Что такое лазерные технологии

ЛА́ЗЕРНАЯ ТЕХНОЛО́ГИЯ

ЛА́ЗЕРНАЯ ТЕХНОЛО́ГИЯ, спо­соб воз­дей­ст­вия ла­зер­ным из­лу­че­ни­ем на объ­ект (ве­ще­ст­во, ма­те­ри­ал, из­де­лие) с це­лью тре­буе­мо­го из­ме­не­ния его па­ра­мет­ров и свойств или для по­лу­че­ния и пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции. Толч­ком к раз­ви­тию Л. т. по­слу­жи­ло соз­да­ние пер­вых ла­зе­ров в нач. 1960-х гг. Вы­со­кая плот­ность энер­гии и мощ­ность ла­зер­ных пуч­ков, а так­же мо­но­хро­ма­тич­ность, ко­ге­рент­ность, на­прав­лен­ность ла­зер­но­го из­лу­че­ния и воз­мож­ность его фо­ку­си­ров­ки в пят­но ма­ло­го раз­ме­ра (ла­зер­ный луч) спо­соб­ство­ва­ли ис­поль­зо­ва­нию Л. т. в разл. об­лас­тях нау­ки и тех­ни­ки. С по­яв­ле­ни­ем в 1980-х гг. пром. ла­зе­ров с вы­со­ки­ми зна­че­ния­ми мощ­но­сти и плот­но­сти энер­гии ла­зер­но­го лу­ча ста­ло воз­мож­ным при­ме­не­ние Л. т. для тер­мич. тех­но­ло­гич. опе­ра­ций в ма­ши­но­строе­нии, элек­трон­ной пром-сти и др. В Л. т. при­ме­ня­ют­ся твер­до­тель­ные (напр., на ит­трий-алю­ми­ние­вом гра­на­те и стек­ле с не­оди­мом) и га­зо­вые (на ди­ок­си­де уг­ле­ро­да, мо­ле­ку­лах азо­та) ла­зе­ры со ср. мощ­но­стью от еди­ниц до не­сколь­ких со­тен ватт, ра­бо­таю­щие в им­пульс­ном, им­пульс­но-пе­рио­ди­че­ском и не­пре­рыв­ном ре­жи­мах. На­уч. ос­но­вы Л. т. ба­зи­ру­ют­ся на свой­ст­вах ла­зер­но­го из­лу­че­ния, за­ко­нах пре­лом­ле­ния, по­гло­ще­ния и от­ра­же­ния све­та, а так­же за­ко­нах, со­глас­но ко­то­рым про­те­ка­ют тех­но­ло­гич. про­цес­сы в ка­ж­дой кон­крет­ной об­лас­ти. Напр., в тех­но­ло­ги­ях ла­зер­ной свар­ки и рез­ки на­ря­ду с оп­тич. за­ко­на­ми важ­ную роль игра­ют за­ко­ны те­п­ло­про­вод­но­сти, га­зо- и гид­ро­ди­на­ми­ки; в ин­фор­ма­ци­он­ных Л. т. – за­ко­ны рас­сея­ния, ин­тер­фе­рен­ции и ди­фрак­ции све­та.

Лазерные технологии

технологии лазерной обработки материалов (резка, сварка, наплавка, скрайбирование и др.).

Поделиться

• Telegram
• Whatsapp
• Вконтакте
• Одноклассники
• Email

Научные статьи на тему «Лазерные технологии»

История применения лазерной техники в дизайне

История использования лазеров за рубежом Первым использованием лазерной технологии в рамках дизайна было.
Технологии, которые использовались в шоу с лазерами Изначально лазерные эффекты формировались при помощи.
В основе технологии сканирования также лежит лазер.
Однако использовали лазерную технологию не для искусства, а в научных целях.
Данная технология позволила создавать очередность кадров.

