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激光诱导的选择性微剥离
材料来源:英诺激光           录入时间:2024/10/15 15:20:07

英诺激光的激光产品组合涵盖多种脉冲激光器,本文将讲述纳秒及皮秒激光在材料剥离方面的应用案例,通过这些案例,读者可以了解英诺激光的激光剥离能力及其工作的质量。

英诺激光

英诺激光的激光产品组合涵盖多种脉冲激光器,包括DPSS调Q纳秒激光器、超短脉冲激光器和MOPA纳秒激光器,涵盖从红外到深紫外的不同波长,以及从纳秒、皮秒到飞秒的不同脉宽。

在2023年,英诺激光已有逾万台激光器投入在这些应用领域中,我们的激光器极大地提升了客户在消费电子、生物医疗、半导体等领域的能力和生产力。

激光剥离是什么?

剥离是许多应用中不可或缺的一环,它能够有效去除材料的外层,如电线的绝缘层或表面的涂层,暴露出底层材料。这个过程对于确保正确的电导性、提升后续涂层工艺中的附着力或在分析技术中实现精准测量至关重要。剥离通常是进一步加工或应用前的重要准备步骤,因此在电子、汽车等多个行业中,已成为一种基础性工艺技术,如表1所示。

表一:剥离的应用

激光选择性剥离不同于机械接触剥离,它是一种非接触式的过程,提供了一种清洁、精确且高效的方法来去除材料的特定层或区域。这使其在精度和控制至关重要的行业中,特别是对于薄基板和导线而言,成为一种有价值的工艺。

激光选择性剥离技术

由于其非接触性质,聚焦的激光束可以根据设计规格精确地引导到目标区域,以选择性去除表面涂层。这种灵活性使该工艺适用于各种尺寸、形状、厚度和材料类型的工件。

图一:基于涂层和基材对所用激光的透明度的典型激光剥离机制示意图。

如前所述,激光选择性剥离的本质在于完全去除涂层,同时保持基材的完整性。因此,在这个过程中,激光源的选择至关重要。

表二:典型应用的激光器

英诺激光器

英诺激光的短脉冲FORMULA高功率紫外纳秒激光器提供了一种经济高效的解决方案,能够选择性地去除聚合物涂层,同时对周围区域和底层基材的损伤减到最小。

图2:FORMULA简介及曲线图

当客户要求剥离过程不损害周围和底层基材时,超快激光器是更合适的选择。英诺激光拥有紫外皮秒AMT系列激光器和绿光飞秒AOFEMTO系列等超快激光器。

图3:上图为皮秒简介及曲线图;下图为飞秒简介及曲线图

英诺激光的激光选择性剥离案例

英诺激光与众多客户在柔性印刷、硅光伏(Si-PV)、介入导管和细铜线剥离应用上进行了合作。本章将展示激光剥离的实际应用案例,通过这些案例,大家可以了解英诺激光的激光剥离能力及其工作质量。

在本节中,我们将介绍一些与工业合作伙伴成功完成的激光剥离项目。

剥离Si-PV上的透明氧化物涂层

此工艺的目的是去除氧化物抗反射(AR)涂层,以开辟电子连接的窗口。质量要求是窄通道,边缘锋利,且基于晶体硅表面没有熔化。英诺激光的专利皮秒ps-1064nm激光剥离技术成功实现了AR涂层的无损去除。该工艺的机制涉及入射光束与从硅表面反射的光束的干涉,从而去除氧化层而不损害硅表面。

图4:ps-1064nm激光剥离的通道的光学显微镜图像

剥离柔性不锈钢网掩模上的聚酰亚胺覆盖层

此过程对于大尺寸应用的选择性微筛网印刷起到很重要的作用。必须确保在剥离聚酰亚胺覆盖层后没有残留聚合物,并且周围聚酰亚胺(PI)和底层金属编织网没有损伤。如果未能达到这些标准,可能会导致严重的印刷质量问题。英诺激光与行业客户密切合作,分别使用ns-355nm、ps-355nm和fs-515nm激光进行了广泛测试。经过客户评估,确定ps-355nm和fs-515nm剥离方法符合所需的质量标准。

图像五展示了干净的剥离过程,未在SUS编织网和PI层边缘观察到碎屑或熔化现象。

图5:ps-UV(355nm)激光选择性去除嵌入柔性PI/SUS片材中的不锈钢(SUS)编织网上的聚酰亚胺层的光学显微镜图像

剥离玻璃板上的黑色油墨涂层

黑色油墨可应用于玻璃显示屏的各种用途,例如边框、标签、装饰元素等。激光剥离玻璃显示屏上的黑色油墨是一种精确且高效的方法,尤其适用于复杂或精细的设计。其机制非常简单,即激光加热并气化油墨,将其分解成气体并使玻璃表面保持清洁。因为黑色对几乎所有波长的高吸收率,使用ns-1064nm和ns-532nm激光较为经济高效。

图6:剥离玻璃显示屏上黑色油墨涂层

剥离金属线上的聚合物包覆层

对于直径为毫米级或更小的细线而言,激光线缆剥离比机械工艺相比更为高效。与平面剥离不同,线缆剥离可能涉及多个激光束从两个或三个方向照射静态线缆,或旋转线缆以使其暴露于聚焦的静态激光束中,如图7所示。剥离细金属线上聚合物涂层时,根据质量要求和预算,使用ns-UV激光或ps/fs-GR/UV激光可以最大程度地减少热效应。

图7:激光剥离金属电线聚合物包覆层的示意图

其他典型激光剥离案例

SUS编织线中剥离聚合物包覆层

图8显示了分别使用ns-355nm和fs-515nm激光从SUS编织线中剥离聚合物包覆层的实例,展示了使用fs-515nm激光实现的干净且无损伤的剥离过程。

图8:使用ns-355nm和fs-515nm激光剥离不锈钢编织电线聚合物后的光学显微图像

铜线上剥离聚合物包覆层

图9展示了使用ns-355nm和fs-515nm激光从铜线上剥离聚合物包覆层的另一个实例。图像显示了烧蚀后的铜线表面光滑,尤其是fs-515nm激光在边缘处实现了特别干净的剥离效果。

图9:使用ns-355nm和fs-515nm激光剥离铜线聚合物后的光学显微图像

从技术角度来看,fs-515nm激光在电线剥离方面比ns-355nm激光表现出更高的优越性,且能完成某些特定的应用。然而,在综合成本因素方面,ns-355nm激光则更具性价比,使用频率较为普遍。

来源:英诺激光

 

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