Pembersihan Laser

Memahami Prinsip dan Penerapan Teknologi Pembersihan Laser

Memahami Prinsip Dan Penerapan Teknologi Pembersihan Laser | Laser Cina

Temukan dunia revolusioner teknologi pembersihan laser dengan panduan komprehensif ini. Pelajari tentang prinsip, jenis, dan beragam penerapan metode pembersihan presisi tinggi yang mengubah industri ini.

Pengantar Pembersihan Laser Teknologi

Munculnya teknologi pembersihan laser mewakili lompatan revolusioner dalam bidang metode pembersihan. Teknik inovatif ini memanfaatkan kepadatan energi yang tinggi, presisi, dan konduktivitas laser yang efisien, sehingga menawarkan keunggulan yang jelas dibandingkan metode pembersihan tradisional dalam hal efisiensi, presisi, dan kemampuan membersihkan lokasi tertentu. Salah satu manfaatnya yang paling signifikan adalah menghindari pencemaran lingkungan yang biasanya terkait dengan metode pembersihan kimia, namun tidak menyebabkan kerusakan pada substrat.

Prinsip Pembersihan Laser

Memahami Prinsip Dan Penerapan Teknologi Pembersihan Laser | Laser Cina

Pembersihan laser melibatkan penghilangan material dari permukaan padat (atau terkadang cair) dengan memaparkannya ke sinar laser. Pada fluensi laser rendah, energi laser yang diserap memanaskan dan menguapkan atau menyublimkan material. Pada fluensi tinggi, material sering kali berubah menjadi plasma. Biasanya, pembersihan laser mengacu pada aplikasi laser berdenyut untuk menghilangkan material, namun dengan intensitas yang cukup, sinar laser gelombang kontinu juga dapat mengikis material. Laser excimer yang beroperasi pada sinar ultraviolet dalam terutama digunakan untuk fotoablasi, dengan panjang gelombang sekitar 200nm. Kedalaman penyerapan energi laser dan jumlah material yang dihilangkan oleh satu pulsa laser bergantung pada sifat optik material, serta panjang gelombang laser dan durasi pulsa. Total massa yang terkikis oleh setiap pulsa, biasa disebut sebagai laju ablasi, sangat dipengaruhi oleh karakteristik laser seperti kecepatan pemindaian sinar dan tumpang tindih garis pemindaian.

Jenis Teknologi Pembersihan Laser

  • Pembersihan Laser Kering: Metode ini melibatkan iradiasi laser berdenyut langsung pada benda kerja, menyebabkan substrat atau kontaminan permukaan menyerap energi dan meningkatkan suhu, mengakibatkan pemuaian termal atau getaran substrat, yang menyebabkan pemisahannya. Hal ini dapat terjadi melalui dua cara: kontaminan permukaan mengembang karena penyerapan laser atau substrat bergetar karena panas yang disebabkan oleh laser.
  • Pembersihan Laser Basah: Sebelum iradiasi laser berdenyut, lapisan tipis diterapkan pada permukaan benda kerja. Peningkatan suhu yang cepat pada film cair di bawah pengaruh laser menyebabkannya menguap, menciptakan gelombang kejut yang berdampak pada partikel kontaminan dan mengeluarkannya dari substrat. Metode ini mengharuskan substrat dan film cair tidak bereaksi, sehingga membatasi jangkauan bahan yang dapat digunakan.
  • Pembersihan Gelombang Kejut Plasma yang Diinduksi Laser: Gelombang kejut plasma berbentuk bola dihasilkan ketika sinar laser mengionisasi udara selama penyinaran. Gelombang kejut berdampak pada permukaan benda kerja yang akan dibersihkan, melepaskan energi yang menghilangkan kontaminan tanpa mempengaruhi substrat. Teknik ini dapat membersihkan kontaminan partikulat dengan diameter hingga puluhan nanometer dan tidak dibatasi oleh panjang gelombang laser.

