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. חום מתפזר במהירות בכל החומר, מגדיל את האזור המושפע מחום (HAZ), משנה תכונות מכניות, ולעתים קרובות גורם לקצוות ודפורמציה תרמית. 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 של פיקו-שניות או פמטו-שניות, יכול להפחית משמעותית את ההשפעה התרמית. פולסים קצרים במיוחד אלה פועלים כמו סכינים מנתחים מדויקים, ומספקים אנרגיה בהתפרצויות מרוכזות המגבילות את פיזור החום. עם זאת, קביעת השילוב האידיאלי של עוצמת לייזר ומהירות סריקה דורשת ניסויים יסודיים. צריכת חשמל מוגזמת או סריקה איטית עדיין עלולים לגרום להצטברות חום. כיול קפדני של פרמטרים מבטיח שליטה טובה יותר בתהליך, ומפחית השפעות תרמיות לא רצויות.

2. החל טכניקות תמיכה

קירור מקומי: שימוש צ'ילרים תעשייתיים לייזר  קירור מקומי יכול לפזר במהירות את חום פני השטח ולהגביל את התפשטות החום. לחלופין, קירור אוויר מציע פתרון עדין יותר וללא זיהום, במיוחד עבור חומרים עדינים.

עיבוד תא 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 מקלט החום מבלי לחרוג מספי עיוות תרמי. 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.