Application of 355nm Ultraviolet Nanosecond Laser in Sapphire Polishing

As a very important industrial material, sapphire has the characteristics of high light transmittance, high wear resistance, high hardness and high stability. It is widely used in industry, scientific research, aerospace and other fields, and is often used in the manufacture of GaN epitaxy. layer growth, LED substrate materials, etc.

The application of sapphire in the above fields has strict requirements on its surface quality. The surface roughness of sapphire is required to be less than 1nm. The sapphire substrate used for high-brightness and ultra-high-brightness LEDs requires a complete surface lattice, ultra-smooth, no damage. However, due to its hard and brittle characteristics, traditional mechanical grinding, chemical polishing, thermal polishing, EDM polishing and other methods are prone to surface micro-cracks, scratches, dents and other problems. Therefore, ultra-precision polishing of sapphire has become a major difficulty in related manufacturing fields.

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Laser polishing is a promising special processing technology. Its principle is that a high-energy-density laser beam scans the sapphire surface, and the sapphire surface absorbs the energy of laser photons. When the absorbed energy reaches the destruction threshold of the sapphire material, the sapphire material produces Decomposition cracking, melting and vaporization, etc., to achieve material removal to form a polished surface.

이 연마 공정은 RFH가 개발 및 설계한 355nm 자외선 나노초 고체 레이저의 자외선 레이저 출력을 사용할 수 있으며, 단일 광자 에너지가 높고 출력 밀도가 높으며 재료와 상호 작용하여 재료 제거를 실현합니다. 펄스 폭 매우 높습니다. 좁고 약 20ns로 레이저 동작 시간이 짧고 열 영향이 매우 작아 특히 기존 방법으로 가공하기 어려운 단단하고 부서지기 쉬운 재료에 적합합니다.

사파이어의 금지된 대역폭은 9.9eV, AL-O 결합의 결합 에너지는 6.063eV, 355nm UV 레이저의 단일 광자 에너지는 3.5eV로 화학 결합의 에너지보다 적습니다. 사파이어 크리스탈 깨짐. 사파이어 표면에서 연마를 달성하기 위해서는 다광자 흡수에 의해 제거되어야 하며, 재료 간의 화학 반응을 시작하거나 제어하여 사파이어 화학 결합의 파괴 및 재구성, 격자 구조의 파괴 또는 전이를 초래합니다. 에너지 수준, 새로운 물질 생성 또는 일부 재료 만들기. 재료 가공의 목적을 달성하기 위해 몸을 떠나십시오. 표면 온도는 비교적 짧은 시간에 끓는점 이상에 도달할 수 있으므로,

연마 공정은 광화학 및 열 효과의 결과임을 알 수 있습니다. 또한 레이저 연마는 레이저의 에너지 밀도, 반복 주파수, 사파이어의 표면 상태와도 관련이 있을 뿐만 아니라 레이저의 스캐닝 방식, 빔의 입사각, 속도. 따라서 실제 연마 공정에서는 예상되는 연마 효과를 얻기 위해 사전에 관련 공정 매개변수를 조정해야 합니다.

레이저를 사용하여 사파이어를 연마하면 전통적인 연삭 작업의 단점을 피할 수 있으므로 우수한 연마 효과, 높은 수준의 자동화, 고효율을 얻을 수 있으며 비접촉 가공 방법은 사파이어 재료 매트릭스에 거의 손상을 주지 않습니다. 특히 제조업체가 생산 능력을 높이고 품질을 개선하며 비용을 절감하는 데 적합합니다.