Femtosecond lasers تقریبا کسی بھی مواد کو کاٹنے کے لئے جانا جاتا ہے، اور وہ ڈسپلے، سیمی کنڈکٹرز، اور دیگر الیکٹرانک اجزاء یا اپنی مرضی کے حصوں کی پروسیسنگ اور مینوفیکچرنگ میں استعمال ہوتے ہیں. درحقیقت، فیمٹوسیکنڈ لیزر مائیکرو مشیننگ زیادہ درست ہے اور مواد پر تھرمل اثر کو کم کرتی ہے، جس کے نتیجے میں اعلیٰ معیار کے حصے ہوتے ہیں۔ Amplitude ٹیم نے femtosecond lasers کے لیے ایک درخواست پر سالوں سے کام کیا ہے: گلاس پروسیسنگ۔
فیمٹوسیکنڈ لیزر شیشے کی کٹائی کو کیسے بہتر بنا سکتے ہیں؟
شیشے کی امتیازی خصوصیت اس کی سخت اور ٹوٹی پھوٹی نوعیت ہے، جو پروسیسنگ کے لیے ایک اہم چیلنج ہے۔ روایتی مکینیکل شیشے کاٹنے کی تکنیک جیسے ہیرے کے پہیے کی کٹائی، سینڈ بلاسٹنگ یا واٹر جیٹ کے عمل کو غلط طریقے سے کاٹا جاتا ہے، کناروں میں باقاعدگی کا فقدان ہوتا ہے، اور کاٹنے کے عمل کے دوران بڑے اور غیر متناسب بقایا کناروں پر دباؤ پڑتا ہے، جس کے نتیجے میں مائیکرو کریکس، دھول اور ملبہ پیدا ہوتا ہے۔ شیشے کے کناروں پر اس طرح عمل کیا جاتا ہے۔ بہت سی ایپلی کیشنز کے لیے، چپس اور مقامی دباؤ کی وجہ سے ہونے والی چھوٹی دراڑیں ڈیوائس کی ناکامی کا سبب بنیں گی، اور اس طرح قابل قبول معیار حاصل کرنے کے لیے کناروں کو مضبوط کرنے کے لیے پوسٹ پاس ایج گرائنڈنگ اور پالش کرنا ضروری ہے۔ اس کے علاوہ، مکینیکل نائف وہیل پروسیسنگ کو کاٹنے میں مدد کے لیے کچھ معاون ایجنٹوں کی بھی ضرورت ہوتی ہے، جو مکمل کنارے پر چپک سکتے ہیں اور پانی کی صفائی یا الٹراسونک صفائی جیسے علاج کی ضرورت ہوتی ہے۔ بعد میں علاج کے عمل اور کم پیداوار شیشے کی تیار شدہ مصنوعات کی قیمت میں اضافہ کرے گی۔
اس کے علاوہ، جب شیشے کے ایک ٹکڑے کو مائکرون لیول (UTG گلاس) تک پتلا کیا جاتا ہے، تو یہ روایتی مکینیکل کاٹنے کے طریقے مزید لاگو نہیں ہوں گے۔ الٹرا فاسٹ لیزرز کے منفرد فوائد ان سخت، ٹوٹنے والے اور انتہائی پتلے شیشے کے مواد کو پراسیس کرنا ممکن بناتے ہیں، اور مناسب پیرامیٹرز کے ساتھ فیمٹوسیکنڈ لیزر ایک ہی پاس میں کناروں کی بہت محدود تعداد کے ساتھ مؤثر طریقے سے کاٹ سکتا ہے۔ یہ موٹے شیشے کے لیے بھی درست ہے، اور فیمٹوسیکنڈ لیزر شیشے کو کاٹنے کی دوسری تکنیکوں کا متبادل پیش کرتے ہیں۔
Femtosecond لیزر گلاس کاٹنے: یہ کیسے کام کرتا ہے؟
الٹرا شارٹ لیزر دالوں کو بیزیر نما بیم کے ساتھ ملا کر شیشے کی پروسیسنگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ بیسل بیم میں ایک پتلی بیم کی کمر اور گاوسی بیم سے زیادہ فوکل گہرائی ہے، اور یہ شیشے کی پوری موٹائی کے ساتھ ساتھ الٹرا شارٹ دالوں کی توانائی کو بیک وقت جذب کرنے کے قابل ہے۔ پلس برسٹ کا استعمال شیشے کو لیزر کے ذریعے زیادہ مؤثر طریقے سے جذب ہونے دیتا ہے اور اس کے نتیجے میں شیشے کو اوپر سے نیچے تک کاٹنے کے لیے دراڑیں پڑ جاتی ہیں۔ بیسل جیسی شہتیر کے ساتھ یہ فیمٹوسیکنڈ لیزر استعمال کیا جا سکتا ہے، مثال کے طور پر، شیشے کو سیدھے یا مڑے ہوئے راستے میں کاٹنے کے لیے۔
Amplitude ایپلی کیشنز ٹیم نے فریکچر کی سمت اور اس کے ساتھ موجود شیشے کی پروسیسنگ آپٹکس کو درست طریقے سے کنٹرول کرنے کے لیے، اور شیشے کے کاٹنے کے عمل کی پروسیسنگ کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے توسیع شدہ فریکچر جنریشن کا استعمال کرنے کے لیے فیمٹوسیکنڈ لیزر پر مبنی عمل تیار کیا ہے۔ اس عمل کو پتلے اور انتہائی پتلے شیشے کو کاٹنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے (<200μm), thick glass (>(<1μm) and no chips and chipping.
