1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心, 上海 200233
采用1 060 nm光纤打标机在2024铝合金表面进行方形标识, 主要研究扫描速度、填充间隔、激光平均功率等工艺参数对铝合金材料表面标识效果的影响。基于正交试验的方法, 根据3因素5水平正交表设计激光加工的工艺参数, 利用色差仪和超景深三维显微镜对激光标识效果的色差和表面形貌粗糙度进行测量。试验结果表明, 激光标识时扫描轨迹的重叠率和光斑重叠率是影响色差的主要因素, 激光标识时材料吸收激光的能量大小和热影响是影响粗糙度的主要因素。经过正交极差优化后的最佳参数组合为扫描速度V=644 mm/s, 填充间隔F=0.028 mm, 激光功率P=15 W, 最终标识效果为表面粗糙度为1.5 μm, 色差为9.41 NBS。
激光直接标识 表面粗糙度 色差 正交试验 laser direct-part marking surface roughness color difference orthogonal experiment
上海市激光技术研究所，上海市激光束精细加工重点实验室，上海 200233
采用振镜进行加工的激光切割设备，为了提高切割精度，首先需要对振镜进行标定，通行的标定方法是使用振镜在金属片或其他刚性材料上切割出一组具有固定图案（通常被称作mark点）的阵列，然后用相机逐一读取该阵列中每个图案的具体位置，据此计算校正网格并实施校正。圆形和十字形是两种最常使用的mark点形状。对这两种mark点对振镜标定精度的影响进行了对比试验，结果表明，圆形mark点标定的精度更好。在平台重复定位标准差约为1 μm的情况下，圆形mark点标定后的振镜平均误差为1.99 μm，标准差为1.09 μm；十字形mark点标定后的振镜平均误差为2.95 μm，标准差为1.60 μm。
振镜 mark点形状 误差 精度 galvanometer mark point shape error accuracy
上海市激光技术研究所, 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
激光退火技术,以较低的热预算, 可以在瞬间达到较高的退火温度, 工艺过程高度可控, 制程可重复性好, 已经广泛应用于半导体工业界。本文将简要介绍激光退火技术早期的机理研究, 以及在硅基太阳能电池, 平板显示, 集成电路, 和微纳米制造等领域的应用。
激光退火 硅太阳能 平板显示 集成电路 微纳米制造 laser anneal silicon solar cells flat panel display integrated circuits micro/nano fabrication
上海市激光技术研究所, 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
利用紫外皮秒激光器脉冲串模式对单晶硅材料进行切割测试研究, 分析了不同子脉冲数量情况下单脉冲能量变化对热影响区大小、表面形貌效果、切缝宽度以及切割深度的影响。研究结果表明, 脉冲串模式可以有效地降低热影响区, 减少重熔层的产生。随着单脉冲能量的增加, 脉冲串相比于单脉冲模式产生的热影区差值逐步增大, 由增加脉冲串子脉冲数量而导致的热影响区减小效应愈加明显。当脉冲串中子脉冲数量为3或者5, 脉冲能量为8 μJ时产生的热影响区和表面形貌效果与单脉冲模式下脉冲能量为2 μJ的效果基本一致, 并且切割深度是单脉冲模式切割深度的2倍。
脉冲串 单晶硅 热影响区 表面形貌 burst mode single-crystal silicon heat affected zone surface morphology
上海市激光技术研究所, 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
利用紫外皮秒激光器对单晶硅材料进行切割实验研究, 探讨不同激光能量密度、光斑重合度、切缝宽度及切割次数对切缝表面形貌和切割深度的影响。通过不同单脉冲能量的打孔实验测得在波长355 nm、脉宽12 ps的情况下, 单晶硅的损伤阈值为3.22 J/cm2, 并对最佳能量密度进行测试。实验结果表明, 激光能量密度为2～4 倍的损伤阈值、光斑重合度为50%～60%时可以获得良好的切缝效果且热影响区最小达到1.01 μm。切缝的最大切割深度由切缝宽度决定, 与切割次数无关, 实验测得的最大宽深比约为1∶5。
激光切割 单晶硅 损伤阈值 表面形貌 laser cutting single-crystal silicon damage threshold surface morphology