Автор Инна Валерьевна Леухина
Источник Справочник
Категория Дизайн
Статья от экспертов

Будущее за лазерными технологиями

Источник Проблемы стоматологии
Научный журнал

Лазерные технологии

Лазерные технологии применяются во многих отраслях промышленности.
Применение лазерных технологий Лазерные технологии широко применяется во многих отраслях.
Лазерные технологии активно используются для обработки металлов.
Лазерные технологии нашли применении и в локации и связи.
Лазерные технологии применяются в авиации.

Автор Сергей Сергеевич Соев
Источник Справочник
Категория Концепция современного естествознания
Статья от экспертов

Лазерные технологии в деревообработке

Processing of wood materials by means of laser technologies. The potential of the semiconductor lasers in the processing technologies of wood materials. Review article.

Автор(ы) Пеньков И.В.
Шевляков А.А.
Источник Актуальные проблемы лесного комплекса
Научный журнал

Еще термины по предмету «Приборостроение и оптотехника»

Максимально допустимое напряжение (ФЭПП)

максимальное значение постоянного напряжения, приложенного к ФЭПП, при котором отклонение его параметров от номинальных значений не превышает указанных пределов при длительной его работе.

Неравномерность чувствительности (ФЭПП) по фоточувствительному элементу

разность наибольшего и наименьшего значений чувствительности ФЭПП, измеренной при перемещении в пределах ФЧЭ оптического зонда с заданным спектральным распределением излучения и диаметром, отнесенная к среднему значению чувствительности.

Плотность энергии импульса [energy density ]

часть энергии пучка (мощность, интегрированная по времени) в положении z, падающая на площадь в положении , деленная на площадь в пределе; плотность энергии физически эквивалентна лучевой экспозиции; обе величины измеряют в джоулях на квадратный метр, Дж·м; плотность энергии, как правило, используют для описания распределения излучения в пучке; лучевую экспозицию используют для описания распределения излучения, падающего на поверхность.

• Лазерная технология
• Гибридные лазерные технологии
• Лазерно-оптические технологии
• Технологии
• Технология
• Лазерная локация
• Лазерный нагрев
• Лазерная обработка
• Лазерная резка
• Лазерное упрочнение
• Дальномер лазерный
• Лазерная медицина
• Лазерная спектроскопия
• Лазерная накачка
• Лазерное вещество
• Лазерное излучение
• Лазерный диод
• Лазерный затвор
• Лазерный переход
• Лазерная пайка

Повышай знания с онлайн-тренажером от Автор24!

1. Напиши термин
2. Выбери определение из предложенных или загрузи свое
3. Тренажер от Автор24 поможет тебе выучить термины с помощью удобных и приятных карточек

Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot

Подписаться через qr-код

Telegram Bot

• Научные статьи
• Лекторий
• Методические указания
• Справочник терминов
• Статьи от экспертов

• Отзывы об Автор24
• Последние статьи
• Помощь эксперта
• Справочник рефератов
• Нейросеть для решения задач
• Нейросеть для написания реферата
• Поиск репетитора

• Для правообладателей
• Работа для преподавателей
• Работа для репетиторов
• Партнерская программа
• Реклама на сайте

Возможность создать свои термины в разработке

Еще чуть-чуть и ты сможешь писать определения на платформе Автор24. Укажи почту и мы пришлем уведомление с обновлением ☺️

Включи камеру на своем телефоне и наведи на Qr-код.
Кампус Хаб бот откроется на устройстве

Привет! Рады, что термин оказался полезен ��

Для копирования текста подпишись на Telegram bot. Удобный поиск по учебным материалам в твоем телефоне

лазерные технологии

совокупность способов обработки, изменения состояния, свойств и формы материала и полуфабриката, осуществляемых посредством лазерного излучения. В большинстве процессов лазерных технологий используется термическое действие лазерного луча, вызываемое поглощением энергии светового потока в обрабатываемом материале. Эффективность лазерных технологий обусловлена высокой плотностью потока энергии лазерного излучения в зоне обработки, возможностью фокусировки излучения с помощью оптических систем в световой пучок (луч) диаметром в сотые доли микрон, возможностью ведения технологических процессов в любой прозрачной среде (в вакууме, газе, жидкости, твёрдом теле), малой зоной прогрева, обеспечиваемой кратковременным воздействием излучения, а также возможностью бесконтактной подачи энергии к зоне обработки в замкнутом объёме через прозрачные стенки или специальные окна в непрозрачной оболочке.

