Способ лазерного разделения материалов

Способ лазерного разделения материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к лазерной обработке и может быть использовано при разделении материалов, прозрачных для лазерного излучения. Целью изобретения является повышение качества обработки за счет получения раздела с требуемой глубиной рельефа. Для достижения цели в толще материала вдоль линии раздела и на разных уровнях по толщине сбздают микроразрушения . В результате этого развиваются трещины с заранее выбранным - направлением, обеспечивающим пересечение трещин соседних микррразрушений, из-за чего исключается их неуправляемое развитие. Расстояние меязду соседними микроразрушениями как вдоль линии раздела1, так и по толщи не материала, выбираются расчетным путем, исходя из заданной глубины рельефа. 3 ил. S 00 ;о 4 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1И (П) 5 >5 В 23 К 26/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 30.12.92 Бюл. М 48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3815463/27 (22) 26. 11. 84 (72) Ю.В. Лакиэа, А.А. Малащенко, A.Â. Мезенов, И.П. Овсищер и В.И.Шепшелей (56). Лазеры в технологии. Под ред.

Стельмаха М.Ф. — H. Энергия, 1975, с. 192-1 93. (54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к лазерной обработке и может быть использовано при разделении материалов, прозрачных для лазерного излучения.

Целью изобретения является повышение качества обработки за счет получения раздела с требуемой глубиной рельефа.

Дпя достижения цели в толще материала вдоль линии раздела и на разных уровнях по толщине создают микроразрушения. В результате зтогь развиваются трещины с заранее выбранным направлением, обеспечивающим пересе" чение трещин соседних микроразрушений, иэ-эа чего исключается их неуправляемое развитие. Расстояние между соседник микроразрушениями как вдоль линии раздела, так и по толщи не материала, выбираются расчетным путем> исхОДЯ из эаДаннОй глубины рельефа. 3 ил.

1 131

Изобретение относится к лазерной обработке материалов и может быть использовано при разделении материалов, прозрачных для лазерного излучен ия.

Целью изобретения является повыше- ние качества обработки за счет получения раздела с требуемой глубиной рельефа.

На фиг. 1 представлено пространственное изображение кристалла ниобата лития с выполненными в нем микроразрушениями, на фиг. 2 — вид микроразрушений в кристалле в плоскости XOZ, на фиг. 3 — пластина ниобата лития после разламывания.

Концентрирование энергии лазерного излучения внутри объема материала с различных направлений и оп-. ределение зависимости направления распространения микротрещин и размеров разрушений от условий облучения (направления, параметров излучения и т.п.) позволяет образовывать микрораэрушения вдоль направления раздела так, что каждое микрораэруше-,. ние содержит по крайней мере одну микротрещину, расположенную под углом d ) 0 к микротрещине соседнего микрораэрушения, обеспечивая пересечение микротрещин соседних микрораэрушений при азвитии микротрещин под действием механических напряжений, например, при последующем раэламыванип. Выполнение условия 1) cl обеспечивает сохранение локальных дискретных разрушений» до окончания процесса лазерной обработки, что позволяет избежать неуправляемого развития трещин за счет соединения соседних микрораэрушений до окончания процес -а лазерной обработки. В некоторых с.чучаях целесообразно расстояние между соседними микроразрушениями устанавливать из соотношения 1=.а, что позволяет обеспечить соединение микротрещин соседних микроразрушений в процессе лазерной обработки в макроразрушение, образуемое в направлении разделения материала. В этом случае усилие, которое необходимо приложить для разделения материала на модули, уменьшается и процент выхода годных изделий на операции разделении повышается. Выполнение условия 1 (h (ctg qÄ+ctg p1) обеспечивает разделение материала с глубиной рельефного слоя по границе раздела меньше b

9430 г что позволяет получить требуемьп» рельеф поверхности раздела.

Выполнение всех указанных признаков в совокупности позволяет разделить на части любой прозрачный материал независимо от ориентации трещин, плоскостей скола кристаллов относительно поверхности раздела, что позволяет повысить качество обработки

10 прозрачных материалов и уменьшить количество брака при разделении заготовок.на модули.