Prinsip fisik pembersihan plasma dapat diringkas sebagai berikut:

  1.  Sinar laser yang dipancarkan laser diserap oleh lapisan kontaminan pada permukaan yang akan dirawat.
  2.  Penyerapan energi yang tinggi menciptakan plasma yang mengembang dengan cepat (gas yang sangat terionisasi dan tidak stabil), menghasilkan gelombang kejut.
  3.  Gelombang kejut memecah kontaminan, yang kemudian dikeluarkan.
  4.  Lebar pulsa cahaya harus cukup pendek untuk menghindari akumulasi panas yang dapat merusak permukaan yang dirawat.
    e) Eksperimen menunjukkan bahwa bila terdapat oksida pada permukaan logam, plasma terbentuk pada antarmuka logam.

Plasma hanya dihasilkan ketika kepadatan energi melebihi ambang batas, yang bergantung pada kontaminan atau lapisan oksida yang dihilangkan. Efek ambang batas ini penting untuk pembersihan yang efektif sekaligus memastikan keamanan bahan media. Ada ambang batas kedua untuk pembentukan plasma; melebihi batas tersebut dapat merusak media. Untuk memastikan pembersihan yang efektif tanpa merusak media, parameter laser harus disesuaikan sehingga kepadatan energi pulsa berada tepat di antara dua ambang batas.

Awalnya, ketiga jenis teknologi pembersihan laser ini dikembangkan untuk membersihkan partikel mikroskopis dari wafer semikonduktor, dan muncul seiring dengan kemajuan teknologi semikonduktor. Namun, pembersihan laser kini telah diterapkan di bidang lain, seperti membersihkan cetakan ban, menghilangkan cat dari kulit pesawat, dan memulihkan permukaan peninggalan budaya.

Penerapan Teknologi Pembersihan Laser

Memahami Prinsip Dan Penerapan Teknologi Pembersihan Laser | Laser Cina

Bidang Semikonduktor

Membersihkan wafer semikonduktor dan substrat optik melibatkan proses serupa: membentuk bahan mentah melalui pemotongan, penggilingan, dan metode lainnya. Selama proses ini, kontaminan partikulat masuk, yang sulit dihilangkan dan menimbulkan risiko kontaminasi ulang yang serius. Kontaminan pada permukaan wafer semikonduktor dapat mempengaruhi kualitas pencetakan papan sirkuit dan memperpendek umur chip semikonduktor. Kontaminan pada substrat optik dapat berdampak pada kualitas perangkat dan pelapis optik, yang berpotensi menyebabkan distribusi energi tidak merata dan mengurangi masa pakai.

Karena pembersihan laser kering dapat dengan mudah menyebabkan kerusakan pada media, penggunaannya dalam membersihkan wafer semikonduktor dan media optik dibatasi. Pembersihan laser basah dan pembersihan gelombang kejut plasma yang diinduksi laser telah lebih berhasil diterapkan di bidang ini.

Bidang Bahan Logam

Membersihkan permukaan bahan logam melibatkan kontaminan dalam kisaran makroskopis, berbeda dengan kontaminan mikroskopis yang ditemukan pada wafer semikonduktor dan substrat optik. Kontaminan pada permukaan logam biasanya mencakup lapisan oksida (karat), lapisan cat, pelapis, dan bahan perekat lainnya, yang dapat berupa organik (cat, pelapis) atau anorganik (karat).

Membersihkan kontaminan permukaan logam terutama berfungsi untuk persiapan pemrosesan atau penggunaan selanjutnya. Misalnya, sebelum mengelas bagian paduan titanium, lapisan oksida setebal 10μm harus dihilangkan, atau saat merombak pesawat terbang, lapisan cat asli harus dihilangkan dari kulitnya untuk pengecatan ulang. Pembersihan cetakan ban karet secara teratur untuk menghilangkan partikel karet yang menempel juga penting untuk menjaga kebersihan permukaan, sehingga menjamin kualitas ban yang diproduksi dan umur cetakan. Karena ambang batas kerusakan bahan logam lebih tinggi daripada ambang batas pembersihan laser untuk kontaminan permukaannya, memilih mesin pembersih laser dengan daya yang sesuai dapat mencapai hasil yang baik, dan ini telah berhasil diterapkan di berbagai bidang.

