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玻璃與金屬焊接新途徑:超快雷射器4
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超鋒科技股份有限公司 238 新北市新北市樹林區東豐街49巷45號
實驗樣品資訊 材質:螢光晶片 實驗設備:紫外飛秒秒雷射切割機 實驗目的 將材料上進行蝕刻,蝕刻深度為20um,蝕刻圖形為0.728*0.728mm的方形框 間距為0.049mm 將材料進行全切,切割圖形為0.728*0.728mm的方形框 間距為0.049mm 效果外觀(為蝕刻39um)本圖為附加吹氣降溫後效果;並且初步手動裂片39um參數 切割參數 功率(%)   頻率 (kHz) 實際功率(w) 切割次數 切割速度(mm/s) 焦點位置 (mm) 填充間距 (mm) 填充圈數 跳轉延時(ms) 效率 60 250 7.2w 100 1000 -0 0 0 0.2 — 現存問題與後續措施 評估與效能優化:目前僅完成初步的效果與效率評估。後續計畫增加輔助冷卻氣體以加速降溫、減少熱影響,並藉此減小跳轉延時。 功率控制與殘渣處理:切割功率過大會導致材料表面融化並產生黑邊。針對此問題,預計在機台設備添加高壓吹氣,以減少殘渣堵塞切割道,避免影響光路傳輸。 光斑調整與製程改善:目前最大功率僅能開至 80%,且仍會出現輕微黑邊。後續需要減小光斑大小(縮小焦斑),以達到製程的實際需求。 效果外觀(為蝕刻20um) 39um參數 切割參數 功率(%)   頻率 (kHz) 實際功率(w) 切割次數 切割速度(mm/s) 焦點位置 (mm) 填充間距 (mm) 填充圈數 跳轉延時(ms) 效率 40 250 4.8w 80 800 -0 0 0 0.2 — 現存問題與後續措施 評估與效能優化:目前僅完成初步的效果與效率評估。後續計畫增加輔助冷卻氣體以加速降溫、減少熱影響,並藉此減小跳轉延時。 功率控制與光路優化:加工功率不可過大,否則會導致光斑與切割道隨之變大。後續預計在機台設備添加高壓吹氣,以減少殘渣堵塞切割道,避免影響光路傳輸。 光斑調整與製程改善:目前最大功率僅能開至 80%,且仍會出現輕微黑邊。後續需要減小光斑大小,以符合製程的實際需求。 效果外觀(為蝕刻45um) 39um參數 切割參數 功率(%)   頻率 (kHz) 實際功率(w) 切割次數 切割速度(mm/s) 焦點位置 (mm) 填充間距 (mm) 填充圈數 跳轉延時(ms) 效率 70 250 8.4w 120 1000 -0 0 0 0.2 — 現存問題與後續措施 評估與效能優化:目前僅完成初步的效果與效率評估。後續計畫增加輔助冷卻氣體以加速降溫、減少熱影響,並藉此減小跳轉延時。 功率控制與光路優化:在調整製程時,不可盲目增加切割次數(這只會降低加工效率),應以適當提升功率為主。同時,預計在機台設備添加高壓吹氣,以減少殘渣堵塞切割道,避免影響光路傳輸。 光斑調整與製程改善:目前加工後會產生輕微黑邊,且蝕刻邊緣會出現發白現象。後續需要減小光斑大小,以改善邊緣外觀並達到品質需求。 效果外觀(為全切)39um參數 切割參數 功率(%)   頻率 (kHz) 實際功率(w) 切割次數 切割速度(mm/s) 焦點位置 (mm) 填充間距 (mm) 填充圈數 跳轉延時(ms) 效率 80 250 9.6w 250 1000 -0 0 0 0.2 現存問題與後續措施 評估與效能優化:目前僅完成初步的效果與效率評估。後續計畫增加輔助冷卻氣體以加速降溫、減少熱影響,並藉此減小跳轉延時。 功率控制與光路優化:目前全切效果不理想,在尚未切斷前材料即出現發黑、發白現象,且產品已有破碎與裂痕的跡象。針對此問題,機台設備預計添加高壓吹氣,以減少殘渣堵塞切割道,避免影響光路傳輸。 光斑調整與製程改善:現階段的加工效率過久、耗時過長。後續需要透過減小光斑大小,來提高能量密度與加工速度,以達到實際的產能需求。 結論一、 紫外雷射全切之加工瓶頸分析由於產品材料本身對紫外雷射(UV Laser)的吸收率低,導致全切加工難以在合理的效率內完成。在嘗試全切的過程中,主要面臨以下兩大物理特性衝突: 材料脆性與熱應力限制:本產品屬於脆性材質,不可使用過高功率,否則會直接導致融邊或材料崩裂。然而,在尚未切斷前,產品就極易從中間產生裂縫。 複合材料能量吸收異常:在進行全切時,材料表面會出現大面積發黑與發白的現象。此情況是由於複合材料減少了對雷射能量的吸收,製程上被迫只能加大瞬態功率,進而引發嚴重的熱影響。 二、 微細蝕刻道之光學硬體改善對策針對目前蝕刻道要求較小的限制,現有設備的加工能力已達瓶頸,必須評估進行機台配件的硬體整改。後續規劃導入「小焦距場鏡(小鏡頭)搭配擴束鏡」的架構,藉此有效減小光斑大小(縮小焦斑)。必要時,將進一步加裝「光閘圈(Aperture)」以修飾光束質量,從根本上解決高功率帶來的崩邊問題並滿足微細線寬的需求。 https://www.steo.com.tw/hot_535878.html 光通訊晶圓紫外飛秒切割 2026-06-30 2027-06-30
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相關連結:https://laser.ofweek.com/2019-03/ART-240002-8140-30309364.ht ...

據悉,來自英國赫瑞瓦特大學的科學家團隊,日前透過超快雷射系統實現了玻璃和金屬的焊接。此流程可用於航空航太、國防、光學技術以及醫療保健製造業。

利用超快雷射焊接方法,研究人員可以將各種光學材料(如石英、硼矽酸鹽玻璃和藍寶石)融入包括鋁、鈦和不銹鋼等金屬中。這種方法在材料熔合過程中產生非常短的皮秒紅外光脈衝。

赫瑞瓦特大學雷射創新製造中心主任兼教授Duncan Hand表示:「從傳統意義上來講,由於玻璃和金屬的不同熱性能,將玻璃和金屬等不同材料焊接在一起非常困難——高溫和高度不同的熱膨脹會導致玻璃破碎。氣也是一個問題,因為黏合劑會不斷釋放出有機化學物質,這樣可能會導致產品壽命縮短。

Hand指出,要焊接的部件緊密接觸,雷射透過光學材料聚焦,在兩種材料之間的界面處提供非常小且高強度的點。這樣一來,研究團隊在一個幾微米寬的區域內實現了兆瓦峰值功率,在材料內部形成了一個由高度受限的熔化區域包圍的微等離子體。該團隊在-50°至90°C的溫度下對焊縫進行了測試,結果表明它們足夠堅固,能夠承受極端條件。

Hand及其團隊日前正在與由英國牛津雷射公司、Coherent Scotland、Leonardo以及英國古奇·休斯古公司領導的財團合作,開發雷射加工系統原型,以實現該技術的早日商用。

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