Лазерные установки

В настоящее время лазерные установки используют для резки стекла, керамики, металлов, сверления микроотверстий диаметром от 0,5 до 10 мкм в коррозионно-стойких сталях, алмазе, вольфраме и других труднообрабатываемых материалах, сварки различных материалов, интенсификации некоторых процессов и иных целей.

Рассмотрим одну из лазерных установок — полуавтомат лазерной резки (рис. 3.5), управляемый ЭВМ и предназначенный для надрезания хрупких материалов диаметром до 150 мм твердотельным лазером 2 на АИГ с непрерывным возбуждением плазменно-дуговой криптоновой лампой. Средняя мощность лазера 16 Вт, длина волны излучения 1,06 мкм, частота повторения импульсов в режиме модулированной добротности 5...50 кГц. Большие значения пиковой мощности в сочетании с незначительной длительностью импульсов (примерно 250 не) позволяют скрайбировать пластины с высокой скоростью.

Полуавтомат оснащен высокоскоростным (от 10 до 399 мм/с) четырехкоординатным столом (позиционером) 5, который приводится в действие линейным шаговым электродвигателем, управляемым микропроцессорным устройством. Наличие бесконтактного датчика высоты позволяет выполнять перефокусировку лазерного луча на программируемую глубину скрайбирования подложек.

Наладочный и рабочий процессы резки и скрайбирования можно наблюдать с помощью телевизионного датчика 3 на экране, что исключает опасность облучения оператора. Автоматическое загрузочное устройство 1 с ориентатором служит для переноса деталей из загрузочной кассеты на предметный стол, их погрузки и выгрузки после скрайбирования в приемную кассету. При этом исключается прикосновение рук оператора к деталям.

Работа полуавтомата осуществляется по программе. После переноса деталей пневмотранспортом на предметный стол подложка ориентируется относительно базового среза по координатным осям X и У, фиксируется вакуумным присосом и выставляется на нужную высоту датчиком высоты 7 с точностью 2,5 мкм по отношению к фокальной плоскости оптической системы лазера. Затем подложка перемещается в рабочую зону под объектив лазера и попадает в поле видимости видеоконтрольного устройства 4.

При перемещении детали по координатной оси X оператор с помощью одного из двух бесконтактных манипуляторов точно поворачивает ее на необходимый угол, совмещая дорожку разделения с горизонтальной визирной линией видеоконтрольного устройства. После скрайбирования в одном направлении в соответствии с заданной программой оператор, пользуясь вторым манипулятором, совмещает дорожку разделения с вертикальной визирной линией, после чего полуавтомат выполняет резку.

Когда резка в перпендикулярном направлении закончена, подложка опускается в нижнее положение, высвобождается из вакуумного присоса и перемещается пневмотранспортом в приемную кассету. После этого очередная подложка автоматически переносится из подающей кассеты на предметный стол и рабочий цикл повторяется.

Для составления программы переналадки полуавтомата информацию о диаметре обрабатываемых деталей, размере кристаллов, шаге резки, выбранной скорости, схеме обхода подложек (по «квадрату» или «кругу»), количестве повторений циклов скрайбирования, перефокусировках лазерного луча и времени задержки для ориентации подложек по базовому срезу заносят в оперативное запоминающее устройство ЭВМ.

Полуавтомат обеспечивает большую (150 мкм) глубину реза при его незначительной ширине (40 мкм), имеет широкий диапазон скоростей резания, автоматическую загрузку-разгрузку деталей и их электронную ориентацию, а также автоматическую фокусировку лазерного луча и надежную защиту от излучений благодаря использованию видеоконтрольного устройства.