CO₂激光器应用之剥线

CO₂激光器应用之剥线

激光剥线的渊源

      现代电子制造业迅猛发展，电路板集成技术虽然不断提高，但电子设备之间的连线却仍然无处不在。随着电子设备精度制造和设备整体运行稳定性，可靠性要求提高，连线接头处去除绝缘层而对导体不造成损伤显得非常重要，基于激光系统的剥线技术正是为迎合这种需要成设计的。

       1976年，NASA(Washington, DC)公司研究人员开发了第一部激光剥线系统，他们比较了CO₂激光器(10.6μm)和YAG激光器(1.06 μm)在剥线设备中的应用效果，发现CO₂激光器具有明显的优势。在进行激光剥线过程中，激光发出的能量被绝缘材料强烈吸收，激光穿透绝缘并气化绝缘材料直到金属导后金属强烈地反射CO₂波长的激光，金属对于CO₂激光波长段的光就相当镜子一样。激光气化绝缘层到金属后就反射，所以不用需要任何外部控制，激光剥线也不会对金属导体造成损伤。

 

激光剥线的原理

       激光剥线系统原理是通过聚焦镜把激光汇聚到一点，利用激光的高能量密度把表面绝缘层直接气化。最简单的方法是在固定激光点通过移动或者旋转电线实现剥线，这是纵向长距离剥线的最好方法。第二种方法是反射和汇聚激光焦点形成两面切割。第三种方法是通过分光镜将激光分成两束，垂直分布在电线的两边同时加工，可以不用旋转电线而完成圆周的切割，如下图：

 

       如果仅仅是要完成电线终端剥线，简单设计成两个反射镜组成的光路也可以完成不需要旋转电线的圆周切割，如下图：

 

        激光剥线技术不限于上述形式，比喻采用振镜辅助剥线，可以实现很多传统方法没法完成的剥线形式。在激光剥线应用中，没有那一种形式是最好的，不同的应用，应该采取不同的实现方法，激光剥线也要和其他剥线手段对比，评估剥线速度，剥线质量，可靠性，初始投资和运行费用等因素。  

 

激光剥线的优势 

       激光加工是非接触式的和激光束的大小可以控制得很精细，这使得可以直接用激光束完成多种剥线样式，而一些样式用传统方法是不可能实现的，其中部分优势如下：

       1.导体没有损伤，激光不能损伤金属，即使镀了锡或银，可以减少质量控制设备和允许设计者指定更小的公差和选择更轻的电线。

       2.能够处理99%的绝缘材料，一部设备可以处理绝大部分线缆，对于不同的线缆，不需要耗时间更换设备。

       3.最好的剥线质量，保证批量生产结果最优化，因而节约成本。

       4.可以同时处理多条电缆，提高生产效率。

       5.可以处理多种电缆尺寸，可以处理电缆半径小到25 μm大到 25 mm。

       6.可以处理多种形式的电缆，包括处理多种电缆而不用更换设备，提高设备利用率。包括双芯引线，同轴电缆，双绞线，带状电缆，复杂的2D和3D型线等。

       7.可以控制紧密度公差范围+/- 25 μm – 提供精密应用。

       8.可编程控制除去电线上任何位置绝缘层，这些包括圆周加纵裂，跳切，窗口切，角度切，可编程样式切。

 

激光剥线的市场地位

        很多传统工业仍然采用刀片的剥线方法，虽然激光剥线目前在整个剥线市场中还只占有一小块，但是它的成长率却大大地高于整个剥线市场的成长，传统的刀片剥线方法随着发展，剥线速度更快，价格更便宜，但是某些特殊行业或者质量优先重要的应用，激光剥线处于不可代替的地位。