В качестве примера конкретного выполнения способа рассмотрим процесс

15 разделения пластины из ниобата лития при изготовлении звукопроводов для устройств на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Излучение лазера ЛТИПЧ-б с длительностью импульсов

20 10 нс, длиной волны 1,06 мкм и максимальной импульсной мощностью

0 5 МВт фокусируется в пятно диаметром 8=10 мкм внутри пластины из ниобата лития. Исходя из требований кон25 струкции приборов на ПАВ, для которых изготавливались звукопроводы, выбраны пластины, вырезанные так, что нормаль к поверхности пластин совпадает с осью Y.

30 Направление разделения пластин на модули совпадает с плоскостью

Z0Y, Используя излучение с параметрами, получали плотность мощности в зоне обработки до 10 " Вт/смг, доста35 точную для образования внутри пластины 1 микрораэрушений, представляющих собой микротрещины, образованные вокруг центров микрораэрушений, и расположенных под различными-углами.

40 В кристал . ниобата лития в каждом микрораэрушении при направлении лазерного излучения соосно с осью Y кристалла имеется по две основные (главные) микротрещины, существенно

45 большие ос альных микротрещин и поэтому определяющие глубину рельефа поверхности раздела. Основные (главные) микротрещины распространяются под углами р, о = 30 и р О = 40 к 1

50 O Koсти ХОУ в направлении ОЕ и под углами p> = p = 0 к плос- ,о .г, оЧ кости ZOY в направлении OY. Размер микроразрушений àо> э направлении

OZ равен 0,15 мм, а а о„в направле55 нии OY равен 0,20мм. Максимально допустимая глубина рельефного слоя вдоль поверхности раздела составляет 0,7 мм.

Исходя иэ приведенных данных и в соответствии с соотношением

1319430 ют микроразрушения и определяют направление главных микротрещин по отношению к линии раздела и зависимость размеров м п<роразруш!ений от энергетических параметров реглма, из возможных вариантов микроразрушений выбирают такие, направления микротрещин которых обеспечивает нх пересечение в соседних зонах м п<ро1О разрушений, выбирают режим, исходя иэ требуемой глубины рельефа рассчитывают расстояния между центрами соседних микроразрушений, как вдоль линии раздела, так и по толt

15 щине разделяемого материала, в соответствии с формулой

0,15 Х, <0,7 (ctg 30 + ctg 40 )

0,15

0,20 «с 1 „с 0,7 (ctg0 + ctg0)

После образовайия микрораэрушений по всей поверхности раздела дискретно.на указанных вьппе расстояниях друг от друга к пластине прикладывали механическое напряжение в зоне раздела, в результате чего трещины развивались до взаимного перекрытия (штриховые линии на фит. 1 . ®О и 2), и пластина разламывалась по направлению раздела (см. фиг. 3).

1 ормула изоб ре тен ия

Способ лазерного разделения материалов, при котором задают направление раздела, лазерным излучением создают концентраторы нагряженил и паэт)у. е и"!т мат.".- р 1ал с приложением Р!е хан иче ской нагрузки,;) .,;-, и ч а;,- .Hl{ II Й с я тем, что, с це;.ью повышения качестза обработки эа счет получен iи раздела с требу, мой глубиной релье!1 а, предварите !ьно концентрируют лазерное изтлучение с разных сто = 35 рон об )Q3UB HEIóòI!è его объем"., создаа < 1 с h (ctgp,+ ctgp ) устанавливали (определяли) расстояния между центрами соседних микрораэрушений в направлении OZ u OY (1>z и 1ov) а с К < h (с1:! p,+ с! g в ), где .а .- расстояние между центрами соседних микроразрушений, 1 — размер эоны м п<рораэрушения в направлении разделения, 1 — максимальнодопустимая глубина рельефа по границе раэдела, д и р- углы наклона пересекающихся !

t при развитии микротрещин. соседних микрораэрушений к

: аппавлению IIoI ер;;IIoc II ра"-:» де Т!4 и на полученныхс расчетным путем расстояниях облуччот разделяемьп матер ал в требуемьх IaIIðàüëåíèÿõ вдоль

-пп ии !авда т а на и сис тных уровнях по тогщине разделяемого материала.

1319430

1319430 иг.

Составитель Е.Сомова

Редактор М.Панфиловская Техред Н.Глущенко Корректор М. Демчик Заказ 571

Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полйграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4