激光钻孔原理讲解
雷射成孔的商用机器,市场上大体可分为:紫外线的 Nd :YAG 雷射机(主要供应者为美商 ESI 公司;红外线的 CO2雷射机(最先为 Lumonics ,现有日立、三菱、住友等;以及兼具 UV/IR之变头机种 (如 Eecellon 之 2002型等三类。前者对 3mil 以下的微孔很有利, 但成孔速度却较慢。次者对 4~8mil的微盲孔制作最方便,量产速度约为 YAG 机的十倍, 后者是先用 YAG 头烧掉全数孔位的铜皮,再用 CO2头烧掉基材而成孔。若就行动电话的机手机板而言, CO2雷射对欲烧制 4~6mil的微盲孔最为适合, 症均量产每分钟单面可烧出 6000孔左右。至於速度较的 YAG 雷射机, 因UV 光束之能量强且又集中故可直接打穿铜箔, 在无需“ 开铜窗” (Conformal Mask 之下,能同时烧掉铜箔与基材而成孔,一般常用在各式“ 对装载板” (Package Substrste 4mil 以下的微孔,若用於手机板的 4~6mil微孔似乎就不太经济了。以下即就雷射成孔做进一进步的介绍与讨论。
一、雷射成孔的原理
雷射光是当:“ 射线” 受到外来的刺激,而增大能量下所激发的一种强力光束,其中红外光或可见光者拥有热能, 紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射 (Refliction 吸收 (Absorption 及穿透 (Transmission 等三种现象, 其中只有被吸收者才会发生作用。而其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反应,现分述於下:
1、光热烧蚀 Photothermal Ablation
是指某雷射光束在其红外光与可见光中所夹帮的热能, 被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物,而将之去除成孔的原理,称为“ 光热烧蚀” 。此烧蚀的副作用是在孔壁上的有被烧黑的炭化残渣渣 (甚至孔缘铜箔上也会出现一圈高熟造成的黑氧化铜屑 , 需经后制程 Desmear 清除,才可完成牢固的盲孔铜壁。
2、光化裂蚀 Photochemical Ablation
是指紫外领域所具有的高光子能量(Photon Energy,可将长键状高分子有机物的化学键(Chemical Bond予以打断,於是在众多碎粒造成体积增大与外力抽吸之下,使板材
被快速移除而成孔。本反应是不含熟烧的“ 冷作” (Cold Process,故孔壁上不至产生炭化残渣。
3、板材吸光度
由上可知雷射成孔效率的高低, 与板材的吸光率有直接关系。电路板板材中铜皮、玻织布与树脂三者的吸收度, 民因波长而有所不同。前二者在 UV 0.3mu以下区域的吸收率颇高, 但进入可见光与 IR 后即大幅滑落。至於有机树脂则在三段光谱中,都能维持於相当不错的高吸收率。
4 、脉冲能量
实用的雷射成孔技术, 是利用断续式 (Q-switch 光束而进行的加工, 让每一段光敕 (以微秒 us 计量以其式(Pulse 能量打击板材,此等每个 Pulse (可俗称为一枪所拥有的能量,又有多种模式(Mode ,如单光束所成光点的 GEMOO 单束光点的能量较易聚焦集中故多用於钻孔。多束光点不但还需均匀化且又不易集中成为小光点, 一般常用於雷射直接成像技术(LDI 或密贴光罩(Contact Mask等制程。
5、精确定位系统
a 、小管区式定位
以“ 日立微孔机械” 公司(Hitachi via Machine,最近由“ 日立精工” 而改名之RF/CO2钻孔机为例, 其定位法是采“ 电流计式反射镜” (Galvanometer and Mirro 本身的 X.Y. 定位, 加上机种台之 XY 台面 (XY Table 定位等两种系统合作而成。后者是将大板面划分成许多小“ 管区” (最大为 50mm 见方,一般为精确起见多采用
30mm 见方,工作中可 XY 移动台面以交换管区。前者是在单一管区内,以两具
Galvanometer 的 XY 微动,将光点打到板面上所欲对准的靶位而成孔。当管区内的微孔全部钻妥后, 即快速移往下一个管区再继续钻孔。
所谓的 Galvanometer 是一种可精确微动 ±20°以下的铁制品, 磁铁或线圈式所组合的直流马达, 再装配上镜面即可做小角度的转动反射, 而将雷射光束加以快速(2~4ms折射而定位。但此种系统也有一些缺点,如:①所打在板面上的光束不一定都很垂直,多少会呈现
一些斜角,因此还需再加一种“ 远心透镜” (Telecentric Lense来改正斜光,使尽可能的垂直於孔位;②电流计式反射镜系统所能涵盖的区域不大,最多只能管到
50mm*50mm,故还须靠 XY Table来移换管区。其管区越小当然定位就越精准,但相对的也就牺牲了量产的时间;③大板面上管区的交接无法达到完全的天衣无缝,免不了会出现间隙或重叠等“ 接坏错误” (Abutment Errors,对高密度布孔的板子可能会发生漏钻孔或位失准等故障。此时可加装自动校正系统以改善管区的更换,或按布孔的密度而机动自行调整管区的大小与外形。
b 、全板面定位
除了上述的“Galvo XY” 与“ 小管区移换” 式的定位外,还可将 Galvo XY之镜面另装在一组“ 线性马达(Liner Motor上,令其中做全板面的 X 向移动。别将台面加装线性马达而只做 Y 移动,如此将可免除接坏错误。此法与传统机械钻孔机的钻轴 X 左右移动,加上台面 Y 前后动的定位方式相同。此法可用於 UV/YAG光束能较强者之定位,对线外线 CO2光束能较弱者,则因其路径太长能量不易集中而反倒不宜。
二、二氧化碳 CO2雷射成孔的不同制程
1、开铜窗法 Conformal Mask
是在内层 Core 板上先压 RCC 然后开铜窗,再以雷射光烧除窗内的基材即可完成微盲孔。详情是先做 FR-4的内层核心板,使其两面具有已黑化的线路与底垫(Target Pad, 然后再各压贴一张“ 背胶铜箔” (RCC 。此种 RCC (Resin Coated
Copper Foil中之铜箔为 0.5 OZ,胶层厚约 80~100um(3~4mil。可全做成 B-stage ,也可分别做成 B-stage 与 C-stage 等两层。后者於压贴时其底垫上(Garget Pad的介质层厚度较易控制,但成本却较贵。然后利用 CO2雷射光,根据蚀铜底片的座标程式