اس عمل کی اہم خصوصیت یہ ہے کہ شیشے کے ذریعے جذب ہونے والی فیمٹوسیکنڈ لیزر توانائی ایک وسیع شگاف پیدا کرتی ہے جو اصل اثر کے نقطہ کے سائز سے کہیں زیادہ ہے۔ یہ خصوصیت پروسیسنگ کے وقت کو نمایاں طور پر تیز کرتی ہے اور لیزر پاور کے استعمال کی کارکردگی کو بڑھاتی ہے۔ شیشے کی اقسام اور موٹائی کی ایک حد کے لیے (<1 mm nanolaminate glass, for example), the use of sub-picosecond or femtosecond pulses can produce longer extended cracks for more efficient processing. For cutting thin glass, cutting speeds in excess of ~1 m/s along a straight line and in excess of 100 mm/s for curved parts can be achieved with laser power of only 10 W. For ultra-thin glass, cutting energy of no more than 40 μJ can result in a chipped edge of less than 1 μm.
The process can also be used to cut thick glass or multilayer glass (>1 ملی میٹر) ایک پاس میں۔ طول و عرض کے عمل کی ٹیم کے تجرباتی مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ سب سے زیادہ موثر پروسیسنگ پیرامیٹر فلیٹ ذیلی نبض توانائی کی تقسیم کے ساتھ 4 سے 6 دالوں کی پلس ٹرین (برسٹ) پیدا کرنا ہے۔ کچھ آپٹیکل کنفیگریشنز کے ساتھ مل کر، 2 ملی میٹر سے زیادہ موٹے شیشے کو ایک ہی پاس میں پروسیس کیا جا سکتا ہے۔ اس مطالعہ کے لیے، ایک طول و عرض ٹینگور لیزر کا استعمال کیا گیا تھا، جو فیمٹوبرسٹ ™ ️ خصوصیت سے لیس تھا، جو صارف کو برسٹ پیٹرن میں انفرادی ذیلی پلس کے طول و عرض کو پروگرام کرنے کی اجازت دیتا ہے تاکہ اپنی مرضی کے مطابق مواد کی توانائی کے جذب کے تفصیلی مطالعہ کے لیے برسٹ انرجی ڈسٹری بیوشن کو درست طریقے سے ماڈیول کیا جا سکے۔ .
فیمٹوسیکنڈ لیزر گلاس کس کے لیے کاٹ رہا ہے؟
اس عمل کو مختلف قسم کی ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جا سکتا ہے جیسے کہ موبائل ڈیوائس ڈسپلے مینوفیکچررز جو پتلا گلاس یا ملٹی لیئر گلاس (جیسے LCD) استعمال کرتے ہیں، اور کنزیومر الیکٹرانکس میں جہاں لیپت شیشہ اکثر استعمال ہوتا ہے اور اسے اکثر مڑے ہوئے کونوں کے ساتھ پروسیس کیا جانا چاہیے۔ شکلیں اور کٹوتیاں، اور فیمٹوسیکنڈ دالوں کی مختصر نبض پروسیسنگ خصوصیات لیپت پرت کے گرمی سے متاثرہ زون کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتی ہیں۔ بہت سے مکینیکل یا دیگر لیزر طریقے ایسی مصنوعات کے لیے درکار درستگی اور معیار کی سطح فراہم نہیں کر سکتے۔ ہماری ٹکنالوجی کا استعمال میڈیکل انڈسٹری کے لیے موٹا شیشہ کاٹنے کے لیے بھی کیا جا سکتا ہے یا اسکرین پروٹیکشن یا آٹوموٹو انڈسٹری کے لیے بھی ٹمپرڈ گلاس۔
اس کے علاوہ، حالیہ برسوں میں گلاس تھرو ہول ٹیکنالوجی (TGV) کی ترقی کے ساتھ، 3D انٹیگریٹڈ پیکیج اڈاپٹر بورڈز، MEMS اور Mini LED/Micro LED وغیرہ میں گلاس تھرو ہول سبسٹریٹس استعمال کرنے کی سمت اور رجحان ہو گا۔ اس کے علاوہ آپٹیکل کمیونیکیشن، کنزیومر الیکٹرانکس، بائیو چپس وغیرہ میں ہائی ڈیپتھ ٹو ڈائی میٹر ریشو ہول کی قسموں کی بھی خاص مانگ ہے۔ مائکرون یا یہاں تک کہ ذیلی مائکرون، سپر 250،000 فی مربع سینٹی میٹر الٹرا ہائی ڈینسٹی تھرو ہول، لہذا شیشے کے ذریعے سوراخ کی گھنے اور تیز رفتار پروسیسنگ کے لیے 1. لیزر پروسیسنگ کے درمیان مائکرو ہول نہیں ہو سکتا مائیکرو کریک کی وجہ سے تھرمل تناؤ میں ظاہر ہوتا ہے، 2. سوراخ کے وقفے کو درست طریقے سے کنٹرول کیا جانا چاہئے. فیمٹوسیکنڈ لیزر مائیکرو کریکنگ کو کنٹرول کرنے کے لیے نبض کی ایک تنگ چوڑائی پیش کرتے ہیں (<350fs) while providing an excellent solution to precisely control the position accuracy of the trigger pulse on the material using the FemtoTrig® feature developed by Amplitude's technical team, synchronized with the oscillator clock (fosc:40Mhz, jitter. 25ns) to achieve higher machining position accuracy (100m/ s, Position Error: 2.5um) while maintaining a constant single pulse energy (RMS <1% energy fluctuation) for high speed pulse machining.