Благодаря этим особенностям лазерное излучение широко используется в технологии машинного производства, при изготовлении электронных приборов и приборов точной механики, в медицинской практике и научных исследованиях. Посредством лазерного излучения осуществляют сварку, резку, сверление отверстий, термическую обработку и многие другие технологические операции. Лазерной сваркой, напр., соединяют металлы и сплавы с сильно отличающимися свойствами (нержавеющая сталь, никель, молибден, ковар и др.), материалы с высокой теплопроводностью (медь, серебро, алюминий и их сплавы), материалы, плохо поддающиеся сварке другими способами (вольфрам, ниобий). Лазерным лучом можно сверлить отверстия в любом материале. Наиболее эффективно применение лазера для сверления труднообрабатываемых материалов (алмаз, рубин, керамика и др.), для получения отверстий диаметром меньше 100 мкм в металлах, сверления под углом к поверхности. С помощью лазера можно также резать практически любые материалы. При резании в импульсном режиме непрерывный рез получается в результате слияния следующих друг за другом отверстий. При резании в непрерывном режиме в рабочую зону обычно подаётся струя воздуха или иного газа для охлаждения краёв разрезаемого материала (дерева, бумаги и т. п.), либо для эффективного удаления (выдувания) расплавленного материала из реза (в металле, стекле, керамике), либо для ускорения процесса за счёт дополнительного тепла, выделяющегося при экзотермическом окислении разрезаемых металлов (железо, малоуглеродистые стали, титан). Лазерное излучение благодаря особенностям его термического воздействия на биоткани широко используется при хирургических операциях и терапевтическом лечении. Лазеры применяют также в диагностике и дефектоскопии, в звуко – и видеозаписи, в дальнометрии, светотехнике и т. д.

Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн . 2006 .

• лазерная сварка
• лазерный проигрыватель

Лазерное управляемое термораскалывание

Ла́зерное управля́емое те́рмораска́лывание (ЛУТ), технология размерной резки хрупких неметаллических материалов под действием термоупругих напряжений, возникающих в результате нагрева линии реза лазерным излучением с последующим охлаждением зоны нагрева хладагентом . При облучении поверхности хрупкого материала лазерным излучением с длиной волны , для которой материал является непрозрачным, часть энергии отражается от границы воздух – материал, а остальная часть поглощается и выделяется в виде тепловой энергии в приповерхностном слое материала. При облучении поверхности непрозрачного хрупкого материала лазерным излучением во внешних его слоях возникают значительные напряжения сжатия, которые, однако, к разрушению не приводят. При выходе нагретого участка из зоны воздействия лазерного излучения начинается охлаждение поверхностных слоёв материала. При подаче хладагента вслед за лазерным пучком происходит резкое локальное охлаждение поверхности материала по линии реза. Создаваемый градиент температур обусловливает возникновение в поверхностных слоях материала напряжений растяжения, превышающих предел прочности материала, которые приводят к образованию микротрещины, проникающей вглубь материала на глубину до внутренних прогретых слоев, испытывающих напряжения сжатия. Таким образом, в материале на границе зон нагрева и охлаждения, т. е. в месте максимального градиента температур «нагрев – охлаждение», образуется микротрещина, глубина которой определяется распределением термоупругих напряжений, зависящим от целого ряда факторов.

История метода ЛУТ

Первые работы, посвященные описанию новой технологии размерной резки методом ЛУТ, появились в конце 1970-х гг. (авторское свидетельство СССР № 708 686, приоритет от 17.8.1977) и имели ограничения к широкому доступу. В 1990 г. работа по созданию и внедрению высокоэффективного процесса обработки стекла на основе новых способов лазерной резки, а именно метода ЛУТ, была удостоена премии Совета Министров СССР в области науки и техники. Открытое патентование метода ЛУТ в 1992 г. в России (патент РФ № 2 024 441, приоритет от 2.4.1992) и за рубежом (Международная заявка WO9 320 015, приоритет 14.10.1993) российским исследователем, профессором В. С. Кондратенко , можно считать началом широкого развития и международного внедрения ЛУТ.