去烧掉窗内的要树脂,即可挖空到底垫而成微盲孔。此法原为“ 日立制作所” 的专利,一般业者若要出货到日本市场时,可能要小心法律问题。
2、开大铜窗法 Large Conformal mask
上述之成孔孔径与铜窗口径相同, 故一旦窗口位置有所偏差时, 即将带领盲孔走位而对底垫造成失准(Misregistration 的问题。此等铜窗的偏差可能来自板材涨缩与影像转移之底片问题,大板面上不太容易彻底解决。
所谓“ 开大窗法” 是将口径扩大到比底垫还大约 2mil 左右。一般若孔径为
6mil 时,底垫应在 10miL 左右,其大窗口可开到 12mil 。然后将内层板底垫的座标资料交给雷射使用,即可烧出位置精确对准底垫的微盲孔。也就是在大窗口备有余地下, 让孔位获得较多的弹性空间。於是雷射光是得以另按内层底垫的程式去成孔, 而不必完全追随窗位去烧制明知已走位的孔。
3、树脂表面直接成孔法
本法又可细分为几种不同的途径,现简述如下:
a 、按前述 RCC+Core的做法进行, 但却不开铜窗而将全部铜箔咬光, 若就制程本身而言此法反倒便宜。之后可用 CO2雷射在裸露的树脂表面直接烧孔,再做 PTH 与化铜电铜以完孔与成线。由於树脂上已有铜箔积而所踩出的众多微坑, 故其后续成垫成线之铜层抗撕强度(Peel Strength,应该比感光成孔(Photo Via板类靠高锰酸钾对树脂的粗化要好得很多。但此种牺牲铜皮而粗麻树脂表面的做法,仍不知真正铜箔来得更为抓地牢靠。本法优点虽可避开影像转移的成本与工程问题,但却必须在高锰酸钾“ 除胶渣” 方面解决更多的难题,最大的危机仍是在焊垫附著可靠度的不足。
b 、其他尚有采用:① FR-4胶片与铜箔代替 RCC 的类似做法;②感光树脂涂布后压著牺牲性铜箔的做法; ③干膜介质层与牺牲性铜箔的压贴法; ④其他湿膜树脂涂布与牺牲性铜箔法等,皆可全部蚀铜得到坑面后再直接烧孔。
c 、超薄铜皮直接烧穿法
内层核心板两面压贴背胶铜箔后,可采“ 半蚀法” (Half Etching将其原来 0.5OZ (17um 的铜皮咬薄到只剩 5um 左右,然后再去做黑氧化层与直接成孔。
因在黑面强烈吸光与超薄铜层,以及提高 CO2雷射的光束能量下,将可如 YAG 雷射
般直接穿铜与基材而成孔,不过要做到良好的“ 半蚀” 并不容易。於是已有铜箔业者在此可观的商机下,提供特殊的“ 背铜式超薄铜皮” (如日本三井之可撕性UTC 。其做法是将 UTC 棱面压贴在核心板外的两面胶层上,再撕掉厚支持用的“ 背铜层… ,即可得到具有超薄铜皮 (UTC 的 HDI 半成品。随即在续做黑化的铜面上完成雷射盲孔,并还可洗耳恭听掉黑化层进行 PTH 化铜与电铜。此法不但可直接完成微孔,而且在细线制作方面,也因基铜之超薄而大幅提升其良率,当然这种背铜式可撕性的 UTC ,其价格一定不会便宜。
激光精密加工讲解
1激光精密加工 激光由于其优良的光束特性, 自诞生以来, 就在工业加工领域起着非常重要的作用, 并且不断地深入到工业生产的各个领域, 以其独特的优越性, 成为未来制造业的重要加工手段, 被誉为 21世纪的加工技术。 1 激光精密加工 激光精密加工是利用高强度的激光束, 经光学系统聚焦后, 激光束的功率密度达到104 ~ 1011 W/cm2, 加工工件置于激光束焦点附近, 通过激光束与加工工件的相对运动来实现对加工工件的热加工, 加工精度一般在几微米到数十微米。激光束可以 聚焦到很小的尺寸, 所以特别适合于精密加工。激光精密加工所用激光器为各种脉 冲或调Q 固体激光器, 半导体激光器, 脉冲Nd:YAG激光器以及最近几年开始不断推广的光纤激光器和紫外激光器等。各种脉冲激光器的聚焦光斑很小, 功率密度很大, 工件加热范围小, 加工精度和定位精度高而且热影响区小。与一般的机械加工相 比较, 激光精密加工具有许多优点 (1加工的对象范围广, 几乎所有的金属材料和非金属材料如钢材、耐热合金、 陶瓷、宝石、玻璃、硬质合金及复合材料都可以加工。 (2加工精度高, 在一般情况下均优于其他传统的加工方法, 如电火花加工、电子束加工等。 (3属于非接触加工, 无工具磨损, 热影响区和变形很小, 因而能加工十分微小的零部件。而且激光束能量可控制, 移动速度可调。 (4自动化程度高, 可以用计算机进行控制, 加工速度快, 工效高, 可很方便地进行任何复杂形状的加工。 (5大部分激光器可与光导纤维系统组合使用, 具有革新性的纤维传送系统与激光器结合大大增加了激光加工系统的方便性与灵活性, 这种组合系统对于工业上的多工作台同时加工及机器人或机械手操纵非常理想。
激光打孔技术在印制电路板上的应用
一激光成孔的原理 激光是当“射线”受到外来的刺激而增加能量下所激发的一种强力光束，其中红外光和可见光具有热能，紫外光另具有光学能。此种类型的光射到工件的表面时会发生三种现象即反射、吸收和穿透。 图示：透过光学另件击打在基材上激光光点，其组成有多种模式，与被照点会产生三种反应。 激光钻孔的主要作用就是能够很快地除去所要加工的基板材料，它主要靠光热烧蚀和光化学烧蚀或称之谓切除。 (1)光热烧蚀：指被加工的材料吸收高能量的激光，在极短的时间加热到熔化并被蒸发掉的成孔原理。此种工艺方法在基板材料受到高能量的作用下，在所形成的孔壁上有烧黑的炭化残渣，孔化前必须进行清理。 (2)光化学烧蚀：是指紫外线区所具有的高光子能量(超过2eV电子伏特)、激光波长超过400纳米的高能量光子起作用的结果。而这种高能量的光子能破坏有机材料的长分子链，成为更小的微粒，而其能量大于原分子，极力从中逸出，在外力的掐吸情况之下，使基板材料被快速除去而形成微孔。因此种类型的工艺方法，不含有热烧，也就不会产生炭化现象。所以，孔化前清理就非常简单。 以上就是激光成孔的基本原理。目前最常用的有两种激光钻孔方式：印制电路板钻孔用的激光器主要有RF激发的CO2气体激光器和UV固态Nd：YAG激光器。 (3)关于基板吸光度：激光成功率的高低与基板材料的吸光率有着直接的关系。印制电路板是由铜箔与玻璃布和树脂组合而成，此三种材料的吸光度也因波长不同有所不同但其中铜箔与玻璃布在紫外光0．3mμ以下区域的吸收率较高，但进入可见光与IR后却大幅度滑落。有机树脂材料则在三段光谱中，都能维持相当高的吸收率。这就是树脂材料所具有的特性，是激光钻孔工艺流行的基础。 二CO2激光成孔的不同的工艺方法 CO2激光成孔的钻孔方法主要有直接成孔法和敷形掩膜成孔法两种。所谓直接成孔工艺方法就是把激光光束经设备主控系统将光束的直径调制到与被加工印制电路板上的孔直径相同，在没有铜箔的绝缘介质表面上直接进行成孔加工。敷形掩膜工艺方法就是在印制板的表面涂覆一层专用的掩膜，采用常规的工艺方法经曝光/显影/蚀刻工艺去掉孔表面的铜箔面形成的敷形窗口。然后采用大于孔径的激光束照射这些孔，切除暴露的介质层树脂。现分别介绍如下：
