生的时间顺序随着材料的不同而不同。吸收性能较小的材料需要更多的辐照时间,在这段时间内材料接受了所传导的热能,材料受压、熔化,之后,材料重新固化或者表面材料蒸发,或者在碳化之前燃烧。对于吸收性能较好的材料,材料的蒸发或者粒子的烧蚀会在很短的时间内发生。在极端的情形下,发生了爆炸性的相位改变和等离子体形成,形成了蒸发材料的冲击波。激光加工工艺,如激光切割、激光打标、激光打孔、激光焊接等过程,就是这些作用的体现。
对于多层材料的加工,最简单的方法就是选择一个激光波长,使该层在这个波长有最大的吸收率。一个典型的例子就是对用于柔性电路的薄层材料的微型过孔的盲打过程,该材料是由聚酰亚胺薄层结合铜箔制成的。因为聚酰亚胺薄层吸收9.4微米的CO2激光,而铜的反射系数很高,所以盲打的过程很容易实现,因为聚酰亚胺与铜的层与层之间的边界就成为了预定的接点。