Доля использования таких хрупких материалов, как стекло , сапфир , керамика , кварц , полупроводниковые материалы , в том числе кремний , резко возрастает практически во всех отраслях производства. Также резко растет номенклатура изделий, использующих указанные выше материалы. К ним относятся изделия остекления транспортных средств, стеклянные изделия архитектурного применения ( строительное стекло ), подложки твердотельных полупроводниковых приборов , изделия оптики и оптоэлектроники . Существующие традиционные технологии и оборудование обработки перечисленных хрупких неметаллических материалов практически исчерпали свои возможности и требуют качественного изменения.

Традиционные технологических процессы обработки указанных материалов характеризуются большим количеством трудоёмких ручных операций, низким процентом выхода годных изделий. Обработка прецизионных изделий из хрупких неметаллических материалов основана на операциях резки твердосплавным или алмазным инструментом, шлифования и доводки кромок алмазно-абразивным инструментом, а в ряде случаев механического или огневого полирования кромок.

В этих условиях актуальна задача поиска и разработки новых эффективных методов обработки хрупких материалов, которые должны удовлетворять постоянно растущим требованиям к качеству, конструкционным и эксплуатационным параметрам прецизионных изделий из стекла и других хрупких неметаллических материалов, а также обеспечивать массовость и всевозрастающую номенклатуру их выпуска.

За работу «Разработка и промышленное внедрение новых высокоэффективных технологий и оборудования для обработки стекла и других хрупких неметаллических материалов» коллективу под руководством В. С. Кондратенко была присуждена премия Правительства РФ в области науки и техники 2005 г. В 2014 г. Всемирная организация интеллектуальной собственности (World Intellectual Property Organization) наградила автора метода ЛУТ В. С. Кондратенко золотой медалью и дипломом лауреата премии «Лучший изобретатель», а в 2018 г. Международная федерация изобретательских ассоциаций ( International Federation of Inventors Associations ) – золотой медалью «За лучшее изобретение» .

Базовая технологическая схема метода ЛУТ

Схема образования микротрещины при ЛУТ приведена на рис. 1. При нагреве лазерным эллиптическим пучком 1, фокусируемым с помощью сферическо-цилиндрического объектива 3, поверхности хрупкого материала 2, непрозрачного для используемой длины волны лазерного излучения, в зоне нагрева в поверхностных слоях возникают напряжения сжатия Q_сжат.. Рис. 1. Схема процесса ЛУТ. Рис. 1. Схема процесса ЛУТ. При подаче с помощью форсунки 4 хладагента 5 (воздушно-водяной аэрозоли ) вслед за лазерным пучком происходит резкое локальное охлаждение поверхности материала по линии реза. Создаваемый градиент температур обусловливает возникновение в поверхностных слоях материала напряжений растяжения Q_рас., превышающих при определенных условиях предел прочности материала, что приводит к образованию микротрещины 6.

Несмотря на кажущуюся простоту физической модели метода ЛУТ, для управления технологическими параметрами процесса ЛУТ необходимо учитывать взаимосвязь между большим количеством влияющих друг на друга факторов. Первостепенное значение для процесса ЛУТ имеют 5 факторов.

1. Свойства и характеристики раскалываемого материала:

• механические – хрупкость, прочность , состояние поверхности (шероховатость и поверхностные напряжения);
• теплофизические – коэффициент линейного термического расширения , температура плавления , теплоёмкость , температуропроводность , термостойкость;

• оптические – коэффициенты поглощения , пропускания и отражения .

2. Параметры лазерного излучения:

• длина волны ;
• модовая структура;
• поляризация излучения ;
• импульсно-периодические свойства;
• мощность и плотность мощности;
• форма и размеры пучка излучения на поверхности материала.