激光钻孔的设备原理【深度解析】
激光钻孔的设备原理【深度剖析】 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、自动化、数字无人工厂、精密测量、3D 打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成本低和综合技术经济效益显著等优点，已成为现代制造领域的关键技术之一。在激光出现之前，只能用硬度较大的物质在硬度较小的物质上打孔。这样要在硬度大的金刚石上打孔，就成了极其困难的事。激光出现后，这一类的操作既快又安全。但是，激光钻出的孔是圆锥形的，而不是机械钻孔的圆柱形，这在有些地方是很不方便的。可透过振镜进行程式化编程控制图形输出。 激光打孔指激光经聚焦后作为高强度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。激光束在空间和时间上高度集中，利用透镜聚焦，可以将光斑直径缩小10的5次方~10的15次方W/cm2的激光功率密度。如此高的功率密度几乎可对任何材料进行激光打孔。例如，在高熔点的钼板上加工微米量级的孔，在硬质合金（碳化钨）上加工几十微米量级的小孔，在红蓝宝石商人加工几百微米量级的深孔，金刚石拉丝模，化学纤维喷丝头等。 激光打孔是早早达到实用化的激光加工技术，也是激光加工的重要应用领域之一。激光打孔主要用于金属材料钢、铂、钼、钽、镁、锗、硅，轻金属材料铜、锌、铝、不锈钢、耐热合金、镍基质合金、钛金、白金，普通硬质合金磁性材料以及非金属材料中的陶瓷基片、人工宝石、金刚石膜、陶瓷、橡胶、塑料、玻璃等。 如此高的功率密度几乎可以在任何材料实行激光打孔，而且与其它方法如机械钻孔、电火花加工等常规打孔手段相比,具有以下显著的优点: (1)激光打孔速度快,效率高,经济效益好。|
HDI镭射成孔技术与讨论
雷射成孔技术介绍与讨论 雷射成孔的商用机器，市场上大体可分为：紫外线的Nd：YAG雷射机（主要供应者为美商ESI公司）；红外线的CO2雷射机（最先为Lumonics，现有日立、三菱、住友等）；以及兼具UV/IR之变头机种（如Eecellon之2002型）等三类。前者对3mil以下的微孔很有利，但成孔速度却较慢。次者对4~8mil 的微盲孔制作最方便，量产速度约为YAG机的十倍，后者是先用YAG头烧掉全数孔位的铜皮，再用CO2头烧掉基材而成孔。若就行动电话的机手机板而言，CO2雷射对欲烧制4~6mil的微盲孔最为适合，症均量产每分钟单面可烧出6000孔左右。至於速度较的YAG雷射机，因UV光束之能量强且又集中故可直接打穿铜箔，在无需“开铜窗”（Conformal Mask）之下，能同时烧掉铜箔与基材而成孔，一般常用在各式“对装载板”（Package Substrste） 4mil以下的微孔，若用於手机板的4~6mil微孔似乎就不太经济了。以下即就雷射成孔做进一进步的介绍与讨论。 1．雷射成孔的原理 雷射光是当：“射线”受到外来的刺激，而增大能量下所激发的一种强力光束，其中红外光或可见光者拥有热能，紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射（Refliction）吸收（Absorption）及穿透（Transmission）等三种现象，其中只有被吸收者才会发生作用。而其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反应，现分述於下： 1．1 光热烧蚀Photothermal Ablation 是指某雷射光束在其红外光与可见光中所夹帮的热能，被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物，而将之去除成孔的原理，称为“光热烧蚀”。此烧蚀的副作用是在孔壁上的有被烧黑的炭化残渣渣（甚至孔缘铜箔上也会出现一圈高熟造成的黑氧化铜屑），需经后制程Desmear清除，才可完成牢固的盲孔铜壁。 1．2 光化裂蚀Photochemical Ablation 是指紫外领域所具有的高光子能量（Photon Energy），可将长键状高分子有机物的化学键（Chemical Bond）予以打断，於是在众多碎粒造成体积增大与外力抽吸之下，使板材被快速移除而成孔。本反应是不含熟烧的“冷作”（Cold Process），故孔壁上不至产生炭化残渣。 1．3 板材吸光度 由上可知雷射成孔效率的高低，与板材的吸光率有直接关系。电路板板材中铜皮、玻织布与树脂三者的吸收度，民因波长而有所不同。前二者在UV 0.3mu以下区域的吸收率颇高，但进入可见光与IR后即大幅滑落。至於有机树脂则在三段光谱中，都能维持於相当不错的高吸收率。 1．4 脉冲能量 实用的雷射成孔技术，是利用断续式（Q-switch）光束而进行的加工，让每一段光敕（以微秒us计量）以其式（Pulse）能量打击板材，此等每个Pulse（可俗称为一枪）所拥有的能量，又有多种模式（Mode），如单光束所成光点的GEMOO单束光点的能量较易聚焦集中故多用於钻孔。多束光点不但还需均匀化且又不易集中成为小光点，一般常用於雷射直接成像技术（LDI）或密贴光罩（Contact Mask）等制程。 1．5 精确定位系统 1.5.1 小管区式定位 以“日立微孔机械”公司（Hitachi via Machine，最近由“日立精工”而改名）之RF/CO2钻孔机为例，其定位法是采“电流计式反射镜”（Galvanometer and Mirro）本身的X.Y.定位，加上机种台之XY台面（XY Table）定位等两种系统合作而成。后者是将大板面划分成许多小“管区”（最大为50mm见方，一般为精确起见多采用30mm见方），工作中可XY移动台面以交换管区。前者是在单一管区内，以两具Galvanometer的XY微动，将光点打到板面上所欲对准的靶位而成孔。当管区内的微孔全部钻妥后，即快速移往下一个管区再继续钻孔。
UV激光基板钻孔新工艺讲解
