芯明天P12A压电纳米扫描台在飞秒激光刻蚀中的应用

什么是飞秒激光？

飞秒激光是人类在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段，是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒（英语为femto second，简写为fs，1飞秒为1秒的一千万亿分之一），它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍。飞秒激光技术是近年来发展迅速的一种先进加工技术，具有极高的加工精度和速度，可以在各种材料表面进行微米至纳米级别的刻蚀和加工。

飞秒激光的特点

1、飞秒激光是我们人类在实验条件下能够获得的最短脉冲，它的精确度是± 5微米;

2、飞秒激光有非常高的瞬间功率，它的瞬间功率可达百万亿瓦，比全世界的发电总功率还要多出上百倍;

3、物质在飞秒激光的作用下会产生非常奇特的现象，气态的物质、液态的物质、固态的物质瞬间都会变成等离子体;

4、飞秒激光具有精确的靶向聚焦定位特点，能够聚焦到比头发的直径还要小的多的超细微空间区域;

5、用飞秒激光进行手术，没有热效应和冲击波，在整个光程中都不会有组织损伤。

与传统连续激光以及长脉宽纳秒、皮秒激光相比，飞秒激光加工材料具有如下特点：

（1）峰值功率高，容易引起材料的解离。

（2）热效应小，加工精度高，在材料精密加工方面有独特的优势。

（3）应用范围广。

激光刻蚀原理与典型应用

1、基本原理介绍

激光蚀刻的基本原理是将高能量的激光束（一般为紫外线激光、光纤激光、飞秒激光等）聚焦在极小的光点上，照射到被加工的材料表面，激光束的能量转化为热能，使材料瞬间蒸发，形成孔、槽等加工效果。

2、技术特征介绍：

以激光非接触方式加工，高柔性、高速、无噪声、热影响区小、可聚焦至激光波长级的极小光斑等，在打眼、划片、刻蚀、切割尺寸精度和加工质量方面，尤其是与某些材料(例如聚酰亚胺)相互作用属于“光化学作用”的“冷加工”，可获得无碳化效果的“冷加工”。

3、典型应用

1）玻璃材料激光刻蚀

再现性好，功率大，材料去除速度快，无化学腐蚀污染。ITO涂层激光刻蚀机是利用激光在ITO Glass和ITO Film表面进行ITO涂层刻蚀的精密设备。能在玻璃、PET、ITO镀膜、多晶膜及其它氧化物薄膜上进行各种不同尺寸的高精度、高速刻蚀，可加工多种规格的电极。特别适合手机触摸屏的电极蚀刻技术。

2）太阳能电池激光划片

整体结构合理，切割速度快，精度高，功能齐全，性能指标稳定可靠，故障率低，非接触加工成品率高，适用范围广。

芯明天P12A压电扫描台应用于飞秒激光刻蚀

飞秒激光刻蚀通过精确控制激光的能量、脉宽、扫描速度等参数，可以实现对金属、玻璃等材质表面的精密加工和刻蚀。 相比于传统的机械加工和化学腐蚀等加工方法，飞秒激光刻蚀具有更高的加工精度和速度，能够实现更精细的图案和更复杂的结构的加工。同时，由于激光加工为非接触式加工，可以避免机械应力对材料的影响，降低了破损和误差的可能性。

芯明天P12A系列压电扫描台可在飞秒激光刻蚀应用中与载物台固定连接在一起，在控制信号作用下带载金属、玻璃等材料进行X、Z、XY、XZ、XYZ等多个维度的运动进行刻蚀，P12A系列压电扫描台配置高分辨率传感器，对位置实时检测并反馈到压电控制器，控制器通过PID算法调整电压修正位移，从而实现纳米级高精度定位。

技术参数

型号	P12A.XYZ100
运动自由度	XYZ
驱动控制	3 路驱动 3 路传感
标称行程范围（0~120V）	80μm/轴
传感器类型	SGS
通孔尺寸	45×45mm^2
闭 / 开环分辨率	3nm/1nm
闭环线性度	0.15%F.S.
闭环重复定位精度	0.1%F.S.
俯仰 / 偏航 / 滚动	<20μrad
推 / 拉力	20N/4N
运动方向刚度	X0.3N/μm、Y0.25N/μm、Z0.2 N/μm
空载谐振频率	X200Hz/Y150Hz/Z120Hz
闭 / 开环空载阶跃时间	30ms/0.8ms
承载能力	0.5kg
静电容量	3.6μF/轴
材质	钢、铝
重量	350g

型号	P12A.XYZ200
运动自由度	XYZ
驱动控制	3 路驱动 3 路传感
标称行程范围（0~120V）	160/轴
行程范围（0~150V）	200/轴
传感器类型	SGS
闭 / 开环分辨率	5.5nm/2nm
闭环线性度	0.5%F.S.
闭环重复定位精度	0.4%F.S.
空载谐振频率	X150Hz/Y130Hz/Z90Hz
承载能力	0.3kg
静电容量	7.2μF/ 轴
材质	钢、铝

配套控制器

E70系列压电控制器

E70系列压电控制器是可通过串口、USB或网口进行数字通信的三通道压电控制器。输出电压0~120V/150V，输出带宽达10kHz以上，且体积小，易集成。

E00/E01系列压电控制器

芯明天E00/E01系列压电控制器可用于驱动P12A系列压电扫描台，单通道、多通道、开环、闭环多种型号可选，可通过模拟、数字等多种方式进行控制。E00/E01还可通过模块自由组合，实现驱动芯明天及进口各类压电产品。

审核编辑：汤梓红