微米级飞秒激光异形孔

在5G趋势下，由于高精度高密度的要求，PCB钻孔技术将逐渐由机械钻孔走向激光钻孔技术。激光打孔，指激光经聚焦后作为强热源对材料进行加热，使激光作用区内材料融化或气化继而蒸发，而形成孔洞的激光加工过程。目前，PCB激光钻孔技术主要分为红外激光钻孔技术和紫外激光钻孔技术。１、红外激光：主要采用YAG激光(波长为1.06μm)，将材料表面的物质加热并使其汽化(蒸发)，以除去材料。2、紫外激光：主要采用紫外激光(波长为355nm)，高能量的紫外光子直接破坏许多非金属材料表面的分子键，使分子脱离物体。你知道吗？皮秒激光甚至飞秒激光也将运用于PCB钻孔。大众熟知的是，皮秒激光用于美容；飞秒激光用于近视手术。所谓皮秒激光，指的是皮秒级别脉宽的激光（1皮秒是1秒的一万亿分之一秒）所谓飞秒激光，指的是飞秒级别脉宽的激光（1飞秒是1秒的一千万亿分之一）早期的激光加工特点是长脉冲宽度和低激光强度，虽然激光束可以被聚焦成很小的光斑，但是对材料的热冲击依然很大，限制了加工的精度。而皮秒激光和飞秒激光具有脉宽超短、瞬时功率超高、聚焦区域超小的特点，特别适用于电路板的精密加工。对于飞秒激光而言，脉冲作用时间已经实际小于1 ps，电子没有足够的时间将能量传递给晶格。微米级飞秒激光异形孔

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。超快飞秒激光切割工业加工中常见的精密激光加工设备有激光切割、激光钻孔、激光打标、激光焊接、激光雕刻、3D激光打印等。

随着科技的不断进步和市场需求的变化，飞秒激光切割机在半导体行业中的应用将更加广。未来，飞秒激光切割机将朝着更高精度、更高效率、更环保的方向发展。同时，随着人工智能和机器人技术的发展，飞秒激光切割机将实现更高程度的智能化和自动化，提高生产效率和产品质量。此外，飞秒激光切割技术还有望应用于更广的领域，为人类社会的发展做出更大的贡献。总之，飞秒激光切割机作为一种先进的精密加工技术，在半导体行业中发挥着越来越重要的作用。随着技术的不断进步和应用领域的拓展，我们有理由相信飞秒激光切割机将为人类带来更加美好的未来。

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。适用于在各类金属、非金属、高温合金、复合材料等多种材料上进行盲孔/异型孔等结构的可控锥度精细加工。

飞秒激光加工应用于金属掩模板加工：新加坡南洋科技大学VenkatakrishnanK等人利用飞秒激光直写方法制作了以金属薄膜为吸收层、石英为基底的金属掩模板，并将前入射与后入射两种方案做了比较，发现采用前入射的方法能够得到更小的特征尺寸和好的边缘质量。并且利用飞秒激光超衍射极限加工有效地修补了金属镉掩模板的缺陷，修复的线宽达到小雨100nm的精度。目前构建的飞秒激光修正光掩模板工具已在IBM的伯林顿、福蒙特州的掩模制作设备中运行。这对微电子技术的发展将具有重要意义。超快飞秒激光切割机适用于超薄金属铜箔、铝箔、不锈钢箔、等材料微细精密加工，切割无变形、精度高。北京超快飞秒激光MLCC垂直刀片

飞秒激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。微米级飞秒激光异形孔

飞秒激光技术目前仍然是一项世界前沿科技。虽然在各个领域已经发挥了各种重要的作用，但我们对它的探索与发展仍然不能停歇。虽然飞秒激光钻孔技术拥有如此神奇的魔力，但其开发难度也是非常大的，特别是进行系统集成化、技术工程化的努力遭遇了各种困难，输出功率也有限制。此外，如何能形成一套完整的微孔加工工业也是世界性难题，但通过我国科学家的努力，不但实现了该系统的实用化和集成化，还发明出了螺旋加工工艺，可以私人订制不同形状的微孔，可以说是达到了国际认可的水平。微米级飞秒激光异形孔