1 华南师范大学信息光电子科技学院,广东 广州 510006
2 力捷科激光科技股份有限公司,广东 广州 511450
针对当前纳秒激光刻蚀覆铜板盲孔普遍存在的孔底残胶(堵孔)、过蚀、侧壁损伤和后续处理工序繁琐等问题,提出了双激光同步刻蚀与清洗的技术,采用纳秒激光和纳秒匹配皮秒激光对覆铜板进行了一阶盲孔对比刻蚀试验。由试验结果得知,采用纳秒匹配皮秒激光在厚度为的覆铜板上刻蚀出了直径为、深度为(加工要求)、孔底粗糙度为、表面粗糙度为且侧壁无缩胶的盲孔。研究结果表明,双激光刻蚀与清洗覆铜板的工艺大幅度提高了加工精度和质量,获得了高品质盲孔,其中纳秒匹配皮秒激光在刻蚀深度(精准性)、洁净度、锥度和粗糙度方面均优于纳秒激光。
激光技术 双激光刻蚀 挠性覆铜板 清洗 盲孔 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1714005
1 广东科技学院,广东东莞523083
2 华南理工大学 机械与汽车工程学院,广东广州510640
针对ITO玻璃表面线路激光刻蚀中因定位问题玻璃工件产生的微变形,采用微孔陶瓷对工件进行微气流阵列加压,确保高精度的激光刻蚀加工。分析不同加工工艺下的微气流压力分布,探究气流压力和刻蚀间隙对ITO玻璃刻蚀表面平面度的作用机制。结果表明:经微孔气流加压后,工件在气体流动的区域受到正压力,加工区域的压力分布较为均匀。由此可知,工件表面受到均布气压有利于刻蚀表面的定位,但过大的压力会导致工件微变形。实验结果显示:在合适的压力下,微孔气流加压可使得平面度低至8 μm,当压力在0.16~0.2 kPa,刻蚀间隙在1.8~1.9 mm时,工件表面压力为13.2~14.4 Pa,此时平面度最好,微米尺度的刻蚀线路清晰,不产生破损。最后,对微孔气流加压的ITO玻璃进行激光刻蚀加工,可得到8 μm以及25 μm的表面微细线路,解决了通常无微孔气流加压的刻蚀工艺导致局部断点或变形线路引起产品短路或开路等问题。
激光刻蚀 微孔气流 ITO玻璃 刻蚀工艺 高精密加工 laser etching microporous airflow ITO glass etching process high precision machining 光学 精密工程
2022, 30(13): 1564
为了研究紫外皮秒激光在均热板基板表面刻蚀微沟槽后, 不同激光工艺参数对微沟槽表面疏水性的影响规律, 采用Cassie-Baxter模型进行了理论分析, 并利用单因素实验法, 改变激光扫描速率、激光扫描间距、光斑横向重叠次数进行实验验证。结果表明, 降低固-液区域面积占比、宽度或缩短沟槽间距, 均可以提升微沟槽表面的疏水性能; 造成微沟槽表面疏水的主要原因是其内部的微纳结构以及加工时吸附的疏水性化学基团; 当激光扫描速率为125mm/s、激光扫描间距为200μm、光斑横向重叠次数为2次时, 紫外皮秒激光刻蚀出的微沟槽表面的疏水性最强。该研究为增强均热板冷凝端的疏水性能、提升其整体循环效率提供了参考。
激光技术 激光刻蚀 皮秒激光 微沟槽 疏水性 laser technique laser etching picosecond laser microgroove hydrophobic
采用纳秒脉冲激光器在硼铸铁缸套平面切片进行椭圆微坑阵列加工, 研究填充加工方式和工艺参数对椭圆微坑表面形貌的影响规律。结果表明:环形填充较其他三种加工方式能得到更好的表面形貌。微坑长径截面最大深度和微坑长径截面面积随填充线宽减小而增大, 最大深度达到218 μm。填充线宽大于等于3 μm, 微坑底部熔融物质明显减少。扫描速度对微坑形貌的影响与填充线宽有关:当填充线宽较小时, 深度和面积随着扫描速度的增大先增大后减小, 其拐点在400 mm/s;当填充线宽较大时, 微坑深度和面积与扫描速度成反比。激光频率对深度和面积的影响有限, 最大面积变化率仅为5.61%, 其作用主要表现在随着频率的增大, 微坑底部更加趋于平缓。
激光刻蚀 椭圆微坑 填充加工 工艺参数 微观形貌 laser etching elliptic micro-pit filling processing process parameter microstructure
为了提高蓝宝石对普通红外激光的吸收效率, 采用金属氧化物涂层辅助1064nm红外光纤激光器刻蚀蓝宝石。通过单因素研究方法, 研究了不同金属氧化物涂层的刻槽阈值以及激光能量和金属氧化物涂层对刻蚀率的影响, 对6种金属氧化物涂层辅助激光刻蚀的差异以及刻蚀机理进行了理论分析和实验验证。结果表明, TiO2涂层的刻槽阈值最低约为8.5J/cm2、激光能量为77.7J/cm2时, TiO2涂层的刻蚀率最高约为107.3×104μm3/s; 刻蚀率随着激光能量的增大先增大后趋于平缓且有所降低; 刻槽阈值和刻蚀率主要与涂层吸收激光能力、热导率以及熔沸点有关, 其中受涂层吸收激光能力和熔沸点的影响较大。此研究结果对激光加工蓝宝石的工业应用提供一定的技术基础。
激光技术 激光刻蚀 金属氧化物涂层 蓝宝石 laser technique laser etching metal oxide coating sapphire
1 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室, 甘肃 兰州 730000
2 榆林学院能源工程学院, 陕西 榆林 719000
