Пикосекундтық деңгейдегі лазерлік таңбалау машиналары саласында дәлдік жабдықтың өнімділігін бағалаудың негізгі көрсеткіші болып табылады. Негіз, лазерлік жүйе мен дәлдік компоненттері үшін негізгі тасымалдаушы ретінде оның материалы өңдеу дәлдігінің тұрақтылығына тікелей әсер етеді. Гранит пен шойын екі негізгі негізгі материал ретінде пикосекундтық деңгейдегі ультра жұқа өңдеу кезінде дәлдіктің әлсіреу сипаттамаларында айтарлықтай айырмашылықтарға ие. Бұл мақала жабдықты жаңартудың ғылыми негізін қамтамасыз ету үшін екеуінің өнімділік артықшылықтары мен кемшіліктерін терең талдайды. .
Материалдық қасиеттер дәлдік негізін анықтайды
Гранит - жүздеген миллион жылдар бойы геологиялық процестер нәтижесінде пайда болған магмалық тау жынысы. Оның ішкі кристалдық құрылымы тығыз және біркелкі, сызықтық кеңею коэффициенті 0,5-8 ×10⁻⁶/℃ сияқты, индий болаты сияқты дәл қорытпалармен салыстыруға болады. Бұл сипаттама қоршаған ортаның температурасы өзгерген кезде оның өлшемдік өзгеруін шамалы дерлік етеді, оптикалық жолдың ауытқуын және жылу кеңеюі мен қысқаруынан туындаған механикалық қателерді тиімді болдырмайды. Сонымен қатар, граниттің тығыздығы 2,6-2,8 г/см³-ге дейін жоғары, ол табиғи түрде дірілді сіңіру қабілетіне ие. Ол оптикалық жүйенің және қозғалатын бөлшектердің тұрақтылығын қамтамасыз ете отырып, лазерлік өңдеу кезінде пайда болатын жоғары жиілікті тербелістерді тез әлсірете алады. .
Шойын негіздері құюдың тамаша өнімділігі мен құнының артықшылығына байланысты кеңінен қолданылады. Сұр шойынның әдеттегі қабыршақ графит құрылымы оған діріл энергиясының шамамен 30% -дан 50% -ға дейін сіңіре алатын белгілі бір демпферлік өнімділікті береді. Дегенмен, шойынның термиялық кеңею коэффициенті шамамен 10-12 ×10⁻⁶/℃ құрайды, бұл граниттен 2-3 есе көп. Ұзақ уақыт бойы үздіксіз өңдеу нәтижесінде пайда болатын жылудың жинақталуы жағдайында өлшемді деформация пайда болады. Бұл кезде шойынның ішінде құю кернеуі бар. Қолдану процесінде кернеу босатылғандықтан, ол негіздің тегістігі мен перпендикулярлығында қайтымсыз өзгерістерге әкелуі мүмкін. .
Пикосекунд деңгейіндегі өңдеудегі дәлдікті әлсірету механизмі
Пикосекундтық лазерлік өңдеу, оның ультра қысқа импульстік сипаттамалары бар, микрон асты деңгейде немесе тіпті нанометр деңгейінде жақсы өңдеуге қол жеткізе алады, бірақ ол жабдықтың тұрақтылығына қатаң талаптар қояды. Тұрақты ішкі құрылымы бар гранит негізі жоғары жиілікті лазердің әсерінен субмикрон деңгейінде діріл реакциясын басқара алады, лазер фокусының орналасу дәлдігін тиімді сақтай алады. Өлшенген деректер гранит негізі бар лазерлік таңбалау машинасының үздіксіз 8 сағаттық пикосекундтық өңдеуден кейін ±0,5 мкм шегінде сызық енінің ауытқуын сақтайтынын көрсетеді. .