UV激光基板钻孔新工艺 目前，UV激光钻孔设备只占全球市场的15%，但该类设备市场需求的增长要比新型的CO2激光钻孔设备的需求高3倍。孔的直径甚至小于50μｍ，1~2的多层导通孔和较小的通孔也是当前竞争的焦点，UV激光为当前的竞争提出了解决方案；除此之外，它还是一种用于精确地剥离阻焊膜以及生成精密的电路图形的工具。本文概述了目前UV激光钻孔和绘图系统的特性和柔性。还给出了各种材料的不同类型导通孔的质量和产量结果以及在各种蚀刻阻膜上的绘图结果。本文通过展望今后的发展，讨论了UV激光的局限性。 本文还对UV激光工具和CO2激光工具进行了比较，阐明了二者在哪些方面是可以竞争的，在哪些方面是不可竞争的，以及在哪些方面二者可以综合应用作为 互补的工具。 UV与CO2的对比 UV激光工具不仅与CO2的波长不同，而且各自在加工材料，如像PCB和基板，也是两种不同的工具。光点尺寸小于10倍，较短的脉冲宽度和极高频使得在一般的钻孔应用中不得不使用不同的操作方法，并且为不同的应用开辟了其它的 窗口。 表1给出了目前激光系统中通常采用的两种激光装置的最主要技术特性的比 较。 表１:CO2激光与ＵＶ激光钻孔技术特性比较 UV在极小的脉冲宽度内具有高频和极大的峰值功率。工作面上光点尺寸决定了能量密度。CO2能量密度达到50~70J/cm2，而UV激光由于光点尺寸小得多，所 以能量密度可达50~200J/cm2。
由于UV光点尺寸比目标孔直径还要小，激光光束以一种所谓的套孔方式聚焦 于孔的目标直径内。 图1给出了套孔方式。 图1 套孔方式示意图 对于UV激光，钻一个完整的孔所需的脉冲数在30到120之间，而CO2激光则只需2到10个脉冲。UV激光的频率要比CO2的高5到15倍。在去除了顶部铜层后，可使用第二步，通过扩大的光点清理孔中的灰色区域。 当然还可使用UV激光进行冲压，不过光点的大小决定了能量密度，且不同材料的烧蚀极限值决定了所需的最小能量密度。这样根据不同材料的烧蚀极限就可 导出UV冲压方式使用和最大光点尺寸。 由于UV激光所具有的能量，目前仅将冲压方式用于孔直径小于75im、烧蚀极限极低的软材料如TCD，或用于小焊盘开口的阻焊膜烧蚀。 通过套孔方式将必要的能量带进孔内的时间在很大程度上取决于孔自身尺寸，孔直径越小，UV激光工具就钻的越快。CO2与UV激光之间的切换点为75到50im 的孔直径之间。 CO2激光的三种局限性： 第一：由于10im光波在孔边缘的绕射，需要考虑最小的孔尺寸。 第二：在铜上该波长的反射。 第三：厚度达波长1/2的底层铜上的残留物。 波长短得多的且在铜上有较高吸收率的UV激光就不存在上述三种局限性，因此，UV激光就成为一种理想的工具，它可用来在涂覆了任意一种铜材料的高档PCB 和基板即高密度互连技术（HDI）上钻小孔。 HDI一瞥
激光的发明及广泛应用讲解
激光的发明及广泛应用摘要：激光器的发明是20世纪科学技术有划时代意义的一项成就。从近代一开始，激光理论、激光器件、激光应用各方面的研究广泛开展，各种激光器如雨后春笋一般涌现。几十年来，激光科学成果累累，已成为影响人类社会文明的又一重要因素。 关键字：受激辐射粒子数反转放大器 1960年5月16日，世界上第一个激光器——红宝石激光器发出了一束神奇的光，它的名字叫“激光”。最初中文的名称叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译。LASER是英文“受激辐射的光放大”的缩写。 什么叫做“受激辐射”？他基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。 普朗克的能量子假说和爱因斯坦的光量子理论为量子电子学的发展奠定了基础。特别是爱因斯坦1916年对辐射
理论的分析，为激光提供了理论基础。 而美国马萨诸塞州坎布里奇的麻省理工学院的汤斯（CharlesH．Townes，1915—）也为此做出了不可磨灭的贡献。他研究的是微波和分子之间的相互作用。他计算出把分子束系统的高能态与低能态分开，并使之馈入腔中的条件。他还考虑到腔中应充有电磁辐射以便激发分子进一步辐射，从而提供了反馈，保持持续振荡。 这时拍赛尔和庞德在哈佛大学已经实现了粒子数反转，不过信号太弱，人们无法加以利用。当时人们已经认识到，粒子数反转是放大的必要条件。汤斯认为是粒子没有办法放大。他一直在苦思这个问题。他设想如果将介质置于诸振腔内，利用振荡和反馈，也许可以放大。汤斯很熟悉无线电工程，所以别人没有想到的，他先想到了。 汤斯开始按他的新方案进行工作。这个组的成员有博士后齐格尔（H．J．Zeiger）和博士生戈登（J．P．Gordon）。后来齐格尔离开哥伦比亚，由中国学生王天眷接替。汤斯选择氨分子作为激活介质。这是因为他从理论上预见到，氨分子的锥形结构中有一对能级可以实现受激辐射，跃迁频率为23870 MHz。氨分子还有一个特性，就是在电场作用下，可以感应产生电偶极矩。氨的分子光谱早在1934年即有人用微波方法作出了透彻研究。1946年又有人对其精细结构作了观察，这都为汤斯的工作奠定了基础。
激光共聚焦显微镜技术1讲解
激光共聚焦显微镜技术 The techniques and applications of Confocal Laser Scanning Microscopy 激光共聚焦显微镜(LSCM)的发展简史 1957年，Marvin Minsky提出了共聚焦显微镜技术的某些基本原理，获得了美国的专利。1978年，阿姆斯特丹大学的G.J.Brakenhoff首次展示了改善了分辨率的共焦显微镜。 1985年，Wijnaendtsvan Resandt推出了第一台对荧光标记的材料进行光切的共焦显微镜 激光共聚焦显微镜(LSCM)的发展简史 ?80年代末，各家公司都推出了商品化的共焦显微镜,英国的Bio-Rad公司的MRC系列，德国Leica公司的TCS系列，Zeiss公司的LSM系列等。 ?近二十年来，从滤片型到光谱型，人们对共焦高分辨率，采集图像快速，技术的改进及应用开发不断进行，出现了很多新的技术。如双光子，FCS,FLIM ,STED等。 共焦显微镜的优点 人眼分辨率：0.2mm 光学显微镜分辨率：0.25μm 电子显微镜分辨率：0.2nm 共焦显微镜分辨率：μm 共焦显微镜的优点 ?电子显微镜的缺陷： 1.只能观察固定样品 2.样品制备过程（固定、包埋、切片）造成的假象 ?荧光显微镜的缺陷: 1.可以观察活细胞或组织，但细胞或组织内结构高度重叠。 2.荧光具有强散射性，造成图像实际清晰度的大大下降。 3.荧光漂白很快，使荧光图像的拍照有困难。 4.如果荧光滤片选配不当，多荧光标记样品图像的采集很困难，且很难抑制光谱交叉。 共焦显微镜的优点 ?共焦显微镜与传统显微镜的区别 1.抑制图像的模糊，获得清晰的图像 激光扫描共焦显微镜技术 ?共焦显微镜与传统显微镜的区别
