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激光器

相干超短脈沖激光器賦能5G時代,助力LCP天線高精密切割

來源:相干激光2020-07-16 我要評論(0 )   

由于5G手機在工作時使用的頻率更高(如微波和毫米波),并且需要同時利用來自不同發(fā)射機的信號,所以5G手機需要物理結構更復雜(形狀為2D甚至3D)的小型化天線,以支持M...

由于5G手機在工作時使用的頻率更高(如微波和毫米波),并且需要同時利用來自不同發(fā)射機的信號,所以5G手機需要物理結構更復雜(形狀為2D甚至3D)的小型化天線,以支持MIMO(多輸入多輸出)多天線技術。MIMO技術和天線數(shù)量明顯相關,例如,8X8MIMO就是有8個發(fā)射端天線,8根手機端天線。已有的智能天線已經(jīng)可以支持2x2甚至4x4MIMO功能,但是5G手機天線對多路技術的要求更高。


天線由層壓基板制作而成,層壓基板包括絕緣體(例如液晶聚合物LCP或改性聚酰亞胺mPI)銅層,多數(shù)情況下還包括一個粘合層。在制造過程中,層壓基板必須安裝在載體基板上。
在天線切割和劃線領域,激光加工是很好的選擇。內置調Q納秒激光器已經(jīng)可以提供加工所需的空間分辨率。但由于銅和聚合物的燒蝕閾值差別很大,納秒激光器無法通過一個連貫過程完成整個加工工藝。此外,為了達到更好的加工效果,激光通量需要提高到燒蝕閾值的10倍及以上,但這樣會增大切面寬度和熱影響區(qū)。因此,通過納秒激光器進行天線加工時必須通過兩個獨立的制程、兩種不同的激光設置進行加工,但這種復雜的加工方式需要全程專業(yè)化監(jiān)測,才能保證加工過程平穩(wěn)運行。
在充分減少熱影響區(qū)方面,使用更短(例如皮秒)的脈沖寬度和/或更短的波長是兩種行之有效的方法。超短脈沖(USP)激光器的優(yōu)點在于,大部分激光脈沖能量還沒來得及擴散就已被濺射出的材料帶走了。此外,超短脈沖激光器能提供較高的脈沖重復頻率,可支持快速多次加工,進一步減少熱影響區(qū)。
眾所周知,使用紫外(UV)等較短的波長可減少熱影響區(qū),高能光子可以直接破壞聚合物和其他材料中的原子鍵,在形成很少甚至沒有熱影響區(qū)以及更少材料碎片的同時直接將材料氣化。

皮秒紫外激光器集短脈沖寬度和短波長于一身,因此,是對天線進行微加工的理想選擇。最近,工業(yè)用超短脈沖紫外激光器的平均功率有所提高,可滿足5G天線切割等應用所需的高產(chǎn)能需求。例如,Coherent相干公司的HyperRapidNXT超短脈沖紫外激光器,在355nm波長下的輸出功率可達30瓦,可實現(xiàn)每秒數(shù)米的高速加工,僅需對樣品進行10次左右的掃描即可滿足最新的天線加工需求。


HyperRapidNXT激光器采用Coherent相干公司先進的PulseEQ脈沖控制技術,可根據(jù)外部觸發(fā)信號的需求產(chǎn)生同步、恒定的激光脈沖,能夠實現(xiàn)高精度微加工并最大程度減少熱影響區(qū)域(HAZ),是各種精密微加工工藝的理想光源選擇;憑借出色的無抖動/精準觸發(fā)性能以及先進的脈沖能量控制功能,HyperRapidNXT可以和現(xiàn)有最先進的掃描振鏡及運動平臺高速同步配合使用,使系統(tǒng)集成商充分受益!
當激光通過振鏡在材料表面掃描復雜圖形進行加工時,直線和曲線部分的切換必然造成掃描速度的變化,使用固定的脈沖重復頻率,會使激光在曲線部分逗留時間過長而造成切割拐角的熱影響區(qū)域擴大。而使用PulseEQ后,激光器的脈沖重復頻率受控于掃描振鏡,重要的是,無論掃描速度如何,單脈沖能量都保持在恒定水平。這樣可以保證在切割輪廓的各個角落都能提供同樣高的切割質量。同時,掃描振鏡的控制卡可以通過算法改變激光器的重復頻率,保證激光脈沖的空間分布以達到直線和曲線部分的切割效果相同。
使用固定的脈沖重復頻率,激光在曲線部分逗留時間過長,影響拐角的切割質量。

 

使用 PulseEQ 后,單脈沖能量保持恒定水平,保證直線和曲線部分達到同樣高的切割質量。

 

HyperRapid NXT用于5G LCP天線切割和鉆孔。左圖所示的高切割質量必須通過Hyper Rapid NXT的Pulse EQ技術實現(xiàn)

對于5G手機天線常用的MPI和LCP等材料的切割而言,HyperRapidNXT無疑是理想的激光光源,可以滿足加工所需的高精確空間分辨率以及最小熱影響區(qū)需求。


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