激光刀模切割机(飞秒激光切割机在超薄金属箔中的应用)

随着人们生活水平的提高，对我们所生活的空间要求也越来越高，如通讯，我们要求超高清度、高响应速度、安全可靠、保密通讯，这就对通讯基础设施提出了更高的要求，为此，人类科学家突破了4G通讯的障碍，开发出5G通讯，并得以平民化应用，科技推动了5G发展。 在安全层面上，国家保密通讯尤为突出，我国也展开了一系列的量子保密通讯研发与投入，并走在里世界前列，为国家安全通讯迈出了重要一步，这得益于航空航天、卫星、通讯等多领域的科学生产表现。

而这一系列的科技跨越，不仅仅是单一领域的科学技术突破，更带动了一系列的产业化科学突破，如卫星、航空航天、通讯、5G等领域应用最为广泛材料之一的超薄金属材料，铜箔、铝箔、不锈钢箔、镍合金箔、钛合金箔等。

超薄金属

超薄金属在航空航天、卫星、通讯、5G等领域有种非同寻常的应用，好比是人类的血管，分布广泛，作用重大。在早期，对超薄金属材料的要求相对单一，保证导通性就好，但随着技术的不断提高，轻薄化、导电性能、高精度等特性也逐渐提上日程，对超薄金属提出了更高的要求，要求无毛刺、无变形、超细线宽、超高精度、超薄材料，这些高标准要求，对加工工具也提出了更高要求。

在超薄金属材料，铜箔、不锈钢箔、钛合金箔、镍合金箔等材料加工工具领域中，采用的是刀模切割或化学蚀刻方式实现，随着需求的不断提升，尤其是在5G、航空航天、卫星等领域的高标准要求下，传统工艺模式逐渐显现出疲软。如刀模切割会产生变形和毛刺残留，会影响到产品性能；化学蚀刻方式加工需要网版，尤其是对于多规格的材料加工所需网版数量大，不利于多种类产品加工，另外化学蚀刻对于环境是污染较为严重，特别是在环保管控的压力下，越来越多的化学蚀刻加工厂撤离，给加工企业造成了不小的困扰。在此前提条件下，一种利用激光切割超薄金属箔的工艺方式进入相关领域，为行业的发展带来了新的思路。

在激光切割行业中，适合于超薄金属箔材料切割的种类也分为红外纳秒激光切割、纳秒紫外激光切割以及超快激光切割等。激光切割超薄金属箔的优势在于不受图形的限制，可随时导入CAD图纸或在软件绘制图形切割，方便快捷，周期短。但激光切割铜箔、不锈钢箔、镍合金箔也存在传统工艺的问题，并且也有新的问题产生。

纳秒红外激光切割机

可采用低功率脉冲红外激光切割机或MOPA红外激光切割机，这类型激光切割超薄金属箔的优势在于速度快，缺点是容易使得材料受热变形、毛刺、碳化等。不过相比较于纳秒紫外或超快激光切割机，纳秒红外激光切割机可加工材料的厚度较厚，一般适用于0.2mm以上金属箔加工，特别是对于加工速度要求高、精度要求低的客户，适合于采用纳秒红外激光切割不锈钢箔、铜箔、镍合金箔等，并且设备的成本低，使用寿命长，适合0.2mm以上金属箔的切割。

纳秒紫外激光切割机

采用10W以上纳秒紫外激光切割机，切割超薄金属箔的优势在于切割无变形，无毛刺，缺点是会有碳化，材料越厚，碳化程度越明显，部分有肉眼可见的烟尘黑边，可在超声波清洗条件下去除，高倍放大镜下会有毛刺。相比较于纳秒红外激光切割机，单脉冲能量小，切割速度相对较低，不适合切割较厚的金属箔，适合于0.1mm以下材料加工。另外，纳秒紫外激光切割机适合于多层材料加工，如多层铜箔紫外激光切割，或是铝箔加一层PET薄膜切割，适用于纳秒紫外激光切割机加工。

超快激光切割机

超快激光切割机是指采用超短脉冲激光切割设备，通常有皮秒红外、紫外激光切割机以及飞秒红外激光切割机等。

目前针对超薄金属材料，元禄光电开发的有飞秒红外激光切割机应用于不锈钢箔、铜箔、镍合金箔、钛合金箔等材料切割。相比较于纳秒激光切割设备，飞秒激光切割机的优势明显，完全无毛刺、无变形，热影响低，碳化程度低至2微米区域内。

飞秒激光切割机是指采用脉冲激光时间为飞秒段的超快激光，根据材料特性可选择1030nm、515nm或315nm波段激光，目前国产设备搭载中以1030nm以及515nm波段飞秒激光为主。广泛应用于切割、刻蚀、打孔、微纳导流划线等应用中，其加工特性在于对材料的热影响小，与材料作用时间超短，在某些材料上低于材料分子间的布朗运动时间，因此热影响超小，也就不会造成超薄金属材料变形、产生毛刺、颗粒粉尘等。

归纳总结，超快飞秒激光切割机在超薄金属箔方面的优势在于精度高，适合于微细精密加工；紫外激光切割机适合于精密加工，多层材料加工，小于0.1mm以下材料加工；红外激光切割机适合于0.2mm以上较厚超薄材料加工，对精度要求不高的材料加工。

飞秒激光切割机的灵活性高，不仅限于超薄金属材料切割，也可针对多层材料的刻蚀或材料表面的微纳导流结构加工，如硅片划线、不锈钢光栅、陶瓷划线、薄膜材料划线、玻璃划线等。

来源：元禄光电