激光钻孔原理讲解
雷射成孔的商用机器，市场上大体可分为：紫外线的Nd :YAG雷射机（主要供应者为美商ESI公司;红外线的C02雷射机（最先为Lumonics，现有日立、三菱、住友等;以及兼具UV/IR之变头机种（如Eecellon之2002型等三类。前者对3mil以下的微孔很有利，但成孔速度却较慢。次者对4~8mil的微盲孔制作最方便，量产速度约为YAG机的十倍,后者是先用YAG头烧掉全数孔位的铜皮，再用CO2头烧掉基材而成孔。若就行动电话的机手机板而言，CO2雷射对欲烧制4~6mil的微盲孔最为适合,症均量产每分钟单面可烧出6000孔左右。至於速度较的YAG雷射机,因UV光束之能量强且又集中故可直接打穿铜箔,在无需“开铜窗”（Conformal Mask 之下，能同时烧掉铜箔与基材而成孔，一般常用在各式’对装载板” （Package Substrste 4mil以下的微孔，若用於手机板的4~6mil 微孔似乎就不太经济了。以下即就雷射成孔做进一进步的介绍与讨论。 、雷射成孔的原理 雷射光是当：射线”受到外来的刺激，而增大能量下所激发的一种强力光束，其中红外光或可见光者拥有热能，紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射（Refliction吸收（Absorption及穿透（Transmission等三种现象，其中只有被吸收者才会发生作用。而其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反应，现分述於下： 1、光热烧蚀Photothermal Ablation 是指某雷射光束在其红外光与可见光中所夹帮的热能，被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物，而将之去除成孔的原理，称为“光热烧蚀”。此烧蚀的副作用是在孔壁上的有被烧黑的炭化残渣渣（甚至孔缘铜箔上也会出现一圈高熟造成的黑氧化铜屑,需经后制程Desmear清除，才可完成牢固的盲孔铜壁。 2、光化裂蚀Photochemical Ablation
激光焊接基本原理讲解-共14页
一、激光基本原理 1、 LASER 是什么意思 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅的英语开头字母 2、激光产生的原理 激光――“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质,使介质内部原子的电子获得能量,受激而使电子运动轨道发生迁移,由低能态变为高能态。处于激发态的原子,受外界辐射感应,使处于激发态的原子跃迁到低能态,同时发出一束光;这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致,此时的光为受激辐射光。 为了得到高能量密度、高指向性的激光,必须要有封闭光线的谐振腔,使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡,进而提高光强,同时提高光的方向性。含有钕 (ND的 YAG 结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为 1.064um 的近红外光。这种光束在微弱的受激发情况下,也能实现连续发振。 YAG 晶体是宝石钇铝石榴石的简称,具有优异的光学特性,是最佳的激光发振用结晶体。 3、激光的主要特长 a 、单色性――激光不是已许多不同的光混一合而成的,它是最纯的单色光 (波长、频率 b 、方向性――激光传播时基本不向外扩散。 c 、相干性――激光的位相 (波峰和波谷很有规律,相干性好。 d 、高输出功率――用透镜聚焦激光后,所得到的能量密度是太阳光的几百倍。 二、 YAG 激光焊接
激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。 常用的激光焊接方式有两种:脉冲激光焊和连续激光焊。前者主要用于单点固定连续和薄件材料的焊接。后者主要用于大厚件的焊接和切割。 l 、激光焊接加工方法的特征 A 、非接触加工,不需对工件加压和进行表面处理。 B 、焊点小、能量密度高、适合于高速加工。 C 、短时间焊接,既对外界无热影响,又对材料本身的热变形及热影响区小,尤其适合加工高熔点、高硬度、 特种材料。 D 、不需要填充金属、不需要真空环境 (可在空气中直接进行、不会像电子束那样在空气中产生 X 射线的危险。 E 、与接触焊工艺相比 . 无电极、工具等的磨损消耗。 F 、无加工噪音,对环境无污染。 G 、微小工件也可加工。此外,还可通过透明材料的壁进行焊接。 H 、可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。 I 、很容易改变激光输出焦距及焊点位置。 J 、很容易搭载到自动机、机器人装置上。
激光钻孔原理
雷射成孔的商用机器，市场上大体可分为：紫外线的Nd：YAG雷射机（主要供应者为美商ESI公司）；红外线的CO2雷射机（最先为Lumonics，现有日立、三菱、住友等）；以及兼具UV/IR之变头机种（如Eecellon之2002型）等三类。前者对3mil以下的微孔很有利，但成孔速度却较慢。次者对4~8mil的微盲孔制作最方便，量产速度约为YAG机的十倍，后者是先用YAG头烧掉全数孔位的铜皮，再用CO2头烧掉基材而成孔。若就行动电话的机手机板而言，CO2雷射对欲烧制4~6mil的微盲孔最为适合，症均量产每分钟单面可烧出6000孔左右。至於速度较的YAG雷射机，因UV光束之能量强且又集中故可直接打穿铜箔，在无需“开铜窗”（Conformal Mask）之下，能同时烧掉铜箔与基材而成孔，一般常用在各式“对装载板”（Package Substrste）4mil以下的微孔，若用於手机板的4~6mil微孔似乎就不太经济了。以下即就雷射成孔做进一进步的介绍与讨论。 