激光雕刻的深度控制,与铣削吃刀量毫无相似之处

一位按深度公差规定激光雕刻特征的工程师,常常期望该工艺像铣削一样:设定深度,刀具切到那个深度,完成。而激光雕刻是通过反复烧蚀道次累积深度的,道次数与深度之间的关系并非线性。

去除率为何随深度下降

随着型腔加深,有几种效应会降低每道次的材料去除量。

被烧蚀的材料必须逃出型腔。在深而窄的特征中,喷出物会在侧壁与底面再沉积,而部分入射能量被羽流吸收,而非被工件吸收。

焦点位置相对于正在被烧蚀的表面发生偏移。除非焦点跟随深度下移,否则后续道次距最佳焦点越来越远,能量摊在更大面积上。

侧壁锥度随之形成,既因为光束有有限的会聚角,也因为侧壁接收的是掠射能量。

这对控制意味着什么

深度无法被「指令」。它是通过针对具体材料与参数组表征「每道次去除量」,再运行所需道次数,然后加以验证而获得的。

由于每道次去除量递减,表征必须覆盖关注的深度范围,而不能从浅层试验外推。