Molybden (Mo) är ett unikt metallmaterial. Även om den i allmänhet framstår som en omärklig silver-vit metall, gör dess stabila fysikaliska och kemiska egenskaper att den kan användas i stor utsträckning i scenarier med hög-temperatur och hög-stress. Det är ett oumbärligt råmaterial för industrier som flyg, kärnenergi, halvledare och precisionsmedicin. Följaktligen är det extremt svårt att bearbeta molybden; i synnerhet när man utför hög-mikro-bearbetning av mikrohål på molybden, kämpar de flesta traditionella processer för att uppfylla kraven.
Som en avancerad -mikron--nivå precisionsbearbetningsprocess, erbjuder femtosekundlaserteknik fördelar som kall bearbetning (kallablation), stress-fri drift, materialoberoende och hög precision, vilket spelar en betydande roll inom mikro-nanotillverkning inom olika områden. Specifikt löser den materialoberoende-egenskapen hos femtosekundlasrar effektivt utmaningen som traditionella processer står inför när man bearbetar exakta mikro-hål i molybden.
Vad är en femtosekundlaser?
Femtosekundlaser avser en laser med en pulsbredd på femtosekundnivå. En femtosekund är en tidsenhet, där 1 femtosekund=10⁻¹⁵ sekunder. Om vi rörde oss med ljusets hastighet skulle förskjutningen på 1 femtosekund vara 0,3 μm, vilket visar att 1 femtosekund är en extremt kort varaktighet.
Med andra ord tillåter den korta enstaka-pulslängden hos en femtosekundlaser extremt hög toppeffekt. Därför kan den uppnå omedelbar borttagning av målmaterialet, vilket resulterar i bearbetningseffekter såsom en minimal värmepåverkad zon (HAZ), inget omgjutna lager och inga mikro-sprickor.
Varför behöver molybden femtosekundlasrar?
Molybden har stabila fysikaliska och kemiska egenskaper, vilket gör det allmänt användbart i scenarier med hög-temperatur och hög-stress. På motsvarande sätt är det emellertid extremt svårt att bearbeta molybden. Speciellt:
1. Hög hållfasthet och hög hårdhet:
Molybden är en övergångsmetall med mycket starka interatomära bindningskrafter, vilket gör att den kan bibehålla hög hållfasthet och hårdhet vid både rumstemperatur och förhöjda temperaturer. Därför, i fält med extrema-temperaturer och högt-tryck, såsom flyg och halvledare, väljs ofta molybden som råmaterial för munstycken. När traditionell mekanisk bearbetning appliceras på molybden, är skärverktyg eller borrskär benägna att snabbt slitas. Dessutom genererar processen lätt kontaktspänning eller lokaliserade höga temperaturer, vilket leder till kantflisning av mikro-hål och induktion av mikro-sprickor.
2. Hög smältpunkt:
Smältpunkten för molybden är så hög som 2623 grader, och den är resistent mot ablation med hög-temperatur; därför kräver bearbetning av den extremt hög energitäthet. Vanliga lasrar, vid bearbetning av molybden, är extremt benägna att orsaka en stor -påverkad zon (HAZ), vilket resulterar i defekter som kratrar eller sågtandskanter längs skärkanterna.
Kort sagt, egenskaperna hos molybden som är hårt och eldfast gör precisionsbearbetning av materialet, särskilt hög-precisionsmikro-hålsbearbetning, exceptionellt svår. Traditionella borrprocesser och vanliga lasrar klarar för det mesta inte att uppfylla kraven.
Micro & Nano Precision Laser Processing Utrustning
Femtosekundlaserteknologi är inte bara en enkel uppgradering av konventionella lasrar; snarare representerar det ett genombrott i bearbetningsprinciper som är förankrade i den kontinuerliga utforskningen och utvecklingen av mikronskalan. Den är särskilt väl-lämpad för produktkrav som involverar mikron-mikro-nivå, skärning och etsning. Följaktligen kan femtosekundlasrar hantera uppgiften med lätthet och precision även när de står inför svåra--bearbetade material som molybden.
Detta beror på att femtosekundlasrar arbetar i extrema termer när det gäller energitäthet, interaktionstid, rumslig skala och den kontrollerbara skalan för energiabsorption av materialet. Som ett resultat av detta skiljer sig de fysiska effekterna och interaktionsmekanismerna som används under tillverkningsprocessen fundamentalt från traditionella laser-materialinteraktionsprocesser. Därför möjliggör de den ultimata precisionsbearbetningen av molybdenmikro-hål. Speciellt:
1. Hålstorlek:
Femtosekundlaserbehandling av tunna molybdenmaterial är i allmänhet begränsad till en tjocklek inom 2 mm. För närvarande, inom ett lämpligt tjockleksområde, kan femtosekundlasrar bearbeta minsta håldiametrar på 3 μm för avsmalnande hål och 20 μm för vertikala hål. Detta är betydligt mindre än traditionella precisionsbearbetningsprocesser, vilket utökar tillämpningsområdet för molybdenmikro-hål.
2. Sidoväggens vertikalitet:
Femtosekundlasrar kan bearbeta både avsmalnande hål och vertikala hål. Speciellt för specifika krav ger flexibiliteten hos kontrollerbar avsmalning som erbjuds av femtosekundlasrar en tydlig fördel, vilket möjliggör bättre kontroll över passagen av media som joner, gaser och vätskor.
3. Måttnoggrannhet:
Femtosekundlasrar kan uppnå håldiameter eller skärnoggrannhet inom ±1μm, en standard som traditionella lasrar eller konventionella bearbetningsprocesser inte kan uppfylla. Det är en bearbetningsmetod som ligger relativt nära precisionstekniker på nanometer-nivå som FIB (Focused Ion Beam) och fotolitografi, som fungerar som en brygga som förbinder mikrometer- och nanometerskalorna.
4. Bearbetningskvalitet:
Femtosekundlaserbearbetning är en "kall ablation" (kall bearbetningsmetod), som kan åstadkomma mikron-nivå mikro-hålsbearbetning som är grat-fri, sprickfri- och har släta sidoväggar. Den inre väggens grovhet hos dessa mikro-hål kan garanteras inom Ra 0,4 μm, eller till och med så låg som 0,2 μm. Den här egenskapen gör att molybdenmikro-hål som bearbetas av femtosekundlasrar kan utmärka sig i det optiska fältet och uppfylla bearbetningskraven för öppningar i{10}avbildande utrustning eller halvledare av hög kvalitet.