一、雷射成孔的原理 雷射光是当：“射线”受到外来的刺激，而增大能量下所激发的一种强力光束，其中红外光或可见光者拥有热能，紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射（Refliction）吸收（Absorption）及穿透（Transmission）等三种现象，其中只有被吸收者才会发生作用。而其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反应，现分述於下： 1、光热烧蚀Photothermal Ablation 是指某雷射光束在其红外光与可见光中所夹帮的热能，被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物，而将之去除成孔的原理，称为“光热烧蚀”。此烧蚀的副作用是在孔壁上的有被烧黑的炭化残渣渣（甚至孔缘铜箔上也会出现一圈高熟造成的黑氧化铜屑），需经后制程Desmear清除，才可完成牢固的盲孔铜壁。 2、光化裂蚀Photochemical Ablation 是指紫外领域所具有的高光子能量（Photon Energy），可将长键状高分子有机物的化学键（Chemical Bond）予以打断，於是在众多碎粒造成体积增大与外力抽吸之下，使板材
激光治疗仪讲解
激光是 20世纪人类伟大发明之一,并且广泛应用在很多领域。低强度激光照射治疗的临床价值国内外已经肯定。文献检索发现主要应用在治疗脑部疾病、心血管疾病、糖尿病、恶性肿瘤、白血病、精神科疾病、银屑病、鼻炎等症。根据健康医学发现,低强度激光在心脑血管病发病前期预防及发病后的恢复期都具有较好的疗效, 对于健康及抑制人体衰老具有一定的作用。 激光治疗仪通过特定强度的激光照射, 人体组织会产生一系列的应答反应, 同时引起广泛的生物学效应,改变血液流变学性质,降低全血粘度及血小板凝集能力;促进 ATP 酶的生成, 增加红细胞的变形能力、流动性; 同时提高红细胞携氧能力,以及增强组织对氧的利用;促进机体的代谢机能,改善微循环,降低体内中分子物质,增强体内超氧化物 (SOD的活性,这样可以很好的净化血液,清除血液中的毒素、自由基;分解、消溶、清除血栓和动脉硬化斑块,调节机体免疫力。从根本上康复心脑血管疾病。 激光鼻腔照射血液疗法治疗心脑血管疾病有五大特殊作用:迅速清除血液中的毒素 PAF (自由基 ,改善血液质量;分解、消溶、清除血栓和动脉硬化斑块,在短时间内疏通血管;迅速降血脂与血粘。激光鼻腔照射血液疗法可在一个月之内使高血脂病人的胆固醇、低密度脂蛋白等恢复正常,甘油三酯降到正常或接近正常,而不必控制饮食;软化血管,持久降压:激光鼻腔照射血液疗法通过调整红细胞比积, 刺激新生细胞增多, 增强红细胞携氧、释氧能力,改善红细胞性能,调整白细胞和血小板功能,减少低密度脂蛋白,纠正酸血症, 增加免疫力,全面增加血液有益因子,减少有害因子,使血液年轻化, 这是持久降压降低血粘度的安全疗法。 编辑本段激光治疗仪种类 高血脂治疗仪 高血脂治疗仪通过特定强度的激光照射, 人体组织会产生一系列的应答反应, 同时引起广泛的生物学效应,改变血液流变学性质,降低全血粘度及血小板凝集能力;促进 ATP 酶的生成,增加红细胞的变形能力、流动性;同时提高红细胞携氧能力, 以及增强组织对氧的利用;促进机体的代谢机能,改善微循环,降低体内中分子物质,增
激光打孔(论文)
激光打孔技术 班级：XX 作者：周欣指导老师：XX 摘要: 激光打孔是最早达到实用化的激光加工技术，也是激光加工的主要应用领域之一。随着近代工业和科学技术的迅速发展，使用硬度大、熔点高的材料越来越多，而传统的加工方法已不能满足某些工艺需求, 而用激光打孔则不难实现。激光束在空间和时间上的高度集中，可以将光斑直径缩小到微米级从而获得很高的功率密度，几乎可以对任何材料进行激光打孔。 关键词: 激光打孔 一.激光打孔的原理 激光束打孔机一般由固体激光器、电气系统、光学系统和三坐标移动工作台等四大部分组成。 １）固体激光器工作原理 当激光工作物质钇铝石榴石受到光泵(激励脉冲氙灯)的激发后，吸收具有特 定波长的光，在一定条件下可导致工作物质中的亚稳态粒子数大于低能级粒 子数，这种现象称为粒子数反转。 一旦有少量激发粒子产生受激辐射跃迁，就会造成光放大，再通过谐振腔内 的全反射镜和部分反射镜的反馈作用产生振荡，最后由谐振腔的一端输出激 光。激光通过透镜聚焦形成高能光束照射在工件表面上，即可进行加工。２）电气系统包括对激光器供给能量的电源和控制激光输出方式(脉冲式或连续 式等)的控制系统。在后者中有时还包括根据加工要求驱动工作台的自动控制 装置。 ３）光学系统的功能是将激光束精确地聚焦到工件的加工部位上。为此，它至少含有激光聚焦装置和观察瞄准装置两个部分。 ４）投影系统用来显示工件背面情况，在比较完善的激光束打孔机中配备。
５）工作台由人工控制或采用数控装置控制，在三坐标方向移动，方便又准确地 调整工件位置。 工作台上加工区的台面用玻璃制成，因为不透光的金属台面会给检测带来不 便，而且台面会在工件被打穿后遭受破坏。工作台上方的聚焦物镜下设有吸、 吹气装置，以保持工作表面和聚焦物镜的清洁。 二、激光打孔的特点 激光打孔是最早达到实用化的激光加工技术，也是激光加工的主要应用领域之一。随着近代工业和科学技术的迅速发展，使用硬度大、熔点高的材料越来越多，而传统的加工方法已不能满足某些工艺需求。例如，在高熔点金属钼板上加工微米量级孔径，在硬质碳化钨上加工几十微米的小孔；在红、蓝宝石上加工几十微米的深孔以及金刚石拉丝模具、化学纤维的喷丝头等。这一类的加工任务用常规的机械加工方法很难，有时甚至是不可能的，而用激光打孔则不难实现。激光束在空间和时间上的高度集中，可以将光斑直径缩小到微米级从而获得很高的功率密度，几乎可以对任何材料进行激光打孔。 激光打孔技术与机械钻孔、电火花加工等常孔打孔手段相比，具有显著的优点：（1）激光打孔速度快,效率高,经济效益好 由于激光打孔是利用功率密度为l07-109W/cm2的高能激光束对材料进行瞬时作用,作用时间只有0.001-0.00001s,因此激光打孔速度非常快。将高效能激光器与高精度的机床及控制系统配合,通过微处理机进行程序控制,可以实现高效率打孔。在不同的工件上激光打孔与电火花打孔及机械钻孔相比,效率提高l0-1000倍。 （2）激光打孔可获得大的深径比 小孔加工中,深径比是衡量小孔加工难度的-个重要指标。对于用激光束打孔来说,激光束参数较其它打孔方法草便于优化,所以可获得比电火花打孔及机械钻孔大得多的深径比。