ข้อดีของเลเซอร์เฟมโตวินาทีในการตัดเฉือนรูขนาดเล็ก-สำหรับวาล์วแก๊ส/ของเหลว

ในปัจจุบัน ในด้านต่างๆ เช่น เซมิคอนดักเตอร์ การบินและอวกาศ และเครื่องมือทดสอบระดับสูง- จำเป็นต้องมีการควบคุมก๊าซหรือของเหลวอย่างแม่นยำบ่อยครั้ง คุณภาพของการตัดเฉือนรูขนาดเล็ก-ในระบบควบคุมการไหลเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดความแม่นยำในการไหล รวมถึงความน่าเชื่อถือและความเสถียรของระบบ

ในฐานะเทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่ล้ำสมัย- เลเซอร์เฟมโตวินาทีมีบทบาทสำคัญในการสร้างรู-ระดับไมโคร-ระดับไมครอน เนื่องจากมีข้อได้เปรียบในด้านความแม่นยำสูง ความกลมสูง และคุณภาพที่เหนือกว่า สิ่งเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบในการใช้งานที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดเฉือนส่วนประกอบต่างๆ เช่น วาล์วควบคุมการไหล

วาล์วเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมก๊าซหรือของเหลว สามารถจำกัดการผ่านของก๊าซหรือของเหลว และยังสามารถควบคุมหรือควบคุมทิศทาง ความดัน และอัตราการไหลของของไหลได้อีกด้วย

ในอุตสาหกรรมการแพทย์และเซมิคอนดักเตอร์ ข้อกำหนดสำหรับการควบคุมการไหลมีความเข้มงวดอย่างยิ่ง รูขนาดเล็ก-ในวาล์วเหล่านี้มักจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางในระดับไมครอน ด้วยเหตุนี้ จำเป็นต้องมีมาตรฐานระดับสูงเป็นพิเศษในด้านคุณภาพและความสม่ำเสมอของการตัดเฉือน เพื่อให้ได้อัตราการไหลที่แม่นยำและเสถียร

ประสิทธิภาพของ Femtosecond Laser ในการตัดเฉือนรูขนาดเล็ก-ขนาด 100μm

ลองนึกภาพว่าเมื่อก๊าซหรือของเหลวผ่านรูขนาดเล็ก- จะเกิดความแตกต่างของแรงดันเฉพาะที่ การควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสงที่แม่นยำช่วยให้สามารถรักษาอัตราการไหลของของไหลให้อยู่ในช่วงที่กำหนด หรือทำให้เกิดความแตกต่างของแรงดันที่มีนัยสำคัญ

ยกตัวอย่างอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ หัวฝักบัวถือได้ว่าเป็นวาล์วของเหลวชนิดหนึ่ง รูขนาดเล็ก-ของพวกมันมีความสำคัญอย่างยิ่งในการควบคุมความเสถียรของกระบวนการ เนื่องจากก๊าซจะไหลผ่านรูไมโคร-จำนวนหลายพันรูในฝักบัวอย่างสม่ำเสมอ จากนั้นจึงฉีดพ่นหรือเกาะตัวกันบนพื้นผิวแผ่นเวเฟอร์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง คุณภาพของการตัดเฉือนรูขนาดเล็ก-จะกำหนดตัวชี้วัดหลักสำหรับอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำโดยตรง เช่น อัตราการไหลของของไหล ความแม่นยำและความเสถียรของการควบคุมแรงดัน และความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการ

ในเวลาเดียวกัน สิ่งนี้ยังนำเสนอความท้าทายสำหรับการตัดเฉือนรูขนาดเล็ก-ด้วย

1. รูไมโคร-รู:

ต้องใช้รูรับแสงระดับไมครอน- โดยที่ 20-500μm ถือเป็นเรื่องปกติ นอกจากนี้ เนื่องจากความแม่นยำและความต้องการในการผลิตยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง อุตสาหกรรมจึงกำลังก้าวไปสู่การตอบสนองความต้องการรูรับแสงที่ 5-10μm และแม้กระทั่ง 2-5μm

ประสิทธิภาพของ Femtosecond Laser ในการตัดเฉือนรูขนาดไมโคร- 3μm

2. ความแม่นยำมิติ:

รูขนาดเล็ก-ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำของขนาดที่เข้มงวด โดยทั่วไปจะอยู่ที่ระดับ 1–5 μm ในการใช้งานที่มีความต้องการมากขึ้น จำเป็นต้องมีความแม่นยำภายใน ±0.5 μm เพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำและความสม่ำเสมอของการควบคุมการไหล