Teknologi pembersihan laser adalah teknik canggih dengan prospek penelitian dan penerapan yang luas di bidang-bidang canggih seperti dirgantara, peralatan militer, dan elektronik. Penerapannya semakin meluas berkat efisiensi, ramah lingkungan, dan hasil pembersihan yang efektif. Teknologi ini tidak hanya dikembangkan dengan baik penghapusan cat dan menghilangkan karat tetapi juga telah dilaporkan dalam beberapa tahun terakhir untuk membersihkan lapisan oksida pada kabel logam. Perluasan aplikasi saat ini dan eksplorasi bidang baru menjadi landasan bagi pengembangan teknologi pembersihan laser. Pengembangan dan diversifikasi peralatan pembersih laser baru, termasuk mesin yang mencakup berbagai aplikasi dan dirancang untuk tujuan tertentu, sedang berlangsung. Integrasi masa depan dengan robot industri untuk mencapai pembersihan laser yang sepenuhnya otomatis juga merupakan arah yang menjanjikan.

Tren Perkembangan Teknologi Pembersihan Laser

  • Memperkuat penelitian teoritis dalam pembersihan laser untuk memandu penerapannya. Tinjauan literatur yang luas mengungkapkan bahwa tidak ada sistem teoritis matang yang mendukung teknologi pembersihan laser, dan sebagian besar penelitian bersifat eksperimental. Membangun sistem teoretis merupakan hal mendasar untuk pematangan lebih lanjut teknologi pembersihan laser.
  • Memperluas aplikasi di bidang yang sudah ada dan mengeksplorasi bidang baru. Teknologi pembersihan laser telah berkembang dalam berbagai aplikasi seperti penghilangan cat dan penghilangan karat, dan laporan terbaru menyoroti penggunaannya dalam membersihkan lapisan oksida pada kabel logam. Pertumbuhan penerapannya baik di area yang sudah ada maupun di bidang baru merupakan lahan subur bagi pengembangan teknologi.
  • Pengembangan mesin pembersih laser baru. Peralatan masa depan kemungkinan akan terdiversifikasi, dengan beberapa mesin mencakup beberapa aplikasi, seperti satu mesin yang mampu menghilangkan cat dan menghilangkan karat, dan mesin lainnya dirancang untuk tugas tertentu, mungkin memerlukan jig khusus atau serat optik untuk membersihkan kontaminan di ruangan kecil. Berkolaborasi dengan robot industri untuk mencapai pembersihan laser yang sepenuhnya otomatis adalah arah aplikasi menarik lainnya.

Kesimpulan

Teknologi pembersihan laser, yang diwakili oleh mesin pembersih laser, adalah contoh cemerlang dari inovasi modern, yang menawarkan serangkaian manfaat yang tidak dapat ditandingi oleh metode pembersihan tradisional. Dengan terus berkembangnya peralatan pembersihan laser baru dan perluasan penerapannya ke sektor-sektor baru, masa depan proses pembersihan tampak cerah. Sebagai LASERCHINA para insinyur terus memelopori bidang ini, kita dapat berharap untuk melihat pembersihan laser menjadi kebutuhan pokok dalam industri dengan presisi tinggi, menetapkan standar baru untuk kebersihan, efisiensi, dan tanggung jawab terhadap lingkungan.

HUBUNGI UNTUK SOLUSI LASER

Dengan lebih dari dua dekade keahlian laser dan rangkaian produk komprehensif yang mencakup komponen individual hingga mesin lengkap, kami adalah mitra utama Anda untuk memenuhi semua kebutuhan terkait laser Anda.

Pos terkait

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Bidang yang harus diisi ditandai *