研究不同的工艺参数对Tedlar复合材料-铝薄膜(厚度为2 μm)表面形貌的影响,理论优化得到合理的工艺参数。研究结果表明,单位时间内极多数量飞秒激光脉冲的积累作用,使得铝膜表面的作用区域温度在极短时间内快速升高并超过铝的熔点和气化温度,表面铝膜最终被刻蚀去除;当激光功率增大到5.5 W时,界面处温度达到了513.19 K,超过了基底Tedlar材料的最高使用温度,并在基底材料表面烧蚀产生点坑;当扫描速度从350 mm/s增大至600 mm/s时,出现的间断点尺寸从1.2 μm增大到2.7 μm,造成激光刻蚀加工尺寸误差高于10 μm;在激光输出功率为4.0 W、光斑直径为40 μm和扫描速率为500 mm/s的工艺条件下,铝膜图形激光刻蚀后尺寸精度及相对位置精度均优于10 μm,满足技术要求。
激光光学 Tedlar复合材料 飞秒激光刻蚀 工艺参数 铝膜 仿真分析 中国激光
2021, 48(10): 1002117
1 广州大学土木工程学院, 广东 广州 510006
2 广州大学广东省建筑节能与应用技术重点实验室, 广东 广州 510006
利用不同功率密度的微秒激光在6061铝合金表面刻蚀出圆柱状粗糙结构,将刻蚀后的粗糙铝合金片置于110 ℃干燥箱保持12 h,通过液滴形状分析仪、扫描电子显微镜、光学轮廓仪、X射线光电子能谱仪等表征表面粗糙结构以及加热处理前后润湿性、表面元素、基团、晶体结构的变化。实验结果显示,微秒激光刻蚀的粗糙铝合金表面具有微/纳米复合结构,经热处理后表面羟基(—OH)减少,而非极性组分C—C(H)是粗糙铝合金表面吸附空气中有机物的主要组分,并且热处理加快了吸附过程,从而使粗糙铝合金表面润湿性发生变化,由超亲水表面转化为超疏水表面。
激光光学 激光刻蚀 铝合金 热处理 表面润湿性能 有机物 微/纳米复合结构 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 151406
1 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学 教育部应用物理网上合作研究中心,安徽 合肥 230009
在基于NV量子信息实验台上,我们需要对金刚石NV色心施加特定序列的微波射频脉冲信号。为了将特定序列的微波射频脉冲信号作用在样品上,我们利用具有损耗低、无截止频率等特点的槽线设计了一种新型平面电路辐射结构,能够将经过调制的微波射频脉冲信号转化为交变微波场,并作用在金刚石NV色心上,进而实现量子态调控。本设计基于的原理是利用传统槽线作为主传输线,T型槽线作为功分结构,Ω型圆环作为辐射结构,将主传输线中的一部分功率流馈入Ω型圆环内,辐射出较强的微波场。对比传统的光刻微纳工艺方法,本设计利用激光刻蚀及电化学镀铜工艺方法实现了辐射结构的低成本制作。通过网络分析仪等仪器设备测试后,该辐射结构目前已应用到基于NV量子信息实验台中,在高频28 GHz和低频71 MHz工作频率附近分别取得了约448 Gauss和4849 Gauss大小的交变磁场。
NV色心 槽线 量子态调控 辐射结构 微波场 激光刻蚀 电化学镀铜 NV center Slotline quantum state regulation radiation structure microwave field laser etching electrochemical copper plating
陕西科技大学 电气与控制工程学院, 陕西 西安 710021
为了提高顶发射OELD的效率, 降低电压, 基于纳秒激光刻蚀技术制备了一种用于顶发射OLED的低成本可重复的方形微结构阵列基板, 在此基础上制备了顶发射OLED器件。实验发现, 利用这种基板可以有效提高器件的出光效率, 降低器件的驱动电压。其中, 使用20 μm的方格微结构阵列基板的器件的最高效率达到66.7 cd/A, 40 mA/cm2下亮度达到20 103 cd/m2, 相比于未经刻蚀的无结构器件分别提高9.8%和6.9%; 而使用40 μm的方格微结构阵列基板的器件驱动电压最低, 在40 mA/cm2下为9.58 V, 相较未经刻蚀的无结构器件降低了0.26 V。分析表明, 器件光效的提升和驱动电压的降低主要有两点原因: 首先由于基于微结构阵列基板制备的器件中存在褶皱结构, 可以破坏器件的光波导, 并且增大了器件面积而降低驱动电压; 其次纳秒激光刻蚀产生的光栅条纹可以提高光提取效率, 同时增强局部电场以提高电极的载流子注入能力。
顶发射OLED器件 微结构阵列 纳秒激光刻蚀 top-emitting OLEDs microstructure array nanosecond laser etching
超疏水表面因具有滑移减阻、防腐蚀、防摩擦等良好的性能, 获得广泛的关注。激光刻蚀超疏水表面具有可控、简单、稳定、环保等优点, 有望实现工业化生产。首先梳理了超疏水表面的理论模型与影响因素, 概述了国内外激光刻蚀超疏水表面的方法, 讨论了飞秒、皮秒和纳秒激光制备超疏水表面的优缺点,最后提出了激光刻蚀超疏水表面技术的展望。今后的研究应该坚持以降低生产成本、减少工艺步骤、提高生产效率、绿色节能环保等为基础, 着重提高表面微结构的稳定性与持久性。超疏水表面将朝着多功能化与智能化的方向发展。
激光技术 超疏水 激光刻蚀 工艺参量 微结构 laser technique superhydrophobic laser etching laser parameter microstructure