Лазерный мир

Кондратенко В.С. // В сборнике: Инновационные технологии в электронике и приборостроении. сборник докладов Российской научно-технической конференции с международным участием Физико-технологического института РТУ МИРЭА. Москва, 2020. С. 54-58.

В соответствии с техническим заданием по договору №163-72705-2018\Н от 30 ноября 2018 г. на проведение опытно-конструкторской работы «Разработка технологии формообразования интерференционных фильтров малых размеров (с линейными размерами 1,4 х 2 мм и менее) для охлаждаемых ФПУ с использованием лазерных технологий» была поставлена за- дача, разработать технологию резки оптических фильтров малых размеров (с линейными раз- мерами 1,4 x 2,0 мм и менее), обеспечивающий выход годных не менее 75%.
В качестве заготовки фильтра использовалась пластина лейкосапфира толщиной 0,2 мм диаметром 4,94 мм. На одной из сторон присутствует двузонное интерференционное покрытие (Рис. 1а), тогда как на другой стороне находится слой металла, формирующего диафрагму в центре заготовки (Рис. 1б)

ЛАЗЕРНОЕ СКРАЙБИРОВАНИЕ
Резка осуществлялась с помощью импульсного УФ-лазера, предполагает нанесение канавки глубиной 60-70 мкм на поверхности заготовки и ее последующего разламывания вдоль линии дефекта. Основными недостатком является механическое доламывание, приводящее к сколам, нарушению габаритных размеров. Также, наличие глубокого нарушенного слоя, уменьшало механическую прочность конечного изделия.

ЛАЗЕРНОЕ УПРАВЛЯЕМОЕ ТЕРМОРАСКАЛЫВАНИЕ (ЛУТ)
Метод ЛУТ заключается в локальном нагреве поверхности заготовки с использование излучения CO2 – лазера и в последующем охлаждении зоны нагрева путем подачи вслед за лазерным пучком воздушно-водяной смеси с помощью форсунки. Создаваемый градиент температур приводит к образованию разделяющей трещины в сапфире с высокой повторяемостью и качеством кромки. Резка осуществлялась со стороны металлизации. В процессе резки наблю далось частое отслоение покрытия (Рис. 3).

РАЗРАБОТКА НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ ФИЛЬТРОВ
Суть метода заключается в комбинированной двусторонней лазерной резке сапфировой подложки со сформированными оптическими фильтрами. Вначале осуществляется нанесение надреза со стороны фильтрующего покрытия с помощью импульсного наносекундного ультрафиолетового лазера с длиной волны λ=355 нм. Глубина надреза составляет 7-10 мкм по всему контуру изделия. Затем с обратной стороны заготовки осуществляется окончательное разделение изделия с использованием метода лазерного управляемого термораскалывания путем образования сквозного реза.
Для фиксации фильтров была разработана специальная технологическая оснастка (Рис. 5). Оснастка представляет собой пластину с 20 отфрезерованными ячейками с отверстием в центре для вакуумной фиксации каждой заготовки. Оснастка позволяет быстро и без повреждения покрытия разместить и зафиксировать заготовки с помощью вакуума.