3. Параметры хладагента:

• теплофизические свойства, в том числе теплоёмкость, удельная теплота парообразования, температура кипения ;
• количество хладагента и интенсивность его подачи;
• форма и размеры потока хладагента на поверхности материала.

4. Применяемое дополнительное воздействие на раскалываемый материал:

• создание первичного концентратора напряжений;
• тепловое воздействие на материал (нагрев, охлаждение);
• воздействие акустических волн .

5. Скорость относительного перемещения раскалываемого материала и лазерного пучка с хладагентом.

Для оптимизации режимов ЛУТ для различных материалов необходимо установить и исследовать взаимосвязь между указанными выше основными параметрами, характеризующими этот процесс.

Критерии и условия для реализации метода ЛУТ

На основании многочисленных теоретических и экспериментальных исследований и с учетом многолетнего практического опыта сформулированы основные критерии и условия для реализации метода ЛУТ для различных хрупких неметаллических материалов.

1. Нагрев разделяемого материала лазерным излучением должен быть поверхностным.

Другими словами, для каждого типа материала исходя из его оптических свойств следует выбирать длину волны лазерного излучения, для которой материал непрозрачен и излучение должно поглощаться в тонком поверхностном слое материала. Например, для стекла, основных типов керамики, сапфира и кварца – это излучение СО₂-лазера с длиной волны излучения 10,6 мкм, которое поглощается в перечисленных материалах в тонком поверхностном слое порядка длины волны излучения. Для резки методом ЛУТ таких полупроводниковых материалов, как кремний и арсенид галлия , используется излучение полупроводникового лазера с длиной волны 808 нм.

2. Максимальная температура нагрева поверхности разделяемого материала не должна превышать температуры его плавления или размягчения .

Это означает, что при нагреве поверхности материала возникающие термоупругие напряжения не должны превысить границу пластичных деформаций.

3. Должен иметься или искусственно создаваться служащий началом развития разделяющей трещины первоначальный концентратор напряжений в виде короткой царапины или иного дефекта на поверхности либо на некоторой глубине материала по линии разделения.

4. Должен быть создан локальный градиент температур, обеспечивающий появление напряжений растяжения, превышающих предел прочности материала, и образование разделяющей микротрещины; для этого на поверхность материала в зону нагрева вслед за лазерным пучком подаётся хладагент.

Перечисленные четыре основных критерия обязательны для обеспечения условий образования разделяющей микротрещины, т. е. для реализации процесса ЛУТ.

При соответствующем соотношении между указанными выше параметрами процесса разработаны следующие разновидности процесса ЛУТ:

• получение микротрещины, проникающей на заданную глубину под заданным углом к поверхности материала, в том числе получение сквозной трещины;
• лазерное параллельное термораскалывание , т. е. образование трещины в объёме материала на заданной глубине, распространяющейся параллельно поверхности материала, без повреждения самой поверхности материала;
• одновременное образование двух взаимно перпендикулярных трещин: перпендикулярной и параллельной поверхности материала;
• образование канавок на поверхности материала заданной глубины и ширины на заданном расстоянии друг от друга;
• лазерное притупление острых кромок изделий не за счёт оплавления, а за счёт отделения части материала под действием термоупругих напряжений.

Метод ЛУТ применим для резки следующих хрупких неметаллических материалов:

• любые типы стекла, включая кварцевое стекло;
• сапфир;
• любые типы керамики;
• полупроводниковые материалы: кремний, арсенид галлия и др.

На рис. 2 приведены сравнительные результаты резки одинаковых образцов стекла толщиной 0,4 мм по линиям реза свободной формы методом ЛУТ (рис. 2а) и резки с помощью пикосекундного лазера (рис. 2б). Метод ЛУТ продемонстрировал пятикратное преимущество по скорости резки (350 мм/с против 70 мм/с) и значительное повышение качества кромки стекла, а именно: уменьшение шероховатости поверхности в 240 раз (с Ra = 1,2 мкм при резке пикосекундным лазером до Ra = 0,005 мкм при резке методом ЛУТ). Также следует отметить, что ширина реза методом ЛУТ равна нулю, в то время как при резке пикосекундным лазером ширина реза составляет 120 мкм.

