超精密飛秒激光MLCC

基于能量高度集中、熱影響區(qū)小、無飛濺無熔渣、不需特殊的氣體環(huán)境、無后續(xù)工藝、雙光子聚合加工精度可達0.7um等優(yōu)勢，飛秒激光在誘導(dǎo)金屬微結(jié)構(gòu)加工應(yīng)用方面和精細加工方面都取得了很大的進展。1.孔加工在1mm厚的不銹鋼薄片上，飛秒激光進行了具有深孔邊緣清晰、表面干凈等特點的納米級深孔加工；在金屬薄膜上，鈦寶石飛秒激光加工制備出了微納米級陣列孔，孔徑至小達2.5um，孔直徑在2.5~10um間可調(diào)，至小間距可達10um，很容易實現(xiàn)10-50um間距調(diào)整。2.金屬材料表面改性1999年德國漢諾威激光中心Noltes等人報道了結(jié)合鈦寶石飛秒激光三倍頻光（260nm）和SNOM（掃描進場光學顯微鏡）在金屬鎘層制出了線寬200nm的凹槽。為以后的無孔徑近場掃描光學顯微鏡（ANSOM）取代SNOM奠定了基礎(chǔ)，獲得了高達70nm的空間分辨率，開拓了遠場技術(shù)在納米范圍下的物理化學特性以及運輸機制的研究。相對于傳統(tǒng)設(shè)備，飛秒激光由于脈沖時間極短，被加工物體不會被加熱，適合加工30微米以下的高精度小孔。超精密飛秒激光MLCC

飛秒激光鉆孔技術(shù)還可被運用于核聚變上，核聚變中的點火靶球具有充氣微孔，只有微孔的數(shù)量多、精度高才能保證聚變反應(yīng)的控制精度，而飛秒激光加工技術(shù)恰好能滿足這一要求。近年來飛秒激光鉆孔技術(shù)還被運用到透明材料內(nèi)部的三維微孔加工中，這種制造技術(shù)將有利于制造飛機、坦克、艦艇上使用的光電傳感器設(shè)備。加工方法一般是通過液體輔助，在透明材料表面直接燒蝕成孔，讓液體將碎屑去除，這樣的方法可以達到更高的鉆孔深度。飛秒激光技術(shù)的發(fā)展能更好地推動我國對核能領(lǐng)域的進一步探索。北京半導(dǎo)體飛秒激光切割飛秒激光通過透鏡聚焦激光可獲得高激光強度，因此只能在焦點附近形成微結(jié)構(gòu)。

飛秒激光是一種先進的激光技術(shù)，其特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.**定義與度量**：-飛秒（femtosecond），簡稱fs，是標衡時間長短的一種計量單位。具體來說，1fs等于10^-15秒。-即使是自然界中速度max的光速（30萬千米/秒），在1飛秒內(nèi)也只能走0.3μm，這個距離甚至不到一根頭發(fā)絲的百分之一。2.**技術(shù)特點**：-**持續(xù)時間極短**：飛秒激光持續(xù)的時間極其短，只有幾個飛秒，是人類在實驗條件下所能獲得的至短脈沖。-**瞬時功率高**：飛秒激光的瞬時功率極高，可以達到百萬億瓦，比全世界發(fā)電總功率還要多出上百倍。-**聚焦能力強**：飛秒激光能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的空間區(qū)域內(nèi)，使電磁場的強度比原子核對其周圍電子的作用力還要高出數(shù)倍。

飛秒激光精細微加工將成為未來激光加工發(fā)展的重要方向。在中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級不斷深化的背景下，產(chǎn)品和零件加工逐漸趨向精密化、微型化，激光技術(shù)也不斷向高功率、窄脈寬、短波長方向發(fā)展，更高的功率可以提高加工速度，優(yōu)化加工效率。飛秒激光更窄的脈寬可以降低加工損傷，提升加工質(zhì)量。更短波長可以使加工產(chǎn)生更小光斑，提供較高的分辨率，提高加工精度。隨著超短脈沖激光器趨向更為成熟的工業(yè)應(yīng)用，精細激光微加工技術(shù)將開拓更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，成為諸多行業(yè)不可或缺的利器。飛秒激光技術(shù)在精密機械、微納電子、微納光學、表面工程、生物醫(yī)學等領(lǐng)域具廣泛的應(yīng)用。

飛秒激光作用于金屬和非金屬加工時原理完全不同，金屬表面存在大量的自由電子，當激光照射金屬表面時，自由電子會瞬間被加熱，數(shù)十飛秒內(nèi)讓電子電子發(fā)生碰撞，自由電子將能量傳道給晶格，形成開孔。但由于自由電子碰撞的能量要比離子小的多，所以傳導(dǎo)能量需要較長時間，但目前該難題已被我國科學家攻克。在飛秒激光作用于非金屬材料時，由于材料表面自由電子較少，激光照射時先要使得材料表面電離，進而產(chǎn)生自由電子，剩下的環(huán)節(jié)與金屬材料一致。飛秒激光加工微孔時，在初級階段先形成一個小坑，隨著脈沖數(shù)量的增多，坑深度不斷增加，但隨著深度的增加，坑底的碎屑飛出的難度也越來越大，導(dǎo)致激光向底部傳播的能量越來越少，*終達到深度不可增加的飽和狀態(tài)，即打完一個微孔。飛秒激光可以用于各種材料的微細加工，包括金屬、陶瓷、聚合物和復(fù)合材料等。上海超精密飛秒激光

飛秒激光加工的特點 · (1) 能量傳輸時間極短，加工過程中不會產(chǎn)生熱效應(yīng) 。超精密飛秒激光MLCC

激光打孔工藝可分為長脈沖（ms級）和短脈沖（ns、ps、fs級）激光工藝，注意脈沖寬度是個時間單位，不是長度單位，其中ps皮秒激光和fs飛秒激光也被行業(yè)內(nèi)叫做超快激光。兩種工藝相比各有優(yōu)缺點，同樣是氣化材料加工小孔，前者因為其單個脈沖照射時間更長，能提供更多能量快速去除材料，相當于大刀闊斧效率高；后者能量細小峰值功率高，可瞬間氣化微量材料，素有冷加工的美譽，相當于小刀精啄，幾乎沒有重熔層，表面質(zhì)量更好，專業(yè)一點講就是超快激光由于脈沖持續(xù)時間遠小于材料中受激電子通過轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化等形式的能量釋放時間，只需考慮電子吸收入射光子的激發(fā)和儲能過程，加上高達TW（10^12W）級的峰值功率，能量在只有幾個納米厚度內(nèi)迅速聚集，瞬間產(chǎn)生的超高電子溫度值遠超材料汽化溫度，材料直接從固態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，在表面形成高密度、超熱、高壓的等離子體狀態(tài)，實現(xiàn)非熱熔性加工。超精密飛秒激光MLCC