上海半导体飞秒激光研磨

飞秒激光是一种激光技术，其脉冲时间极短，一般在飞秒（即百万亿分之一秒）量级。这种极短的脉冲时间使得飞秒激光在材料加工领域具有独特的优势，尤其在对材料进行精细加工时表现突出。利用飞秒激光对碳化硅进行打孔和切割可以实现精密、高效的加工。由于飞秒激光的脉冲时间极短，它可以在几乎不引起热损伤的情况下加工材料，从而避免了碳化硅等难加工材料常见的裂纹和变形问题。同时，飞秒激光加工的高精度和高灵活性也使得它成为对碳化硅进行微细加工的理想选择。飞秒激光加工碳化硅的关键是选择合适的激光参数（例如激光功率、脉冲频率、聚焦方式等），以及适当的工艺控制（例如气体保护、加工速度等），以确保实现所需的加工质量和精度。此外，后续的表面处理也可能是必要的，以去除可能形成的氧化物或残留物，并使加工表面达到所需的光滑度和质量。飞秒激光技术在精密机械、微纳电子、微纳光学、表面工程、生物医学等领域具广泛的应用。上海半导体飞秒激光研磨

不只是汽车行业的喷油器微孔，微细小型化是当下的一个明显趋势，迫使各行业的制造商去挑战精密微细零件的生产，并有效控制每个零件的生产成本。1）工作空间的有效利用：航空航天应用的理想选择高成本效益的发动机叶片和燃烧室内衬的钻孔和成型是MicrolutionML-10的特长领域，该解决方案是根据航空航天业的需求而设计的。其占地面积小，可以有效降低每平方米的生产成本。该机床内嵌光学相干断层成像(OCT)系统，允许非接触式测量、穿透检测/深度跟踪、形状分析和烧蚀实时监测，众多益处触手可得。2）简化医用管材切割的复杂加工过程使用超快MLTC激光管材切割平台可以消除大部分甚至所有的后续加工步骤。这一用于医疗设备行业及其他应用的解决方案的特点是能够以极高的精度快速准确地加工金属和聚合物管材。飞秒激光加工3）实现优异的边缘和表面质量以及笔直的侧壁创造独特的形状，如负锥度孔、变形孔（包括圆形入口和椭圆形出口）、星形图案等。由于该解决方案采用五轴扫描测头，可以加工出在机械设备上不可能实现的形状。代工飞秒激光钻孔飞秒激光新技术应用主要应用行业包括：合金微铸造、精确孔径和电极结构加工、航空难材料加工、医疗等领域。

与传统激光加工方法相比，飞秒激光加工具有以下优点：高精度：飞秒激光器能够产生极短的脉冲，使得加工过程中的能量传输更加精确，因此可以实现非常精细的切割线条和小尺寸的孔径。低热影响：由于飞秒激光脉冲的极短时间尺度，加工过程中的热影响区域极小，几乎可以忽略不计。这样就可以避免氮化硅等材料发生热应力导致的裂纹或变形问题，保证加工质量。高加工效率：飞秒激光器的高能量密度使得加工速度相对较快，可以在短时间内完成复杂的切割和打孔任务。这提高了生产效率并降低了加工成本。适用性广：飞秒激光加工技术不仅适用于氮化硅，还可以用于其他高硬度、脆性或热敏感的材料，如玻璃、陶瓷和聚合物等。无需后加工：由于飞秒激光加工过程中几乎没有产生热影响区域，因此通常不需要进行额外的表面处理或后加工步骤，从而节省了时间和成本。

飞秒激光在诱导金属微结构加工应用方面和精细加工方面的其他应用如下：金属纳米颗粒加工自1993年HengleinA等人利用激光消融法制备金属纳米颗粒以来，许多研究小组制备出高纯度、力度分布均匀的金属纳米颗粒。LinkH等人进一步控制飞秒激光的能流密度和照射时间，将金属纳米棒完全融化为金属纳米点。与其他激光脉冲相比，飞秒激光改变的金属颗粒尺寸大小和特定形状，使金属纳米颗粒特别是贵金属（Au、Hg、Pt、Pd等）在催化、非线性光学、医用材料科学等领域具有广阔的应用前景。飞秒激光尤其适合加工蓝宝石、玻璃、陶瓷等脆性材料和热敏性材料，因此适合于电子产业微细加工行业应用。

飞秒激光作用于金属和非金属加工时原理完全不同，金属表面存在大量的自由电子，当激光照射金属表面时，自由电子会瞬间被加热，数十飞秒内让电子电子发生碰撞，自由电子将能量传道给晶格，形成开孔。但由于自由电子碰撞的能量要比离子小的多，所以传导能量需要较长时间，但目前该难题已被我国科学家攻克。在飞秒激光作用于非金属材料时，由于材料表面自由电子较少，激光照射时先要使得材料表面电离，进而产生自由电子，剩下的环节与金属材料一致。飞秒激光加工微孔时，在初级阶段先形成一个小坑，随着脉冲数量的增多，坑深度不断增加，但随着深度的增加，坑底的碎屑飞出的难度也越来越大，导致激光向底部传播的能量越来越少，*终达到深度不可增加的饱和状态，即打完一个微孔。飞秒激光是指时域脉冲宽度在飞秒（10-15秒）量级的激光，在时间分辨率上属于超快激光。广东高效飞秒激光蚀刻

飞秒激光器的波长为800nm，强度不足以在蓝宝石和石英玻璃等透明材料上引起吸附。上海半导体飞秒激光研磨

飞秒激光技术在航空发动机制造上的应用：长久以来，我国发动机制造技术始终是制约航空航天事业发展的瓶颈，产品的质量不过关来自两方面：一是材料技术；二是材料加工技术。飞秒激光钻孔恰恰解决了这个难题！在航空航天领域，燃气涡轮是发动机的三大关键部件之一，其性能直接决定了发动机的好坏。然而航空发动机的涡轮叶片工作温度至少为1400摄氏度，因此必须对高温部件，尤其是叶片必须使用精确的冷却技术。叶片冷却一般通过大量不同直径的气膜孔来实现，孔径约为100~700微米，且空间分布复杂，多为斜孔，角度为15°到90°不等，为了提高冷却效率，开孔形状往往成扇形或者矩形，这给加工带来极大的难度。目前主流的方法是高速电火花，但工具电极制造极为困难，加工好的部件易磨损，加工速度慢，排除孔内的加工屑比较困难，不易散热，根本不适合大批量生产。此外，现代发动机叶片表面通常要覆盖一层热障涂层、一般是陶瓷材料，采用传统电火花无法加工，是未来先进发动机制造的关键技术。随着未来发动机叶片材料逐渐走向非金属化，电火花加工更不靠谱，而飞秒激光加工具有材料适应广、定位精度高、无机械变形、无直接接触等各种优点，非常适合加工微型孔。上海半导体飞秒激光研磨