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
北京工业大学材料与制造学部智能光子制造研究中心，北京 100124
厚膜正极能够显著提高电池的面积比容量，从而满足实际应用需求。然而，电极厚度增加使锂离子的扩散受到限制，导致倍率性能降低，这是目前亟待解决的关键问题。使用515 nm波长飞秒激光在厚度为100 μm的NCM811正极表面制备3D结构，研究了飞秒激光刻蚀工艺参数对刻蚀形貌的影响及刻蚀微结构特征尺寸对NCM811厚膜正极电化学性能的影响规律。研究结果表明：绿光飞秒激光刻蚀仅改变NCM811形貌，对其物相组成无明显影响；相比沟槽结构，网格结构既可提供充足的通道促进锂离子的扩散，又可避免正极材料的过度损耗。在高倍率3 C下，织构化网格正极质量比容量和面积比容量分别为92 mA·h/g和1.37 mA·h/cm2，显著高于原始正极比容量（27 mA·h/g和0.58 mA·h/cm2），实现了NCM811厚膜正极倍率性能的提升。
激光技术 激光刻蚀 飞秒激光 厚膜电极 锂离子电池 中国激光
2023, 50(12): 1202401
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
1 中北大学机械工程学院，山西 太原 030051
2 先进制造技术山西省重点实验室，山西 太原 030051
超疏水表面能有效提升镁合金耐腐蚀性。为此，通过激光刻蚀法结合化学浸泡处理对镁合金进行超疏水表面的制备。分别利用激光共聚焦显微镜和能谱仪对超疏水镁合金的表面结构和化学成分进行表征分析。研究结果表明：当激光能量密度为20 时，可得到接触角达158.14°的超疏水镁合金表面，并表现出良好的耐久性能。此外，通过动电位极化试验和对碳粉清洁试验，超疏水镁合金表面表现出优异的耐腐蚀性能和防污自清洁性能。这种优异的复合性能将推进其在未来各领域中的发展。
激光光学 镁合金 超疏水 耐腐蚀 接触角 激光刻蚀 激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0514004
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
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100190
采用纳秒激光一步刻蚀法在泡沫铜上构造了超疏水超亲油表面，并研究了激光加工参数对表面浸润性的影响。分别利用扫描电子显微镜、能谱仪、接触角测量仪对表面形貌、元素、浸润性进行表征，结果表明：泡沫铜表面的粗糙结构会随着激光扫描速度、激光功率、扫描间距的变化而发生显著变化；激光刻蚀后，表面的化学成分也发生了变化，微纳粗糙结构及元素变化的共同作用使泡沫铜获得了超疏水超亲油性，其在空气中的最大水接触角为157.4°，油接触角为0°，对油、水表现出了良好的选择性。制备的特殊浸润性表面可用于油回收，为油水分离及油回收提供了一定参考。
激光技术 纳秒激光刻蚀 泡沫铜 特殊浸润性 油回收 回收效率 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2314004
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
