NOUL MODULATOR LASER CO₂ DE MARE PUTERE DEBLOCEAZA VITEZE DE PROCESARE MAI RAPIDE

Combinarea unui modulator electro-optic unic cu un laser CO₂ de mare putere ofera viteza si precizia necesare pentru a revolutiona numeroase aplicatii de taiere, gaurire si gravare.

Cea mai recenta inovatie in tehnologia modulatorului laser de la Coherent creste randamentul – si, prin urmare, reduce costurile – pentru unele dintre cele mai solicitante sarcini de procesare a materialelor la scara mare, in productia de microelectronica, fabricarea dispozitivelor medicale si nu numai. Mai exact, noul comutator electro-optic pentru laser CO₂ de la Coherent permite utilizarea unor lasere de putere mai mare (pana la 1 kW) pentru a accelera numeroase procese de gaurire, taiere si gravare a materialelor nemetalice, cum ar fi polimerii, materialele compozite, substantele organice si ceramica.

In continuare, vom intelege modul in care functioneaza modulatorii si vom vedea cum aceasta tehnologie noua poate reduce drastic costurile pentru multi producatori.

Intelegerea modulatorilor

Un modulator optic este un dispozitiv utilizat pentru a controla forma temporala si/sau puterea unui laser ca raspuns la un semnal electric aplicat. In cea mai simpla implementare, un fascicul laser cu unda continua (cu iesire constanta) poate fi blocat sau transmis la cerere, cu un nivel variabil de transmisie.

Cele mai utilizate doua tehnologii in acest scop sunt modulatorul acusto-optic (AOM) si modulatorul electro-optic (EOM).

Modulatorul acusto-optic (AOM) contine un cristal transparent cu un traductor piezoelectric atasat. Aplicarea unui semnal de radiofrecventa la traductor genereaza o unda sonora (acustica) in cristal. Aceasta creeaza o variatie periodica a indicelui de refractie al materialului, facandu-l sa actioneze ca o retea de difractie.

Modulatorul electro-optic (EOM) utilizeaza un cristal electro-optic, un material care roteste planul de polarizare al luminii laser polarizate liniar atunci cand i se aplica un voltaj. Prin plasarea unui polarizator liniar la capatul de iesire al cristalului, se realizeaza modularea fasciculului prin variatia voltajului aplicat.

Exista diferente in aproape toate caracteristicile de functionare si utilizare practica ale AOM si EOM, ceea ce face ca fiecare tehnologie sa fie mai potrivita pentru anumite aplicatii specifice. Cativa parametri cheie relevanti pentru procesarea materialelor la randament ridicat sunt:

Poate parea confuz faptul ca EOM-urile pot avea timpi de crestere mai rapidi, dar viteze de modulare mai mici decat AOM-urile. Figura ofera definitiile acestor termeni si ar trebui sa ajute la clarificarea acestui lucru.

Gaurirea „via” in microelectronica

Una dintre aplicatiile care beneficiaza de caracteristicile specifice ale EOM-urilor este gaurirea „via” in fabricarea microelectronicelor. „Via”-urile sunt gauri minuscule realizate in placile de circuite imprimate (PCB) pentru a permite conexiuni electrice intre diferitele lor straturi.

Placile PCB devin din ce in ce mai mici pentru a sprijini miniaturizarea dispozitivelor, cum ar fi smartphone-urile, transceiverele 5G si dispozitivele purtabile. Aceste dispozitive miniaturizate utilizeaza tehnici avansate de impachetare – cum ar fi placile PCB cu interconectare de inalta densitate (HDI) si substraturile IC – care necesita gauri mult mai mici decat cele realizabile prin metode traditionale. Laserele sunt solutia ideala pentru realizarea acestor gauri.

Laserele CO₂ sunt utilizate pe scara larga in sistemele comerciale de gaurire „via” deoarece ofera o procesare extrem de eficienta a materialelor utilizate in multe pachete electronice, inclusiv FR4, PTFE, compozite din fibra de sticla si ceramica. Ele pot chiar sa ablateze traseele de cupru. Sistemele actuale de gaurire „via” cu lasere CO₂ pot atinge viteze de peste 5.000 de gauri pe secunda folosind AOM-uri. Desi aceasta performanta este impresionanta, producatorii de electronice doresc si mai multa viteza. Motivul este simplu: randament crescut inseamna costuri reduse.

Cresterea randamentului in gaurirea „via”

Un sistem tipic de gaurire „via” cu laser de mare viteza imparte fasciculul laser in pana la patru fascicule separate, oferind un randament de patru ori mai mare decat utilizarea unui singur fascicul.

Pentru a creste si mai mult viteza, fasciculul ar putea fi impartit in si mai multe raze. Problema este ca puterea laserului trebuie impartita intre aceste raze, iar fiecare raza necesita o anumita putere minima pentru a efectua gaurirea.

Solutia evidenta este cresterea puterii laserului. Aici apare limitarea AOM-urilor utilizate in sistemele actuale de gaurire cu laser CO₂, care nu pot functiona eficient cu lasere de peste 300 W. Impartirea unui fascicul de 300 W in mai multe parti reduce puterea fiecarei raze sub pragul necesar pentru gaurire.

Un laser CO₂ de 1 kW ar furniza suficienta putere pentru a diviza fasciculul de mai multe ori si a obtine cresterea de randament dorita de producatorii de semiconductori. Totusi, aceasta strategie necesita un modulator capabil sa gestioneze un laser CO₂ de 1 kW, ceea ce AOM-urile nu pot face. Din acest motiv, Coherent a dezvoltat un comutator electro-optic pentru laser CO₂ bazat pe tehnologia EOM.

Modulatori pentru fiecare aplicatie

Atat AOM-urile, cat si EOM-urile au utilizarile lor specifice. Coherent ofera lasere CO₂ de putere redusa (<50 W), cum ar fi modelele DIAMOND Cx-10 si DIAMOND Cx-10LDE+, care integreaza direct un AOM. Acestea sunt potrivite pentru aplicatii care nu necesita un randament extraordinar de mare sau care sunt mai sensibile la costuri.

Intre timp, comutatorul electro-optic pentru laser CO₂ permite constructorilor de sisteme sa sprijine aplicatii care necesita atat un randament foarte mare, cat si lasere de putere mare (pana la 1.000 W). Aceasta tehnologie este completata de alte produse Coherent, precum acoperirile rezistente la stropi si resturi, care extind considerabil durata de viata a opticii laser CO₂ in aplicatii de gaurire, taiere si marcare.

Aflati mai multe despre comutatorul electro-optic pentru laser CO₂ de la Coherent.