ประสิทธิภาพของ Femtosecond Laser ในการตัดเฉือนรูแบบอาร์เรย์ขนาดไมโคร- 10μm

3. ความหยาบของผนังด้านในรูขนาดเล็ก-:

ผนังของรูจะต้องเรียบ โดยมีค่า Ra อยู่ภายใน 0.4 μm (ยิ่งต่ำยิ่งดี) นอกจากนี้ ผนังของหลุมจะต้องปราศจากข้อบกพร่อง เช่น รอยแตกขนาดเล็ก- และชั้นที่หล่อใหม่ เนื่องจากแม้แต่ข้อบกพร่องที่เล็กที่สุดก็สามารถส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการควบคุมของไหลและความเสถียรของกระบวนการผลิตได้

ประสิทธิภาพของเฟมโตวินาทีเลเซอร์ในการผลิตรูขนาดไมโคร-

4. ความสม่ำเสมอของรูไมโคร-:

ในระบบควบคุมของไหลที่มีความแม่นยำ การรับประกันคุณภาพของรูขนาดเล็ก-เพียงรูเดียวนั้นไม่เพียงพอ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ารูขนาดเล็ก-ทั้งหมดมีความสอดคล้องกันภายในส่วนประกอบเดียวหรือทั่วทั้งชุดผลิตภัณฑ์ ด้วยเหตุนี้ จึงมีความต้องการที่สูงมากต่อความเสถียรของกระบวนการและอุปกรณ์ในการเจาะรูขนาดเล็ก-

เลเซอร์เฟมโตวินาทีประกอบด้วยแนวคิดพื้นฐานสองประการ: เฟมโตวินาทีและเลเซอร์

femtosecond เป็นแนวคิดเกี่ยวกับเวลา เช่นเดียวกับนาทีและวินาทีที่เราใช้กันทั่วไป หากมองให้เข้าใจตรงกัน 1 วินาทีเท่ากับ 1,000 ล้านล้านเฟมโตวินาที จากนี้ จะเห็นได้ชัดว่าเฟมโตวินาทีเป็นหน่วยเวลาที่สั้นมาก

เลเซอร์ ซึ่งย่อมาจาก Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation เป็นที่รู้จักในชื่อ "มีดที่เร็วที่สุด" "ไม้บรรทัดที่แม่นยำที่สุด" และ "แสงที่สว่างที่สุด"

ดังนั้น เมื่อหน่วยเวลาที่สั้นมากของ "เฟมโตวินาที" รวมกับคุณลักษณะความหนาแน่นของพลังงานที่สูงมากของ "เลเซอร์" จะทำให้เกิดคุณสมบัติมหัศจรรย์: ความเร็วพัลส์ที่เร็วเป็นพิเศษ-ส่งผลให้เกิดการประมวลผลแบบเย็น ในขณะที่กำลังสูงสุดที่สูงมากทำให้สามารถตัดเฉือนวัสดุใดๆ ได้

ประสิทธิภาพของเฟมโตวินาทีเลเซอร์ในออริฟิสจำกัดการไหลของเครื่องจักรบนฟิล์มโพลีอิไมด์

คุณลักษณะเหล่านี้มีข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับการเจาะรูขนาดเล็ก- โดยเฉพาะดังต่อไปนี้:

1. เส้นผ่านศูนย์กลางรูไมโคร-ที่ควบคุมได้:

เลเซอร์เฟมโตวินาทีเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการผลิตระดับไมโคร-นาโนในระดับไมครอน สามารถทำการเจาะรูขนาดเล็ก-ที่มีขนาด 2μm ขึ้นไป โดยสามารถควบคุมทั้งเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสงและเทเปอร์ได้อย่างเต็มที่

2. ความแม่นยำของรูรับแสงสูง:

เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงของเลเซอร์เฟมโตวินาทีมีค่าเพียงไม่กี่ไมครอนถึงประมาณสิบไมครอน และพื้นที่การกำจัดวัสดุต่อพัลส์มีขนาดเล็ก ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้มั่นใจได้ว่าความแม่นยำในการตัดเฉือนสำหรับรูรับแสงขนาดเล็ก- สามารถเข้าถึงได้ภายใน ±1μm นอกจากนี้ หากอุปกรณ์เลเซอร์ femtosecond มีเสถียรภาพเพียงพอ ก็รับประกันได้ว่าอาร์เรย์ของรูขนาดเล็กหลายหมื่นรู- จะรักษาระดับความแม่นยำที่สูงมากไว้ได้

