이전에 Nd:YAG 레이저를 마킹 공정에 적용하려는 시도는 1.064μm에서 약한 흡수로 인해 실패했습니다. 원하는 효과를 낼 만큼 표면층에 충분한 에너지가 축적되지 않습니다. 이를 위해 Synchron Laser Service(미국 미시간주 사우스 라이언 소재)는 짧은 파장 범위에서 세라믹의 레이저 광 흡수를 향상시키는 표면 처리 기술을 개발했습니다. 이 공정은 세라믹 표면을 빠르고 약간 담그고 필요한 용융 및 증발을 생성하기에 충분히 짧은 거리에서 근적외선 레이저 펄스의 증착 에너지를 향상시킵니다. 이 특허 출원 중인 표면 처리 기술을 SPI Lasers(영국 사우스햄튼 소재) 파이버 레이저 기술과 결합하면 달성된 공정 성능은 CO2 레이저 마킹 기계를 사용하여 달성한 성능을 훨씬 능가합니다.
표면 처리로 세라믹의 상단 표면에 파이버 레이저 빔을 통합하여 드릴링 프로세스를 시작하는 것이 크게 향상됩니다. 일관된 표면 스팟 크기를 보장하는 맞춤형 고해상도 빔 전송 시스템과 결합된 레이저 펄스와 재료 표면 간의 향상된 상호 작용은 세라믹 기판에서 더 작은 형태를 얻을 수 있음을 의미합니다. Synchron은 또한 더 미세한 선을 처리하고자 다른 기존 레이저 기술을 고려했습니다. 그러나 결론은 어떤 기술도 고유한 방식으로 목표 속도를 달성할 수 없으며 어떤 경우에는 적어도 10배 더 느리다는 것입니다.
CO2 레이저와 비교했을 때 파이버 레이저는 더 나은 일관성과 신뢰성을 보여 더 미세한 형태 가공이 가능하며, 파손 후 에지 품질이 3배 이상 증가합니다. 그림 5는 화살표 모양을 절단하여 생성된 원래 에지를 설명하면서 달성 가능한 에지 품질을 추가로 보여줍니다. 중요한 점은 새로운 공정이 CO2 레이저로는 달성할 수 없는 생산 속도까지 달성할 수 있다는 것입니다.
0.0150인치 두께의 알루미나 기판에서 마킹 속도는 분당 1300인치를 초과하는데, 이는 CO2 레이저의 약 2배입니다(둘 다 30% 관통). 그러나 가공 속도는 최소한 평균이며, 대부분의 경우 속도는 CO2 레이저를 초과합니다. Synchron의 상황에 따르면 출력이 제한되는 것은 레이저가 아닌 모바일 제어 시스템을 사용하기 때문입니다.
이 최신 방법은 알루미나 및 알루미늄 질화물 세라믹을 처리하는 데 사용할 수 있습니다. 산화 알루미늄을 사용할 때 공정 한계는 최대 약 0.060인치의 기판 두께에 도달할 수 있지만, 더 까다로운 응용 분야에서 더 두꺼운 재료는 더 긴 처리 시간이 필요합니다. 더 두꺼운 기판은 고휘도 LED 응용 분야와 같이 더 많은 열 발산을 제공할 수도 있습니다.
알루미늄 질화물 세라믹은 일반적으로 열 전도성이 더 좋기 때문에 산화 알루미늄보다 가공하기 어렵고, 따라서 가공에 비례하여 더 높은 전력이 필요합니다. 반면에 빔의 가장 높은 밀도 부분만이 필요한 공정을 생성할 수 있고 재료의 높은 열 전도성이 빔 에너지 분포 맵의 양쪽에서 HAZ를 최소화하기 때문에 더 미세한 형태를 얻을 수 있습니다. 이 새로운 방법을 사용한 예비 결과는 우수하며, 이 재료를 사용한 공정은 여전히 미세 조정할 수 있습니다.