激光剝線在醫療和電子行業的應用
發布時間：2015/8/19 訪問人數：1099次
一般來說應該首先考慮封離式CO2激光器。CO2激光器波長為10,604nm，容易被所有聚合物吸收，所以不管使用什么絕緣材料，它都能很好地工作。此外，CO2激光器的波長不容易被金屬吸收，所以當所有的絕緣材料被去除后，激光對裸露的導線基本不會有影響。這得以在滿足所需絕緣體厚度的公差下完成剝皮過程，并提供一個大型的加工窗口。此外，CO2激光器是最具成本效益的激光器。圖2展示了使用CO2激光器對聚酰亞胺導線進行剝線。
由于對材料的去除主要依賴于激光的熱分解效應，所以如果導線直徑小的話將引起熱量輸入的問題。這可能會導致導線變形或是絕緣材料過熱，從而使得發生變色和形成毛刺。（當材料膨脹或抬起時會產生毛刺，而且毛刺會顯著增加導線的整體外徑。）
如果由于熱量輸入控制的問題而不能使用CO2激光器的話，那么接下來就應該考慮納秒激光器，特別是波長為532nm和355nm的納秒激光器。納秒激光器產生的脈沖約為20ns，其去除導線絕緣材料時的熱相互作用遠遠低于CO2激光器。它能用于直徑較小的導線，或是要求邊緣的輪廓很清晰、很少或沒有毛刺的應用。圖3展示了用納秒激光器（355nm波長）剝線后的導線。
選擇532nm還是355nm通常是根據絕緣材料來決定的，355nm波長能被更多的聚合物更好地吸收。如果將CO2激光器比作大型的氧乙炔炬，納秒激光器就類似較小的、更精細的火炬，可以用來制作法式焦糖布丁。
請注意，普通的1070nm光纖激光器不能被大部分導線經常使用的絕緣材料很好地吸收，所以很少使用或考慮。
當對質量的要求特別高或是要求最小的熱量輸入時，我們需要考慮的選項是超快皮秒和飛秒激光器。這兩種激光器產生的脈沖寬度非常短：皮秒是10-12s，飛秒是10-15s。脈沖如此之短使得沒有時間將熱量從加工區域傳遞給周圍的材料。
這種所謂的“冷”加工能實現最佳的質量，但是這種高水平的質量需要付出代價。超快激光器的成本超過CO2激光器約25倍，并且是532/355nm納秒激光器成本的5倍。它們比較適合用于價值非常高的產品或是那些需要非常精細的控制的極細導線（直徑50μm）。
激光剝線系統
在醫療設備制造中，導線是生產線的一部分。它們通常都不是用卷繞式的機器來處理，而是用手動或自動加載設備來處理它們，可以一次處理所需長度的線材。
本來剝線鉗可以旋轉導線或使用多個剝線頭來從固定的導線上去除絕緣材料。有時候是剝線的過程而不是生產環境決定了使用這些技術中的哪一種。一般來說都要對應用和生產進行很好的理解之后才能決定最佳的解決方案。
圖4：用于剝線的激光燒蝕系統
圖4展示了Amada Miyachi America公司最近開發的激光燒蝕系統，其中包括高速振鏡光束控制設備和定制的導線喂入和旋轉設備，可以實現精確和高重復性的導線定位。此外還包括幾個擁有專利的功能，能管理燒蝕過程中的熱量平衡；這些功能可以確保實現絕緣材料的干凈去除，同時充分保護了精細的金屬絲底材。
該解決方案還包括能移除燒蝕區域的粘性雜質（可能污染模具）的自潔設備。實際上，該系統具有雙重清洗過程：激光本身的真空，還有高科技的“牙刷”能在每一次操作后機械地清洗工具。這種自潔功能讓數以萬計的導線只需要最短時間的定期維護就能正常運行。
使用激光器來進行剝線邁出了精細生產過程的關鍵一步。這種剝線工藝成功的關鍵在于對工藝本身的不斷開發。
對于選擇哪種激光器以及效果最好的去除方法，我們要做出正確的決定，因此，毫無疑問非常有必要在激光應用實驗室測試一系列的選項，然后對于最終決定的系統解決方案，要在加工和執行過程中對其進行優化。