Рис. 2а. Метод ЛУТ: ширина реза 0, шероховатость поверхности кромки Ra=0.005 μm. Рис. 2а. Метод ЛУТ: ширина реза 0, шероховатость поверхности кромки Ra=0.005 μm.

Рис. 2. Сравнительные результаты резки стекла толщиной 4 мм методом ЛУТ и пикосекундным лазером.

Характеристики метода ЛУТ

• скорость резки – до 1 м/с;

• толщина материала – от 0,03 до 30 мм;
• ширина реза равна нулю;
• минимальный размер заготовки – 0,03 мм;
• максимальный размер отрезаемой заготовки – не ограничен;
• мощность лазерного излучения – 10–200 Вт.

Технологические характеристики:

• безотходность процесса разделения материала;
• высокая чистота процесса, не загрязняющего поверхность материала при резке;
• нулевая ширина реза;
• высокая скорость резки, достигающая 2 тыс. мм/с;
• высокая точность раскроя материалов;
• высокое качество кромки изделия после резки, сравнимое с оптически полированной поверхностью, – невидимость линии состыковки торцов отдельных элементов в единое изделие;
• отсутствие механических нагрузок на заготовку в процессе реза методом ЛУТ – снижение ограничений на толщину заготовки после её утонения;
• отсутствие снижения прочности кромки изделия (при механической резке прочность детали снижается в 2,5–5 раз).

Применение метода ЛУТ

Широкое распространение и эффективное применение метода ЛУТ обеспечивает математическая модель, описывающая процесс развития трещины в хрупком материале под действием знакопеременных термоупругих напряжений, создаваемых лазерным излучением и хладагентом. Разработанная теория метода ЛУТ эффективно используется не только для изотропных , но и для анизотропных материалов , а также разработаны и оптимизированы различные технологии прецизионной обработки материалов.

Среди перспективных направлений развития технологий, базирующихся на применении метода ЛУТ, следует выделить резку следующих материалов и изделий:

• плоских дисплейных панелей (ПДП);
• сенсорных и защитных экранов для смартфонов и других изделий;
• стекла в процессе выработки;
• изделий остекления транспортных средств;
• стеклоизделий архитектурного назначения;
• монокристаллического кварца и стекла для оптических фильтров;
• приборных пластин из сапфира на кристаллы;
• различных типов керамики;
• кремния и других полупроводниковых материалов;
• стеклянных труб.

В. С. Кондратенко сформулирована общая концепция конструирования лазерного технологического оборудования для прецизионного разделения различных материалов методом ЛУТ. Концепция конструирования позволила разработать и организовать серийный выпуск высокоэффективного оборудования для реализации метода ЛУТ. В 2022 г. в мире насчитывалось более тысячи единиц специализированного технологического оборудования, использующего метод ЛУТ.

Особенности резки методом ЛУТ в перпендикулярных направлениях

Первые попытки использования метода ЛУТ для резки приборных сапфировых пластин на кристаллы в производстве светоизлучающих диодов показали его перспективность и бесспорные преимущества.

Главным преимуществом технологии ЛУТ является высокая производительность (скорость резки 700–1,5 тыс. мм/с) и бездефектность кромки, что препятствует снижению прочности изделия в 5 раз по сравнению с традиционной резкой.

Однако при попытках применения метода ЛУТ в массовом производстве светоизлучающих диодов (СИД) возникли некоторые трудности, преодоление которых потребовало дополнительных исследований.

Несмотря на все преимущества метода ЛУТ, возникают определенные трудности при резке методом ЛУТ по пересекающимся линиям. Высокопрочная бездефектная кромка пластины после ЛУТ препятствует продвижению трещины при пересечении первоначальных линий реза в перпендикулярном направлении.

Резка сапфировых или других приборных пластин в первом направлении осуществляется без всяких затруднений со скоростью от 350 до 700 мм/с, при этом используется излучение СО₂-лазера мощностью 25–50 Вт.