一般情况下,机械钻孔和电火花打孔所获得的深径比值不超过10。 （3）激光打孔可在硬、脆、软等各类材料上进行 高能量激光束打孔不受材料的硬度、刚性、强度和脆性等机械性能限制，它既适于金属材料，也适于一般难以加工的非金属材料，如红宝石、蓝宝石、陶瓷、人造金刚石和天然金刚石等。由于难加工材料大都具有高强度、高硬度、低热导率、加工易硬化、化学亲和力强等性质，因此在切削加工中阻力大、温度高、工具寿命短，表面粗糙度差、倾斜面上打孔等因素使打孔的难度更大。而用激-光在这些难加工材料上打孔，以上问题将得到解决。我国钟表行业所用的宝石轴承几乎全部是激光打孔。人造金刚石和天然金刚石的激光打孔应用也非常普遍。用YAG激光在厚度为5.5mm的硬质合金上打孔，深径比高达l4:1，而在1l.5mm 厚的65Mn上可打出深径比为l9:1的小孔。在l0mm厚的坚硬的氮化硅陶瓷上可容易地打出直径为0.6mm的小孔，这都是常规打孔手段无法办到的。特别是在弹性材料上，由于弹性材料易变形，很难用一般方法打孔。
常用激光器简介
几种常用激光器的概述 一、CO2激光器 1、背景 气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。 二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。 2、工作原理 CO2激光器中，主要的工作物质由CO?，氮气，氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用，为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图CO?激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO?分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。 3、特点 二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点： （1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。 （2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。 （3）结构简单，使用一般工业气体，操作简单，价格低廉。由此可见,随着研究工作的进展、新技术的使用，输出功率和效率会不断提高,寿命也会不断增长,将会出现一系列新颖的应用。例如大气和宇宙通讯、相干探测和导航、超外
激光钻孔工艺介绍
随着微电子技术的飞速发展，大规模和超大规模集成电路的广泛应用，微组装技术的进步，使印制电路板的制造向着积层化、多功能化方向发展，使印制电路图形导线细、微孔化窄间距化，加工中所采用的机械方式钻孔工艺技术已不能满足要求而迅速发展起来的一种新型的微孔加工方式即激光钻孔技术。 一激光成孔的原理 激光是当“射线”受到外来的刺激而增加能量下所激发的一种强力光束，其中红外光和可见光具有热能，紫外光另具有光学能。此种类型的光射到工件的表面时会发生三种现象即反射、吸收和穿透。 透过光学另件击打在基材上激光光点，其组成有多种模式，与被照点会产生三种反应。 激光钻孔的主要作用就是能够很快地除去所要加工的基板材料，它主要靠光热烧蚀和光化学烧蚀或称之谓切除。 (1)光热烧蚀：指被加工的材料吸收高能量的激光，在极短的时间加热到熔化并被蒸发掉的成孔原理。此种工艺方法在基板材料受到高能量的作用下，在所形成的孔壁上有烧黑的炭化残渣，孔化前必须进行清理。 (2)光化学烧蚀：是指紫外线区所具有的高光子能量(超过2eV电子伏特)、激光波长超过400纳米的高能量光子起作用的结果。而这种高能量的光子能破坏有机材料的长分子链，成为更小的微粒，而其能量大于原分子，极力从中逸出，在外力的掐吸情况之下，使基板材料被快速除去而形成微孔。因此种类型的工艺方法，不含有热烧，也就不会产生炭化现象。所以，孔化前清理就非常简单。 以上就是激光成孔的基本原理。目前最常用的有两种激光钻孔方式：印制电路板钻孔用的激光器主要有RF激发的CO2气体激光器和UV固态Nd：YAG激光器。 (3)关于基板吸光度：激光成功率的高低与基板材料的吸光率有着直接的关系。印制电路板是由铜箔与玻璃布和树脂组合而成，此三种材料的吸光度也因波长不同有所不同但其中铜箔与玻璃布在紫外光0．3mμ以下区域的吸收率较高，但进入可见光与IR后却大幅度滑落。有机树脂材料则在三段光谱中，都能维持相当高的吸收率。这就是树脂材料所具有的特性，是激光钻孔工艺流行的基础。 二 CO2激光成孔的不同的工艺方法 CO2激光成孔的钻孔方法主要有直接成孔法和敷形掩膜成孔法两种。所谓直接成孔工艺方法就是把激光光束经设备主控系统将光束的直径调制到与被加工印制电路板上的孔直径相同，在没有铜箔的绝缘介质表面上直接进行成孔加工。敷形掩膜工艺方法就是在印制板的表面涂覆一层专用的掩膜，采用常规的工艺方法经曝光/显影/蚀刻工艺去掉孔表面的铜箔面形成的敷形窗口。然后采用大于孔径的激光束照射这些孔，切除暴露的介质层树脂。现分别介绍如下： (1)开铜窗法： 首先在内层板上复压一层RCC(涂树脂铜箔)通过光化学方法制成窗口，然后进行蚀刻露出树脂，再采用激光烧除窗口内基板材料即形成微盲孔：
激光打孔加工
金属激光打孔加工 激光打孔加工产品图 精密激光打孔产品图和激光打孔加工设备介绍,激光打孔加工速度快,无毛刺,激光打孔加工产品可实现自动化生产 1.喷油嘴细孔--激光打孔加工 2.不锈钢精密细孔--激光打孔加工
3.平板电脑喇叭孔--激光打孔加工 4.不锈钢圆管花洒水平面垂直孔---激光打孔加工
激光打孔主要进行金属非接触打孔，最小孔径可达到0.01mm，适合普通金属及合金（铁、铜、铝、镁、锌等所有金属），稀有金属及合金（金、银、钛）等材料的打孔。 根据小孔的尺寸范围划分为六档： 小孔:1.00～3.00(mm) 次小孔:0.40～1.00(mm) 超小孔:0.1～0.40(mm) 微孔:0.01～0.10(mm) 次微孔:0.001～0.01(mm) 超微孔:<0.001(mm) 要了解设备的可以找我,橙色数字(王经理
