激光打標的基本原理是,由激光發(fā)生器生成高能量的連續(xù)激光光束,聚焦后的激光作用于承印材料,使表面材料瞬間熔融,甚至氣化,通過控制激光在材料表面的路徑,從而形成需要的圖文標記。
激光打標的特點是非接觸加工,可在任何異型表面標刻,工件不會變形和產生內應力,適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的標記。
激光幾乎可對所有零件(如活塞、活塞環(huán)、氣門、閥座、五金工具、衛(wèi)生潔具、電子元器件等)進行打標,且標記耐磨,生產工藝易實現(xiàn)自動化,被標記部件變形小。
激光打標機采用掃描法打標,即將激光束入射到兩反射鏡上,利用計算機控制掃描電機帶動反射鏡分別沿X、Y軸轉動,激光束聚焦后落到被標記的工件上,從而形成了激光標記的痕跡
珠三角、港臺地區(qū)把激光打標按激光的英文(Laser)音譯稱為激光鐳射加工。
掃描式打標
掃描式打標系統(tǒng)由計算機、激光器和X-Y掃描機構三部分組成,其工作原理是將需要打標的信息輸入計算機,計算機按照事先設計好的程序控制激光器和X-Y掃描機構,使經(jīng)過特殊光學系統(tǒng)變換的高能量激光點在被加工表面上掃描運動,形成標記。
通常X-Y掃描機構有兩種結構形式:一種是機械掃描式,另一種是振鏡掃描式。
(1) 機械掃描式
機械掃描式打標系統(tǒng)不是采用通過改變反射鏡的旋轉角度去移動光束,而是通過機械的方法對反射鏡進行X-Y坐標的平移,從而改變激光束到達工件的位置,這種打標系統(tǒng)的X-Y掃描機構通常是用繪圖儀改裝。其工作過程:激光束經(jīng)過反光鏡①、②轉折光路后,再經(jīng)過光筆(聚焦透鏡)③作用射到被加工工件上。其中繪圖儀筆臂④只能帶著反光鏡①和②沿X軸方向來回運動;光筆③連同它上端的反光鏡②(兩者固定在一起)只能沿Y軸方向運動。在計算機的控制下(一般通過并口輸出控制信號),光筆在Y方向上的運動與筆臂 在X方向上的運動合成,可使輸出激光到達平面內任意點,從而標刻出任意圖形和文字。
(2)振鏡掃描式
振鏡掃描式打標系統(tǒng)主要由激光器、XY偏轉鏡、聚焦透鏡、計算機等構成。其工作原理是將激光束入射到兩反射鏡(振鏡)上,用計算機控制反射鏡的反射角度,這兩個反射鏡可分別沿X、Y軸掃描,從而達到激光束的偏轉,使具有一定功率密度的激光聚焦點在打標材料上按所需的要求運動,從而在材料表面上留下的標記,聚焦的光斑可以是圓形或矩形。
在振鏡打標系統(tǒng)中,可以采用矢量圖形及文字,這種方法采用了計算機中圖形軟件對圖形的處理方式,具有作圖效率高,圖形精度好,無失真等特點,極大的提高了激光打標的質量和速度。同時振鏡式打標也可采用點陣式打標方式,采用這種方式對于在線打標很適用,根據(jù)于不同速度的生產線可以采用一個掃描振鏡或兩個掃描振鏡,與前面所述的陣列式打標相比,可以標記更多的點陣信息,對于標記漢字字符具有更大的優(yōu)。
振鏡掃描式打標系統(tǒng)一般使用連續(xù)光泵工作波長為1.06μm的Nd:YAG激光器,輸出功率為10~120W,激光輸出可以是連續(xù)的,也可以是Q開關調制的。發(fā)展的射頻激勵CO2激光器,也被用于振鏡掃描式激光打標機。
