Infrarot-Nanosekundenlaserbohrgeräte für Glassubstrate

Zusammenfassung

Infrarot-Nanosekunden-Laserbohrsysteme für großformatige Glas-Substrate

Das Infrarot-Nanosekunden-Laserbohrsystem ist eine fortschrittliche Fertigungsplattform, die 1064 nm Infrarot-Nanosekunden-Puls-Laser verwendet, um hochpräzise und hocheffiziente Mikrolochbearbeitung auf Glassubstraten zu erreichen. Durch den Einsatz kurzer Pulse (1-100 ns) mit hoher Energiedichte kombiniert das System photothermische Ablation und mechanische Schockmechanismen, um Mikrometer-große Öffnungen (20-500 μm) zu erzeugen und gleichzeitig die wärmebeeinflusste Zone (HAZ) effektiv zu minimieren und Materialrisse oder Kantenausbrüche zu verhindern.

Im Vergleich zum herkömmlichen mechanischen Bohren oder der CO₂-Laserbearbeitung bietet diese Technologie deutliche Vorteile, darunter berührungslose Bedienung, kein Werkzeugverschleiß und außergewöhnliche Flexibilität, wodurch sie sich besonders für die Bildung komplexer Mikrolöcher in ultradünnem Glas und hochharten, spröden Materialien (z. B. Quarz, Saphirglas) eignet. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören Unterhaltungselektronik (Kameraobjektivabdeckungen, Displays), Photovoltaik (Solarzellen), Automobilsensoren und medizinische Mikrofluidikgeräte. Das System ist typischerweise mit einer großformatigen Bewegungsplattform (z. B. ≥600×600 mm) und Hochgeschwindigkeits-Galvanometer-Scannen ausgestattet, was eine automatisierte Serienproduktion mit optimiertem Durchsatz (Hunderte von Löchern pro Sekunde) und Kosteneffizienz ermöglicht. Daher hat es sich als kritische Technologie in der modernen Präzisionsglasbearbeitung etabliert.

Hauptparameter

Funktionsprinzip

1. Lasererzeugung: Das System verwendet Laserquellen (z. B. Nd:YAG- oder Faserlaser), um Infrarotlicht bei einer Wellenlänge von 1064 nm mit Pulsdauern im Nanosekundenbereich (1 ns = 10 ns) zu erzeugen.

2. Energiebündelung: Der Laserstrahl wird über optische Systeme (z. B. Galvanometer und F-θ-Linsen) in Mikrometer-große Punkte konzentriert, wodurch eine extrem hohe Energiedichte (bis zu GW/cm²) erreicht wird.

3. Materialinteraktion: Nanosekunden-Puls-Laser interagieren durch photothermische und photomechanische Effekte mit Glas:

· Photothermischer Effekt: Die Absorption von Laserenergie induziert lokale Erwärmung, wodurch das Material schmilzt oder verdampft.

· Photomechanischer Effekt: Kurze Pulse erzeugen Schockwellen, die Mikroexplosionsbrüche erzeugen und Hohlräume bilden.

4. Schicht-für-Schicht-Abtragung: Kontrollierte Impulszahlen und Scanpfade ermöglichen eine präzise Materialabtragung und erzeugen hochgenaue Löcher.

Technische Merkmale

1. Hohe Präzision: Lochdurchmesser von 20-500 μm, Tiefen bis zu mehreren Millimetern, mit Wandrauheit (Ra) <1 μm.

2. Berührungslose Bearbeitung: Eliminiert mechanische Belastung, ideal für sprödes Glas (z. B. Quarz, Borosilikat).

3. Kontrollierter thermischer Einfluss: Nanosekunden-Pulse minimieren die Wärmeausbreitung und verhindern Kantensprünge (im Vergleich zu Millisekunden-Lasern).

4. Hohe Flexibilität: Fähigkeit zur Bildung komplexer Geometrien (runde, quadratische, konische Löcher) und Mikrolocharrays.

Übersicht über die Bearbeitungsmöglichkeiten

Das Infrarot-Nanosekunden-Laserbohrsystem bietet vielseitige und hochpräzise Bearbeitungsmöglichkeiten für Glas und andere spröde Materialien und deckt eine breite Palette von Lochgrößen, -dicken und -bearbeitungsmodi ab. Durch die Kombination einer großformatigen Bewegungsplattform mit Hochgeschwindigkeits-Galvanometer-Scannen unterstützt das System sowohl die Prototypenentwicklung als auch die industrielle Großserienproduktion.

Unterstützte Materialien

• Soda-Kalk-Glas

• Borosilikatglas

• Quarzglas

• Saphirglas

• Beschichtete oder laminierte Glassubstrate

Lochdurchmesserbereich

• Minimaler Lochdurchmesser: 20 μm

• Maximaler Lochdurchmesser: 500 μm

• Gleichmäßige Durchmessergleichmäßigkeit über großflächige Substrate

Bearbeitungsdicke

• Einseitige Bohr-Dicke: bis zu 20 mm

• Geeignet für ultradünnes Glas sowie dickes Strukturglas

Lochgeometrie-Fähigkeit

• Durchgangslöcher und Sacklöcher

• Runde, quadratische und kundenspezifisch geformte Löcher

• Konische und abgestufte Mikrolöcher

• Mikrolocharrays mit hoher Dichte

Bearbeitungsgenauigkeit & Qualität

• Kantenausbruchkontrolle: < 0,5 mm

• Lochwandrauheit: Ra < 1 μm

• Minimale wärmebeeinflusste Zone (HAZ)

• Rissfreie Kanten mit ausgezeichneter Wiederholbarkeit

Bearbeitungsgeschwindigkeit & Produktivität

• Scangeschwindigkeit: 0–5000 mm/s

• Durchsatz: Hunderte von Löchern pro Sekunde (abhängig von Material und Dicke)

• Optimiert für automatisierte Chargenverarbeitung und Dauerbetrieb

Zusätzliche Bearbeitungsfunktionen

• Präzises Nuten und Schlitzen

• Entfernung von Filmen und Beschichtungen

• Oberflächenmikrostrukturierung und -musterung

• Multi-Prozess-Integration in einem einzigen Setup

Großformatfähigkeit

• Standardplattformgrößen: 800 × 600 mm, 2000 × 1200 mm

• Kundenspezifische Plattformabmessungen auf Anfrage erhältlich

• Ideal für große Glasscheiben und Mehrstück-Chargenverarbeitung

Prozessanwendungen

Geeignet zum Bohren, Nuten, Entfernen von Filmen und zur Oberflächenstrukturierung von spröden/harten Materialien, einschließlich:

1. Bohren und Kerben für Duschkabinenwände;

2. Lochbohren für Geräteglas;

3. Solarpanel-Perforation;

4. Bohren von Schalter-/Steckdosenabdeckungen;

5. Entfernung und Bohren von Spiegelfolien;

6. Kundenspezifisches Nuten und Oberflächenstrukturieren;

Vorteile

1. Großformatige Plattform bietet Platz für verschiedene Produktgrößen in allen Branchen.

2. Komplexe Lochgeometrien werden in einem einzigen Bearbeitungsschritt erreicht.

3. Minimaler Kantenausbruch mit glatten bearbeiteten Oberflächen.

4. Nahtloser Übergang zwischen Produktspezifikationen; benutzerfreundliche Bedienung.

5. Geringe Betriebskosten, hohe Ausbeute, keine Verbrauchsmaterialien und schadstofffrei.

6. Berührungslose Bearbeitung verhindert Oberflächenkratzer.

Bearbeitungseffekt——Musterausstellung