כיצד למנוע עיוות הנגרם מחום בעיבוד שבבי בלייזר

עיבוד לייזר של חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה - כגון נחושת, זהב ואלומיניום - מציב אתגרים ייחודיים בשל מוליכותם התרמית הגבוהה. החום מתפזר במהירות בכל החומר, מגדיל את האזור המושפע מחום (HAZ), משנה תכונות מכניות, ולעתים קרובות גורם לקצוות וקצוות עיוותים תרמיים. בעיות אלו עלולות לפגוע בדיוק ובאיכות המוצר הכוללת. עם זאת, מספר אסטרטגיות יכולות להפחית ביעילות את האתגרים התרמיים הללו.

1. אופטימיזציה של פרמטרי לייזר

אימוץ לייזרים בעלי פולסים קצרים, כגון לייזרים בפיקוסקונדה או בפמטו-סקונדה, יכול להפחית משמעותית את ההשפעה התרמית. פולסים קצרים במיוחד אלה פועלים כמו סכינים מנתחים מדויקים, ומספקים אנרגיה בפרצים מרוכזים המגבילים את פיזור החום. עם זאת, קביעת השילוב האידיאלי של עוצמת הלייזר ומהירות הסריקה דורשת ניסויים יסודיים. עוצמה מוגזמת או סריקה איטית עדיין עלולים לגרום להצטברות חום. כיול קפדני של הפרמטרים מבטיח שליטה טובה יותר בתהליך, ומפחית השפעות תרמיות לא רצויות.

2. החלת טכניקות תמיכה

קירור מקומי: שימוש במצנני לייזר תעשייתיים לקירור מקומי יכול לפזר במהירות את חום פני השטח ולהגביל את התפשטות החום. לחלופין, קירור אוויר מציע פתרון עדין ונטול זיהום, במיוחד עבור חומרים עדינים.

עיבוד בתא אטום: ביצוע עיבוד שבבי בלייזר בדיוק גבוה בסביבות ואקום או גז אינרטי בתוך תא אטום מפחית הולכה תרמית ומונע חמצון, ובכך מייצב עוד יותר את התהליך.

טיפול קירור מקדים: הורדת הטמפרטורה ההתחלתית של החומר לפני העיבוד מסייעת לספוג חלק מכניסת החום מבלי לחרוג מספי העיוות התרמי. טכניקה זו ממזערת את פיזור החום ומשפרת את דיוק העיבוד.

על ידי שילוב אופטימיזציה של פרמטרי לייזר עם אסטרטגיות קירור ועיבוד מתקדמות, יצרנים יכולים להפחית ביעילות עיוות תרמי בחומרים מחזירי אור גבוהים. אמצעים אלה לא רק משפרים את איכות עיבוד הלייזר אלא גם מאריכים את אורך חיי הציוד ומשפרים את אמינות הייצור.