振鏡掃描式打標因其應用范圍廣,可進行矢量打標和點陣打標,標記范圍可調,而且具有響應速度快、打標速度高(每秒鐘可打標幾百個字符)、打標質量較高、光路密封性能好、對環(huán)境適應性強等優(yōu)勢已成為主流產品,并被認為代表了未來激光打標機的發(fā)展方向,具有廣闊的應用前景。
用于打標的激光器主要有Nd:YAG激光器和CO2激光器。Nd:YAG激光器產生的激光能被金屬和絕大多數(shù)塑料很好地吸收,而且其波長短(為1.06μm),聚焦的光斑小,因而適合在金屬等材料上進行高清晰度的標記。CO2激光器產生的激光波長為10.6μm,木制品、玻璃、聚合物和多數(shù)透明材料對其有很好的吸收效果,因而特別適合在非金屬表面上進行標記。
Nd:YAG激光器和CO2激光器的缺點是對材料的熱損傷及熱擴散比較嚴重,產生的熱邊效應常會使標記模糊。相比之下,由準分子激光器產生的紫外光打標時,不加熱物質,只蒸發(fā)物質的表面,在表面組織產生光化學效應,而在物質表層留下標記。所以,用準分子激光打標時,標記邊緣十分清晰。由于材料對紫外光的吸收大,激光對材料的作用只發(fā)生在材料的表層,對材料幾乎沒有燒損現(xiàn)象,因此準分子激光器更適合于材料的標記
紫外激光加工進程稱為“光蝕”效應,“冷加工”具有很高負荷能量的(紫外)光子,能夠打斷資料或周圍介質內的化學鍵,至使資料發(fā)作非熱進程損壞。這種冷加工在激光符號加工中具有特別的含義,因為它不是熱燒蝕,而是不發(fā)生"熱損傷"副作用的、打斷化學鍵的冷剝離,因此對被加工外表的里層和鄰近區(qū)域不發(fā)生加熱或熱變形等作用。所加工出來的資料具有潤滑的邊緣和極低限度的碳化.
工業(yè)化大批量自動化生產流水線環(huán)境下,紫外激光打標機因為其光質量,峰值高,脈寬窄,加工過程熱影響小等優(yōu)勢,在電光轉換效率更高的條件下,成為工業(yè)加工制造生產商的寵兒,能滿足工業(yè)化大批量生產的需求打標。
芯片是所有電子產品中都幾乎要用到的一樣重要配件,每一個電子產品里面都有這許多的IC芯片,提供這不同的功能,在深圳大大小小的電子廠不計其數(shù),而在如此海量的IC芯片應用中如何能做到環(huán)保、防偽、且信息標識保存,那就需要激光打標機的介入了。
芯片可以在硅膠板上面集成許多的電子元器件從而形成電路,使其達到某些特定的功能,而芯片如此之多就需要做一些標識來區(qū)別它們的功能,比如圖案、數(shù)字等。然而芯片的體積都特別小,這就需要用到激光打標機來對芯片進行精密、細致的芯片激光打標,還不能損壞芯片的功能屬性。
在IC芯片打標方便,民升激光有專門研發(fā)的IC芯片全自動激光打標機,其結構設計采用模塊化,可重組化設計,一方面減少更新?lián)Q代成本,提率。同時夾具可快速更換,實現(xiàn)多品種,小批量的IC芯片柔性生產。
可實現(xiàn)IC芯片激光自動打標精度保證,以機械定位為基礎,結合數(shù)字圖像處理卡為核心的圖像處理系統(tǒng),多軸運動控制卡控制的運動系統(tǒng)與DSP卡控制的激光器振鏡掃描打標技術,實現(xiàn)IC芯片激光打標的高精度,高速度要求。對完成的IC芯片激光自動打標系統(tǒng)進行了聯(lián)合調試及試運行,針對不同IC芯片產品,優(yōu)化控制參數(shù),滿足了設備設計要求及IC芯片激光打標精度要求。