3. การปรับตัวของวัสดุในวงกว้าง:

ด้วยการใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะเฉพาะของกำลังสูงสุด-ที่สูงเป็นพิเศษ การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์แบบเฟมโตวินาทีจึงสามารถประมวลผลวัสดุแทบทุกชนิด ซึ่งรวมถึงโลหะผสมแข็ง เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม โลหะผสมไทเทเนียม โลหะผสมนิกเกิล-ไทเทเนียม และโลหะผสมทังสเตน-โมลิบดีนัม ตลอดจนวัสดุที่ไม่ใช่-โลหะ เช่น เซรามิก ซิลิคอน แก้ว และ PI (โพลิอิไมด์)

4. ผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด:

ความกว้างพัลส์ของเลเซอร์เฟมโตวินาทีมีขนาดเล็กมากที่ระดับเฟมโตวินาที ซึ่งเล็กกว่าสเกลพิโควินาทีที่จำเป็นสำหรับการถ่ายเทความร้อนของวัสดุมาก ดังนั้นจึงบรรลุการกำจัดวัสดุที่แม่นยำและเฉพาะจุดก่อนที่ความร้อนจะกระจายไปยังวัสดุโดยรอบ วิธีนี้จะหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพหรือทางเคมีของวัสดุที่อยู่ติดกัน ทำให้เกิด "กระบวนการเย็น" ที่มีผลกระทบต่อความร้อนน้อยที่สุด ส่งผลให้ไม่มีชั้นที่หล่อขึ้นใหม่และไม่มีรอยแตกขนาดเล็ก-

5. อัตราส่วนภาพสูง:

ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้น รูวาล์วขนาดเล็ก-บางอันจำเป็นต้องมีอัตราส่วนกว้างยาว (ความลึก-ถึง-อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลาง) มากกว่า 10:1 โดยบางการใช้งานมุ่งเป้าไปที่ 12:1 หรือแม้แต่ 15:1 แม้ว่าวิธีการตัดเฉือนแบบดั้งเดิมบางวิธีอาจบรรลุเป้าหมายนี้ด้วยรูรับแสงที่กว้างกว่า แต่ก็ไม่สามารถทำได้โดยสิ้นเชิงเมื่อต้องรับมือกับรูรับแสงที่อยู่ในช่วงต่ำกว่า-มิลลิเมตร (หลายร้อยไมครอน) รวมกับความต้องการความแม่นยำสูง อย่างไรก็ตาม เลเซอร์เฟมโตวินาทีช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะได้ทั้งความแม่นยำสูงและอัตราส่วนภาพสูงไปพร้อมๆ กัน

6. สามารถแปรรูปได้สำหรับรูปทรงที่แตกต่างกัน:

แผ่นรูไมโคร-ของวาล์วแบบธรรมดามักเป็นวัสดุแบน ซึ่งสามารถแปรรูปได้โดยใช้อุปกรณ์ 3- แกนมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม วาล์วบางตัวทำจากวัสดุที่เป็นท่อหรือมีชิ้นงานที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ ในกรณีเหล่านี้ อุปกรณ์ 3 แกนทั่วไปประสบปัญหาในการตอบสนองข้อกำหนดด้านการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ ระบบเลเซอร์ Femtosecond สามารถติดตั้งด้วยการกำหนดค่าแบบ 5 แกน ซึ่งช่วยให้สามารถเจาะรูขนาดเล็กสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างและรูปแบบต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย

เครื่องตัดและเจาะด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูง-ระดับไมโคร

ข้อกำหนดด้านการตัดเฉือนสำหรับวาล์วในด้านต่างๆ เช่น เซมิคอนดักเตอร์ ถือเป็นจุดสุดยอดของเทคโนโลยีการควบคุมของไหลระดับไฮเอนด์- มาตรฐานการออกแบบและการผลิตจะกำหนดผลผลิตและความน่าเชื่อถือของกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์โดยตรง ด้วยเหตุนี้ การทำความเข้าใจข้อดีและคุณลักษณะของการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ femtosecond จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านการตัดเฉือนรูขนาดเล็ก-สำหรับวาล์วเซมิคอนดักเตอร์

เราเชื่อว่าเมื่อมีผู้เชี่ยวชาญมากขึ้นมาทำความเข้าใจและใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ femtosecond สำหรับการตัดเฉือนรูวาล์วขนาดเล็ก- ก็จะขับเคลื่อนการพัฒนาและนวัตกรรมของเทคโนโลยีควบคุมของเหลวในประเทศต่อไป