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Le traitement laser est omniprésent dans notre vie quotidienne et beaucoup d'entre nous le connaissent bien. Vous avez peut-être souvent entendu parler de lasers nanosecondes, de lasers picosecondes et de lasers femtosecondes. Ils appartiennent tous à la catégorie des lasers ultrarapides. Mais savez-vous comment les différencier ?
Tout d'abord, essayons de comprendre ce que signifie ce « second ».
1 nanoseconde = 10-9 deuxième
1 picoseconde = 10-12 deuxième
1 femtoseconde = 10-15 deuxième
La principale différence entre les lasers nanosecondes, les lasers picosecondes et les lasers femtosecondes réside donc dans leur durée.
La signification du laser ultrarapide
Il y a longtemps, on a tenté d'utiliser le laser pour réaliser du micro-usinage. Cependant, les lasers traditionnels, avec leurs impulsions longues et leur faible intensité, ont tendance à faire fondre et à vaporiser les matériaux à traiter. Même si le faisceau laser peut être focalisé en un point très petit, l'impact thermique sur les matériaux reste important, ce qui limite la précision de l'usinage. Seule la réduction de cet impact thermique permet d'améliorer la qualité de l'usinage.
Cependant, lorsque des lasers ultrarapides agissent sur les matériaux, le procédé de traitement est profondément modifié. L'énergie des impulsions augmentant considérablement, la densité de puissance est suffisamment élevée pour ablater les composants électroniques externes. L'interaction entre le laser ultrarapide et les matériaux étant extrêmement brève, les ions sont déjà ablatés à la surface du matériau avant même que leur énergie ne soit transmise aux matériaux environnants ; il n'y a donc aucun échauffement de ces derniers. C'est pourquoi le traitement par laser ultrarapide est également appelé traitement à froid.
Les applications des lasers ultrarapides dans la production industrielle sont très variées. En voici quelques exemples :
1. Perçage de trous
Dans la conception des circuits imprimés, on utilise de plus en plus de supports en céramique en remplacement des supports en plastique traditionnels afin d'améliorer la conductivité thermique. Pour connecter les composants électroniques, il est nécessaire de percer des trous de l'ordre de milliers de micromètres. Par conséquent, il est crucial de garantir la stabilité du support, notamment face à l'apport de chaleur lors du perçage. Le laser picoseconde s'avère être l'outil idéal pour cela.
Le laser picoseconde permet le perçage par percussion et garantit l'uniformité des trous. Outre les circuits imprimés, il est également utilisé pour le perçage de trous de haute qualité dans les films minces plastiques, les semi-conducteurs, les films métalliques et le saphir.
2. Tracé et découpe
On peut former une ligne par balayage continu pour superposer l'impulsion laser. Cela nécessite un grand nombre de balayages afin de pénétrer profondément dans la céramique, jusqu'à ce que la ligne atteigne un sixième de l'épaisseur du matériau. Ensuite, on sépare chaque module individuel de la base en céramique en suivant ces lignes. Ce type de séparation est appelé traçage.
Une autre méthode de séparation consiste en la découpe par ablation laser pulsée. Elle consiste à ablater le matériau jusqu'à ce qu'il soit complètement découpé.
Pour les opérations de traçage et de découpe décrites ci-dessus, les lasers picosecondes et nanosecondes sont les options idéales.
3. Décapage
Une autre application de micro-usinage par laser ultrarapide est le décapage. Il s'agit d'éliminer avec précision un revêtement sans endommager, même légèrement, le matériau de base. L'ablation peut concerner des lignes de quelques micromètres de large ou des surfaces de plusieurs centimètres carrés. La largeur du revêtement étant bien inférieure à celle de l'ablation, la chaleur ne se propage pas latéralement. C'est pourquoi le laser nanoseconde est particulièrement adapté.
Le laser ultrarapide présente un fort potentiel et un avenir prometteur. Il ne nécessite aucun post-traitement, s'intègre facilement, offre un rendement élevé, une faible consommation de matériaux et un faible impact environnemental. Il est largement utilisé dans les secteurs de l'automobile, de l'électronique, de l'électroménager, de la construction mécanique, etc. Pour garantir un fonctionnement précis et durable du laser ultrarapide, sa température doit être rigoureusement contrôlée. Les refroidisseurs d'eau portables de la série CWUP de S&A Teyu sont parfaitement adaptés au refroidissement des lasers ultrarapides jusqu'à 30 W. Ces unités de refroidissement laser offrent une précision extrêmement élevée de ±0,1 °C et sont compatibles avec la communication Modbus 485. Grâce à une conception optimisée du circuit de refroidissement, le risque de formation de bulles est minimisé, ce qui réduit l'impact sur le laser ultrarapide.
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