Шойын негізіне пикосекундтық лазердің жоғары жиілікті тербелісі әсер еткенде, ішкі дәннің құрылымы үздіксіз әсер ету салдарынан микроскопиялық шаршауға ұшырайды, нәтижесінде негіздің қаттылығы төмендейді. Белгілі бір жартылай өткізгіштерді шығаратын кәсіпорынның мониторинг деректері алты ай жұмыс істегеннен кейін шойын негізі бар жабдықты өңдеу дәлдігінің әлсіреу жылдамдығы 12% -ға жететінін көрсетеді, бұл негізінен сызық жиектерінің кедір-бұдырының жоғарылауы және орналасу қателерінің кеңеюі ретінде көрінеді. Сонымен қатар, шойын қоршаған ортаның ылғалдылығына салыстырмалы түрде сезімтал. Ұзақ мерзімді пайдалану дәлдіктің нашарлауын одан әрі жеделдете отырып, тот басуға бейім. .
Практикалық қолданбалардағы өнімділік айырмашылықтарын тексеру
3C электронды дәлдік құрамдас бөліктерін өңдеу саласында белгілі кәсіпорын екі түрлі материалдық базаның жабдық өнімділігі бойынша салыстырмалы сынақ жүргізді. Тәжірибеде бірдей конфигурациялы екі пикосекундтық лазерлік таңбалау машинасы ені 0,1 мм ұялы телефон экрандарының әйнегін кесу және белгілеу үшін сәйкесінше гранит және шойын негіздерімен жабдықталған. 200 сағат үздіксіз өңдеуден кейін гранитті негізгі жабдықтың өңдеу дәлдігінің ұсталу көрсеткіші 98,7% болса, шойынның базалық жабдықтары небәрі 86,3% құрады. Соңғысы өңдеген әйнектің шеттерінде ара тістерінің айқын ақаулары байқалды. .
Аэроғарыштық бөлшектерді өндіруде белгілі бір ғылыми-зерттеу институтының ұзақ мерзімді бақылау деректері айырмашылықтарды интуитивті түрде көрсетеді: Гранит негізі бар лазерлік таңбалау машинасының бес жылдық қызмет ету мерзімі ішінде жинақталған дәлдік әлсіреуі 3 мкм-ден аз; Алайда, үш жылдан кейін базаның деформациясынан туындаған шойынның негізгі жабдығын өңдеу қатесі ±10 мкм технологиялық стандарттан асып кетті және жалпы машина дәлдігін калибрлеуді жүзеге асыру қажет. .
Шешімдерді жетілдіру бойынша ұсыныстар
Кәсіпорындар өздерінің негізгі талаптары ретінде жоғары дәлдіктегі және ұзақ циклді тұрақты өңдеуді қабылдаса, әсіресе жартылай өткізгіш микросхемалар мен дәлдіктегі оптикалық компоненттер сияқты салаларда, тамаша термиялық тұрақтылығы мен дірілге төзімділігі бар гранит негіздері жаңартудың тамаша таңдауы болып табылады. Оның бастапқы сатып алу құны шойынға қарағанда 30%-дан 50%-ға дейін жоғары болса да, толық өмірлік цикл құны тұрғысынан алғанда, дәл калибрлеудің қысқартылған жиілігі және техникалық қызмет көрсетуге арналған жабдықтың тоқтап қалуы жалпы пайданы айтарлықтай арттырады. Салыстырмалы түрде төмен өңдеу дәлдігі талаптары және шектеулі бюджеттері бар қолданба сценарийлері үшін шойын негіздерін пайдалану ортасын ақылға қонымды бақылау шартында әлі де өтпелі шешім ретінде пайдалануға болады. .
Пикосекундтық деңгейде өңдеу кезінде гранит пен шойынның дәлдік әлсіреу сипаттамаларын жүйелі түрде салыстыра отырып, сәйкес негізгі материалды таңдау лазерлік таңбалау машинасының өңдеу дәлдігі мен сенімділігін арттырудың негізгі қадамы болып табылатынын көруге болады. Кәсіпорындар өздерінің технологиялық талаптары мен шығындарды ескере отырып, жоғары деңгейлі өндіріс үшін жабдықтың берік негізін қамтамасыз ету үшін базалық жаңарту жоспары бойынша ғылыми шешімдер қабылдауы керек. .
Хабарлама уақыты: 22 мамыр 2025 ж