Теоретическое введение. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:исследование процессов лазерного скрайбирования диэлектрических материалов

ЛАЗЕРНОЕ СКРАЙБИРОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.

ЛАЗЕРНАЯ РАБОТА № 6.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: исследование процессов лазерного скрайбирования диэлектрических материалов.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: лазер на алюмо-иттриевом гранате, работающий в режиме модулированной добротности резонатора, оптическая система для фокусировки лазерного пучка, измерительный микроскоп, координатный стол с ЧПУ, измеритель мощности, осциллограф.

При воздействии импульса сфокусированного лазерного излучения на обрабатываемую поверхность образуется лунка.

Вследствие относительного перемещения излучения или пластины лунки частично совмещаются, образуя сплошную риску на поверхности пластины, что уменьшает местную прочность материала. Снижение местной прочно­сти при нанесении лазерной риски происходит под дейст­вием трех факторов: уменьшение площади поперечного сечения пластин, образования концентратора напряжения и изменения прочности слоя материала вблизи риски под действием лазерного излучения. Схема образования риски показана на рис. 1, где d- диаметр отдельной лунки, а t - расстояние между центрами соседних лунок. Ширина реза равна диаметру пятна излу­чения в фокальной плоскости, а скорость нанесения риски или скорость скрайбирования

V = t × f (1)

где f - частота следования импульсов.

Рис. 1. Схема образования риски.

d - диаметр отдельной лунки; t - расстояние между центрами соседних лунок.

Характеристикой степени совмещения отдельных лунок является коэффици­ент наложения

К=(d–t)/d (2)

отсюда скорость скрайбирования

V = f × d (1 – K) (3)

При К>0,5 на точки, расположенные на линии центров отдельных лунок, воздействует больше одного импульса. Усредненное число импульсов, воздействующих на одну точку

n=1/(1–K) (4)

В случае одномодового режима генерации интенсивность излучения в пятне распределяется по закону Гаусса, а так как центр фокального пятна переме­щается относительно фиксированной точки, то очевидно, что вклад каждого последующего импульса в увеличении глубины риски различен. Максималь­ный вклад вносит импульс, центр пятна которого совпадает с данной точкой. На рис.2 представлен характерный график зависимости глубины скрайбирования от числа импульсов и коэффициента наложения: h = F(n) = F(К). Эти экспериментальные зависимости, получены при постоянной средней мощно­сти излучения лазера в непрерывном режиме, т.е. постоянной мощности на­качки Р=2,6 кВт.. Из рис.3 видно, что для каждого значения глубины риски h зависимость V = F(f) имеет максимум. Это свидетельствует о том, что для скрайбирования на заданную глубину всегда можно определить частоту икоэффициент наложения, обеспечивающие максимальную скорость скрайбирования.

Рис.2. График зависимости глубины скрайбирования от числа импульсов и коэффициента наложения

Дата добавления: 2014-12-26