文/Todd E. Lizotte，BOLD Laser Automation

图 1： 中型（600mm×600mm）PTFE真空吸盘。

在精密制造领域，高效且可重复的加工工艺至关重要，特别是玻璃和硅基板的加工，对于精度要求极其严苛。因此，为实现高精度加工，加工件要严格对准，并且要保证高稳定性。聚四氟乙烯（PTFE），尤其是玻纤填充的 PTFE G400，已经成为激光加工支撑件不可或缺的材料。

PTFE及其特性

PTFE，俗称特氟龙，是一种含氟聚合物，其以优异的耐化学性、低摩擦系数和高温稳定性而著称。这些特性使得PTFE成为工业应用的理想选择（见图 1）。当PTFE用玻璃纤维、青铜、碳纤维或熔融二氧化硅等填料增强时，其机械强度和材料稳定性进一步增强。

玻纤填充的 PTFE的特性

玻纤填充的 PTFE G400 是一种特殊的复合材料。将玻璃纤维填入PTFE基体，能大大提高PTFE的强度和稳定性。由于其性能优异，因此特别适合在激光加工中用作玻璃和硅基材的支撑件。PTFE G400性能如下：

机械强度和稳定性：玻璃纤维的加入大大提高了材料的机械强度。这种增强可以确保材料能够支撑加工基材而不变形，并保持激光加工所需的精确对准。

耐高温：激光加工，特别是纳秒和皮秒激光加工，聚焦时会产生大量的热量。PTFE G400的耐高温特性确保其在超短脉冲激光加工时（平均功率和峰值功率中等条件下）保持稳定，不会降低性能。

化学惰性：PTFE 本身具有化学惰性，不会与基材或激光加工过程中产生的任何残留物发生反应。这一特性对于保持基材的完整性和清洁度至关重要。

摩擦系数低：PTFE G400的低摩擦系数允许待加工基材在其表面平稳移位和定位，从而最大限度地降低在设置和加工阶段损坏基材的风险。

增强可视性和对准性

PTFE 的突出特点之一是其亮白色外观。可使待加工基材与背景形成鲜明对比，从而大大提高机器视觉检测和对准阶段的可视性。在激光加工过程中，基材的精确对准至关重要，能够确保激光束在正确的位置和角度与材料相互作用。

PTFE提供的高对比度，使操作员能够快速、高效地实现精确的手动和自动机器视觉对准，减少设置时间，提高生产效率。图2为增强机器视觉对比度的转角卡盘，用以对准待加工基材的边沿。

图 2：与铝真空吸盘一起使用的转角卡盘（基材四角居中）。

纳秒和皮秒激光加工过程中的稳定性

纳秒和皮秒激光可以在极短的持续时间内产生高能量脉冲，可以精确地修饰（烧蚀）玻璃（硅）表面，并对周围材料的热损伤降至最低。但这些工艺在很大程度上依赖于支撑件对基材的稳定支撑。当 PTFE G400 用于夹具或真空吸盘时，其机械强度和耐热性可以确保待加工基材精确定位，从而保证贝塞尔光束的高精度、多结构加工。

PTFE填料的多功能性

PTFE G400 可与各种填料配合使用，以满足特定的应用要求：

碳纤维：碳纤维具有出色的机械强度和导电性，非常适合需要强力支撑和导电性的应用。

不同类型的玻璃（包括熔融石英）：可提高尺寸稳定性并降低热膨胀。熔融石英具有优异的抗热震性能，适合高温应用。

基于这些不同的填料，PTFE G400 就可以针对各种激光加工环境进行定制，以确保最佳的性能和耐用性（见图 3）。

图 3：用PTFE定制的球形底座，适用于薄且易碎的材料，并减少背面污染。

高效且可重复的激光加工

PTFE G400 结合了增强的可视性、精确的对准和稳定的支撑，对于玻璃和硅基材的高效且可重复性激光加工至关重要（见图 4）。工业制造要求大批量生产时质量和性能始终如一，因此可重复性是工业制造的关键因素。PTFE G400 可以确保每块基材都在相同的条件下进行加工，并将定位或对准的误差降至最低，从而达到可重复性加工的要求。加工条件的一致性可以提高生产率，减少浪费，达到节约成本和提高生产效率的目的。

图 4：大尺寸PTFE G400 激光真空吸盘（>1.2m×2.3m），适用于大尺寸薄玻璃片加工。

PTFE G400优异的性能，改变了玻璃和硅基材激光加工工艺：

● PTFE G400独特的性能，包括机械强度、耐高温性、化学惰性和低摩擦系数，使其成为纳秒和皮秒激光加工中基材支撑件的理想材料。

● PTFE G400亮白色外观提高了可视性，有助于基材的精确对准，这对于高效、可重复的激光加工至关重要。

● 青铜、碳纤维和不同类型的玻璃等各种填充物的出现，可以定制不同的PTFE复合材料，以满足特定的应用需求。

随着激光加工技术的不断进步，高性能材料为确保高精度、高质量和可重复性的激光加工，仍将发挥不可或缺的作用。