照射点上立即形成一个小阻坑。随着激光能量的不断输入，阻坑内的汽化程度加剧，蒸气量急剧增多气压骤然上升，对阻坑的四周产生强烈的冲击波作用，致使高压蒸气带着溶液，从凹坑底部高速向外喷射，火花飞溅，如同产生一种局部微型爆炸那样，利用辅助气体吹走激光熔化的范围,在工件上迅速打出孔来. (2)激光打孔设备组件 激光打孔设备主要由激光器、电源、光学传输系统，聚焦系统、观察对准系统、工作台，检控装置等部分组成。激光打孔用的激光器有固体激光器和气体激光器两大类。
关于激光的简介讲解
关于激光的简介 前言： 激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度为太阳光的100亿倍。它的原理早在 1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1960 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。该项目在华中科技大学武汉光电国家实验室和武汉东湖中国光谷得到充分体现，也在军事上起到重大作用。 一．什么是激光： 激光——人类创造的神奇之光 激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。 激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。 激光的产生原理：受激辐射基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，一段激活物质就是一个激光放大器。 二．激光的特点： （1）定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。 （2）亮度极高
激光切割和激光打孔
激光切割和激光打孔 激光器可以完成各种不同的切割任务。从在半导体芯片上生成只有几微米的切口，到高质量地切割 30 毫米钢板。在激光打孔时，激光束无接触地在金属、塑料、纸张和石头上生成细微的或者较大的孔眼。 激光切割的原理 聚焦的激光束照射到工件上，将材料加热，使其熔化或者蒸发。一旦激光束将工件完全穿透，就开始了切割工艺：激光束沿着工件轮廓移动，不断地熔化工件材料。在大多数情况下，气流将熔体从切口中向下挤出。切口的宽度不会比聚焦的激光束宽多少。 在激光打孔时，短脉冲激光以很高的功率密度将工件材料熔化和蒸发。由此产生的高压将熔体从孔眼中向下排出。 氧炔切割 激光氧炔切割是一种大量应用于建筑钢材切割的标准工艺。
氧炔切割需要氧气作为切割气体。在最大6 bar 的压力下，将氧气吹入切口。被加热的金属在切口中与氧气发生反应。氧化反应释放出大量能量，最高可达激光能量的五倍，帮助激光束实现切割。氧炔切割可以加快切割速度，并且可以加工比较厚的金属板。例如可以切割厚度超过30 mm 的建筑用钢板。 激光熔融切割 激光熔化切割可以切割所有可熔化的材料，例如金属。 工艺决定了加工结果：采用等离子体支持的熔融切割速度快、表面粗糙（后），采用传统的熔融切割速度慢、表面光滑（前）。 在激光熔化切割时，通常使用氮气或者氩气作为切割气体。在 2 到 20 bar 压力的推动下，切割气体穿过切口。氩气和氮气都是惰性气体。这意味着，这两种切割气体不与切口中的熔化金属发生反应，而是只向下排出。同时，切割气体将切边与空气隔离。 优点是，切边不被氧化，不必再作后续加工。但是，在切割时只有激光束的能量起作用。 在加工金属薄板时，切割速度和在气割时一样快。对于加工比较厚的金属板以及在穿孔时，加工速度就比气割慢了一些。某些切割设备可以用氧气进行穿孔，然后用氮气进行切割。
激光蚀刻钻孔工艺
激光蚀刻钻孔工艺（一） 【来源:SMT专家网】【编辑:】【时间: 2009-12-8 9:10:22】【点击: 8】 在孔径大于0.008寸(200μm)的场合基本上都使用机械式钻孔，而较小孔径则主要应用激光钻孔。激光钻孔的孔径最小为0.001寸(25μm)，一般标准孔径为0.004寸(100μm) 至0.006寸(150μm)。 直到1999年年底，激光钻孔还仅在少数几个产品中使用，那时全世界只有400台设备，其中300台在日本，均用于第一代激光钻孔工艺：未覆铜材料的CO2钻孔。预计到2002年激光钻孔的数量将会有很大的增加，因为那时移动电话需求量估计会达到3.5亿部。为生产出足够的印刷线路板，将需要2000台激光钻孔设备，这个数字还没包括小型因特网接入设备、个人电脑和其他设备的需求。 激光蚀刻钻孔工艺包括直接电介体钻孔、共形掩膜钻孔和完孔成形三种。直接电介体钻孔是用CO2激光束照射材料表面，每发出一次激光脉冲就有一部分材料被蚀刻掉，然后在下一步工序中对材料整个表面进行电镀。该工艺的特点是钻孔速度快，但由于CO2激光的分辨率太低，其孔径不能低于0.004寸(100μm)；另外未覆铜材料还存在共面和精 确度等问题。 共形掩膜钻孔是用CO2激光在覆铜层已经经过腐蚀的电介材料上钻孔。在光刻工艺中，覆铜层通过化学方法先作完腐蚀，这时它就如同一个掩膜，使CO2激光只作用于电介材料上。目前使用的是无需装备外部激光气的最新式射频激励密封CO2激光，这种激光束具有质量好(TEM00)、重复率高(20kHz以上)及持久耐用等特点。 将这些特点和快速扫描仪(每秒超过1000点)及快速操纵系统如带线性马达(最高2500ipm)的工作台等结合起来，可以使钻孔速度达到每分钟60000孔(1mm间隔)。由于覆铜层已预先腐蚀掉，所以孔的直径与激光波长无关，在25μm至250μm之间。 完孔成形使用两种激光，即UV激光与CO2激光，目前最新的技术是固态UV激光，它利用二极管吸收方式激励激光棒。一个典型的完孔成形系统可产生两种激光：吸收二极管产生的355μm UV激光(脉冲重复率高达100kHz)以及CO2激光。UV激光用来除去铜层，CO2激光用来去除电介质，该工艺已在很多不同的工业中分别得到开发应用，其 中主要是在美国和欧洲的一些国家。 UV激光以一种称为环钻的方式移动，激光束开始照在孔的中心，然后环绕中心作同心圆移动，同心圆直径依次增大直至将整个区域的覆铜层都蚀刻掉。铜层去掉以后再用CO2激光去除电介质，这时剩余的覆铜层就作为CO2激光的掩膜。这种工艺的优点是孔径可以小至0.002寸(50μm)而且很精确，同时每分钟钻孔数量可达5000个以上。该 工艺也可用于多层线路板的钻孔。 传统弧灯只有400～500小时寿命，而二极管的使用寿命一般都超过10000小时，所以二极管吸收式激光有助于提高产量和延长使用寿命。由于激光二极管的寿命可以预测