1 上海市激光技术研究所, 上海200233
2 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海200233
针对体硅的加工应用, 开展皮秒紫外激光三维刻蚀单晶硅工艺研究。通过工艺实验, 得出在激光脉冲能量6 μJ, 固定XY点间距4 μm, 在单晶硅上刻蚀600 μm×600 μm方槽, 单次去除的深度在1 μm, 单次加工用时0.5 s, 加工的侧壁在14°, 可以获得较好的200 μm深度的三维结构。 皮秒紫外激光体硅加工在工艺流程上更为简洁, 加工效率高, 对环境污染小, 设备成本小。
激光应用 体硅工艺 激光直接加工 紫外皮秒激光 laser application bulk silicon processing laser direct processing UV picosecond laser
沈佳骏 1,2,3,*骆公序 1,2,3潘涌 1,2,3,4刘中俊 1,2,3姜兆华 1,2,3,4
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
3 先进激光应用联合实验室, 上海 200233
4 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心, 上海 200233
基于EdgeWave GmbH 532 nm波长的纳秒激光器, 通过改变激光加工参数进行玻璃切割工艺实验, 研究激光工艺参数对玻璃切割效果的影响。实验表明, 通过对电流大小、填充间隔、分层切割和切割速度等激光参数的优化, 能够加工出边缘光滑、无横向微裂、无碎屑的玻璃基片, 获得较好的良品率。
纳秒激光器 532 nm波长 玻璃切割 工艺参数 切割效果 nanosecond lasers 532 nm wavelength glass cutting process parameters cutting effect
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
激光电路板直写技术避免了传统化学沉积方法高昂的价格与环境的污染, 也同时大大增加了电路设计的灵活性。重点研究聚合物金属粉掺杂材料的激光电路直写, 使用不同参数的激光束对样本表面活化处理后采用同一的方式进行化学沉积, 测试了激光电路板直写中激光参数对结果的影响。最后采用SEM对材料表面微观形貌及电阻值进行观察, 发现在一定的功率与光斑覆盖率下, 通过优化加工参数可获得最佳导通率和表面平整度。
激光 电路快速成型 表面微观结构 laser flexible circuit direct writing surface micro structure
1 上海市激光技术研究所, 上海200233
2 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
激光在加工微米级小孔径领域中有着明显优势, 尤其是在对于特殊孔形的小孔加工中, 激光可以实现高精度高速度的轮廓描绘。探讨了双光楔旋转打孔激光加工系统在不锈钢、单晶硅等材料上异形孔加工成型的工艺参数, 结果表明更多的重复次数在小孔加工中起着比激光能量更重要的作用。同时实验也利用旋转双光楔扫描器在不同材料表面进行了异形微孔加工, 验证了双光楔系统在实际工业打孔加工应用中的可能性。
折射式扫描 异性微孔 激光加工 rotary wedge scanner special-shaped micro hole laser micro processing
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
分析异形微孔激光加工的现状, 开展了折射式扫描系统的设计和应用研究。利用振镜电机快速改变折射式光学元件组相对激光束光轴的角度, 从而精确控制激光聚焦光斑在加工面上的微小位移值。这种加工方式既保留了振镜扫描定位速度快, 加工轨迹控制简便, 可以实现各种异形孔加工的优势; 又通过折射式光学元件组将传统反射式振镜扫描系统的几十毫米的加工范围精确缩微至几百微米, 这种百倍级的光学缩微系统大幅度降低了高速振镜电机的角度分辨率、热漂移、零点漂移带来的影响, 从而保证了激光加工的高精度定位和重复性。
折射式扫描 平行平板 异形微孔 激光加工 refraction type scanning parallel plate special-shaped micro-holes laser processing
