用于牢固粘接的USP激光玻璃焊接結(jié)合精妙的自聚焦技術(shù)提供了所需的質(zhì)量和工藝可靠性,使激光玻璃焊接應(yīng)用到批量生產(chǎn)中成為可能。
玻璃獨特而優(yōu)異的特性使其廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、微電子等不同領(lǐng)域的各種高科技產(chǎn)品中。在大批量、精密玻璃切割領(lǐng)域挑戰(zhàn)巨大。它還帶來了鍵合方面的困難,包括將單個玻璃組件焊接在一起,以及將玻璃焊接到金屬和半導(dǎo)體等其他材料上。問題在于,所有用于焊接玻璃的傳統(tǒng)方法都難以為經(jīng)濟(jì)高效的批量生產(chǎn)提供所需的精度、鍵合質(zhì)量和生產(chǎn)速度。例如,粘合劑鍵合是經(jīng)濟(jì)的,但會在零件上殘留膠材,甚至需要脫氣。介質(zhì)焊接使用熔化的粉末材料,但對于微電子和醫(yī)療器械來說,會引入過多的熱量。離子鍵合是一種巧妙的方法,可提供極高的鍵合強(qiáng)度,但對生產(chǎn)來說并不實用。就像精密玻璃切割一樣,秘訣在于使用紅外波長超短脈沖(USP)激光器。玻璃在紅外線下是透明的,聚焦的激光束可以穿過它,直到它在焦點處引發(fā) "非線性吸收"。用于牢固粘接的USP激光玻璃焊接方法具有三個主要優(yōu)勢。首先,由于被焊接的兩種材料都部分融化并凝固在一起,因此USP激光方法會產(chǎn)生牢固的粘接。該工藝適用于玻璃與玻璃、玻璃與金屬以及玻璃與半導(dǎo)體的粘接。
其次,該工藝中產(chǎn)生的少量熱量可使焊縫緊貼熱敏元件。最后,如果 USP 激光玻璃焊接實施得當(dāng),則不會在焊縫周圍產(chǎn)生微裂紋。微裂紋會降低機(jī)械強(qiáng)度并可能導(dǎo)致最終的設(shè)備故障。Coherent高意公司將 USP 激光玻璃焊接投入實用
用于牢固粘接的USP激光玻璃焊接中的挑戰(zhàn),即激光聚焦位置必須精確地保持在兩個焊接部件的界面上。一種解決方案是使用軸向拉長的焦點。這會“延展”激光束焦點的尺寸以解決位置敏感性問題。但是,會產(chǎn)生非圓形熔池這很容易形成微裂紋。
Coherent高意公司精確可靠激光玻璃焊接的解決方案結(jié)合了動態(tài)聚焦技術(shù)和高數(shù)值孔徑光學(xué)器件,以產(chǎn)生一個小的焦點光斑,避免了微裂紋。因此,Coherent高意公司的激光系統(tǒng)實現(xiàn)了高球面度的熔池,從而避免了微裂紋,此外不斷調(diào)整光學(xué)器件以保持完美的焦點,從而在任何形狀的部件上產(chǎn)生高質(zhì)量的焊接,而不受公差和位置的影響。
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