Рис. 3. Фотография кристалла светодиода после резки методом ЛУТ. Рис. 3. Фотография кристалла светодиода после резки методом ЛУТ. На рис. 3 показана фотография кристалла СИД размером 350×350 мкм 2 после резки исходной сапфировой пластины методом ЛУТ: стороны 1, 2 – после резки в первом направлении; стороны 3, 4 – после резки во втором направлении.

Как видно на этой фотографии, резку в первом направлении отличает высокое качество кромки, в то время как резка во втором направлении происходит с заметным искривлением линии реза. Несмотря на нанесение надреза во втором направлении с помощью алмазного резца, происходит отклонение линии реза от прямолинейной траектории перемещения. Кроме того, качество торца кристалла во втором направлении резки существенно хуже качества резки в первом направлении. Ещё одним недостатком такого способа резки является быстрый износ алмазного инструмента для нанесения надреза.

Рис. 4. Схема лазерной резки приборных пластин на кристаллы методом ЛУТ. Рис. 4. Схема лазерной резки приборных пластин на кристаллы методом ЛУТ. В ходе выполнения исследовательских работ по оптимизации технологического процесса лазерной резки приборных пластин, в первую очередь на основе сапфировых подложек, был разработан и запатентован новый способ резки (Патент РФ № 2 404 931, приоритет от 28.8.2009).

На рис. 4 представлена схема лазерной резки приборных пластин на кристаллы, сочетающей метод ЛУТ и нанесение неглубокого надреза во втором направлении с помощью ультрафиолетового лазера.

Резку сапфировой пластины 1 со сформированными структурами 2 осуществляют следующим образом:

1. При резке пластины в первом направлении первоначально на краю пластины наносят короткие надрезы 3, являющимися концентраторами напряжений и обеспечивающими надёжное зарождение и продвижение разделяющих трещин 4 методом ЛУТ.
2. При резке во втором направлении для получения сквозных разделяющих трещин 5 предварительно наносится неглубокий надрез 6 по всей длине реза или в местах пересечений с линиями реза 4 с помощью сфокусированного пучка УФ-лазера 7.
3. При последующем нагреве линии надреза 6 лазерным пучком 8 СО₂-лазера и последующем охлаждении зоны нагрева с помощью хладагента 9 происходит образование сквозной разделяющей трещины 5.

Была осуществлена оптимизация технологических режимов резки приборных пластин со структурами светоизлучающих диодов на кристаллы. В качестве материала использовалась пластина из сапфира диаметром 50,8 мм, толщиной 90 мкм. Резку подложки на кристаллы (чипы) размерами 250×250 мкм 2 осуществляли на лазерной технологической установке, содержащей СО2-лазер мощностью до 50 Вт, обеспечивающий генерацию излучения с модой ТЕМ ₀₁, имеющей два распределённых в пространстве пика излучения. Излучение фокусировалось на поверхность пластины с помощью сферическо-цилиндрического объектива в эллиптический пучок размером 1,5×0,1 мм². Рис. 5. Кристалл СИД после резки сапфировой пластины методом ЛУТ с применением надреза УФ-лазером. Рис. 5. Кристалл СИД после резки сапфировой пластины методом ЛУТ с применением надреза УФ-лазером. Для нанесения локальных надрезов длиной 150 мкм на краю пластины при резке в первом направлении и нанесения надрезов по всей длине реза во втором направлении использовали УФ-лазер с длиной волны излучения 355 нм. Глубина надреза составляла 5–9 мкм, а ширина – 5–7 мкм. Скорость резки пластины методом ЛУТ составила 400–550 мм/с.

На рис. 5 показана фотография кристалла СИД после резки сапфировой пластины методом ЛУТ по новой технологии, обеспечивающей высокое качество резки в первом и втором направлениях.

Опубликовано 16 января 2023 г. в 23:44 (GMT+3). Последнее обновление 16 января 2023 г. в 23:44 (GMT+3). Связаться с редакцией