激光剝線在醫(yī)療和電子行業(yè)的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2015/8/19 訪問(wèn)人數(shù)：1201次
一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該首先考慮封離式CO2激光器。CO2激光器波長(zhǎng)為10,604nm，容易被所有聚合物吸收，所以不管使用什么絕緣材料，它都能很好地工作。此外，CO2激光器的波長(zhǎng)不容易被金屬吸收，所以當(dāng)所有的絕緣材料被去除后，激光對(duì)裸露的導(dǎo)線基本不會(huì)有影響。這得以在滿足所需絕緣體厚度的公差下完成剝皮過(guò)程，并提供一個(gè)大型的加工窗口。此外，CO2激光器是最具成本效益的激光器。圖2展示了使用CO2激光器對(duì)聚酰亞胺導(dǎo)線進(jìn)行剝線。
由于對(duì)材料的去除主要依賴于激光的熱分解效應(yīng)，所以如果導(dǎo)線直徑小的話將引起熱量輸入的問(wèn)題。這可能會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線變形或是絕緣材料過(guò)熱，從而使得發(fā)生變色和形成毛刺。（當(dāng)材料膨脹或抬起時(shí)會(huì)產(chǎn)生毛刺，而且毛刺會(huì)顯著增加導(dǎo)線的整體外徑。）
如果由于熱量輸入控制的問(wèn)題而不能使用CO2激光器的話，那么接下來(lái)就應(yīng)該考慮納秒激光器，特別是波長(zhǎng)為532nm和355nm的納秒激光器。納秒激光器產(chǎn)生的脈沖約為20ns，其去除導(dǎo)線絕緣材料時(shí)的熱相互作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CO2激光器。它能用于直徑較小的導(dǎo)線，或是要求邊緣的輪廓很清晰、很少或沒(méi)有毛刺的應(yīng)用。圖3展示了用納秒激光器（355nm波長(zhǎng)）剝線后的導(dǎo)線。
選擇532nm還是355nm通常是根據(jù)絕緣材料來(lái)決定的，355nm波長(zhǎng)能被更多的聚合物更好地吸收。如果將CO2激光器比作大型的氧乙炔炬，納秒激光器就類似較小的、更精細(xì)的火炬，可以用來(lái)制作法式焦糖布丁。
請(qǐng)注意，普通的1070nm光纖激光器不能被大部分導(dǎo)線經(jīng)常使用的絕緣材料很好地吸收，所以很少使用或考慮。
當(dāng)對(duì)質(zhì)量的要求特別高或是要求最小的熱量輸入時(shí)，我們需要考慮的選項(xiàng)是超快皮秒和飛秒激光器。這兩種激光器產(chǎn)生的脈沖寬度非常短：皮秒是10-12s，飛秒是10-15s。脈沖如此之短使得沒(méi)有時(shí)間將熱量從加工區(qū)域傳遞給周圍的材料。
這種所謂的“冷”加工能實(shí)現(xiàn)最佳的質(zhì)量，但是這種高水平的質(zhì)量需要付出代價(jià)。超快激光器的成本超過(guò)CO2激光器約25倍，并且是532/355nm納秒激光器成本的5倍。它們比較適合用于價(jià)值非常高的產(chǎn)品或是那些需要非常精細(xì)的控制的極細(xì)導(dǎo)線（直徑50μm）。
激光剝線系統(tǒng)
在醫(yī)療設(shè)備制造中，導(dǎo)線是生產(chǎn)線的一部分。它們通常都不是用卷繞式的機(jī)器來(lái)處理，而是用手動(dòng)或自動(dòng)加載設(shè)備來(lái)處理它們，可以一次處理所需長(zhǎng)度的線材。
本來(lái)剝線鉗可以旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線或使用多個(gè)剝線頭來(lái)從固定的導(dǎo)線上去除絕緣材料。有時(shí)候是剝線的過(guò)程而不是生產(chǎn)環(huán)境決定了使用這些技術(shù)中的哪一種。一般來(lái)說(shuō)都要對(duì)應(yīng)用和生產(chǎn)進(jìn)行很好的理解之后才能決定最佳的解決方案。
圖4：用于剝線的激光燒蝕系統(tǒng)
圖4展示了Amada Miyachi America公司最近開(kāi)發(fā)的激光燒蝕系統(tǒng)，其中包括高速振鏡光束控制設(shè)備和定制的導(dǎo)線喂入和旋轉(zhuǎn)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)精確和高重復(fù)性的導(dǎo)線定位。此外還包括幾個(gè)擁有專利的功能，能管理燒蝕過(guò)程中的熱量平衡；這些功能可以確保實(shí)現(xiàn)絕緣材料的干凈去除，同時(shí)充分保護(hù)了精細(xì)的金屬絲底材。
該解決方案還包括能移除燒蝕區(qū)域的粘性雜質(zhì)（可能污染模具）的自潔設(shè)備。實(shí)際上，該系統(tǒng)具有雙重清洗過(guò)程：激光本身的真空，還有高科技的“牙刷”能在每一次操作后機(jī)械地清洗工具。這種自潔功能讓數(shù)以萬(wàn)計(jì)的導(dǎo)線只需要最短時(shí)間的定期維護(hù)就能正常運(yùn)行。
使用激光器來(lái)進(jìn)行剝線邁出了精細(xì)生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵一步。這種剝線工藝成功的關(guān)鍵在于對(duì)工藝本身的不斷開(kāi)發(fā)。
對(duì)于選擇哪種激光器以及效果最好的去除方法，我們要做出正確的決定，因此，毫無(wú)疑問(wèn)非常有必要在激光應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室測(cè)試一系列的選項(xiàng)，然后對(duì)于最終決定的系統(tǒng)解決方案，要在加工和執(zhí)行過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。
