Negli anni '80, il rapido sviluppo dell'industria dei semiconduttori ha imposto requisiti più elevati per la tecnologia di pulizia delle particelle contaminate sulla superficie delle maschere di wafer di silicio. Il punto chiave è superare la grande forza di adsorbimento tra le particelle contaminate e il substrato. I tradizionali metodi di pulizia chimica, pulizia meccanica e pulizia a ultrasuoni non possono soddisfare le esigenze, mentre la pulizia laser può risolvere tali problemi di inquinamento e la ricerca e le applicazioni correlate sono state rapidamente sviluppate. Nel 1987 ci fu la prima domanda di brevetto per la pulizia laser.
Dopo essere entrati negli anni '90, Zapka et al. ha applicato con successo la tecnologia di pulizia laser ai processi di produzione di semiconduttori, rimuovendo le microparticelle sulla superficie della maschera e ottenendo la prima applicazione della tecnologia di pulizia laser nel campo industriale. Nel 1995, i ricercatori sono riusciti a pulire la vernice della fusoliera degli aerei utilizzando un laser TEA-CO2 da 2kW. Dopo essere entrati nel 21 ° secolo, con il rapido sviluppo dei laser a impulsi ultracorti, la ricerca e l'applicazione della tecnologia di pulizia laser in patria e all'estero sono gradualmente aumentate, concentrandosi sulla pulizia delle superfici dei materiali metallici. Le applicazioni tipiche all'estero includono la rimozione della vernice dalla carrozzeria degli aerei, la rimozione delle macchie d'olio dalla superficie dello stampo, la rimozione dei depositi di carbonio all'interno del motore e la pulizia della superficie dei giunti prima della saldatura.
L'acciaio è ampiamente utilizzato nell'industria, come la saldatura di automobili, la costruzione navale, la verniciatura e la produzione di pale di turbine. La tecnologia di pulizia laser può rimuovere ruggine, vernice e sporco dalla superficie dei componenti in acciaio, garantendo così la qualità della saldatura e l'effetto della verniciatura. La tecnologia di pulizia laser è stata utilizzata per pulire la superficie delle lastre di acciaio al carbonio marino prima della saldatura. I risultati della ricerca hanno mostrato che la velocità di lavoro della pulizia laser può essere aumentata a 1000 mm/min aumentando la potenza media o aumentando la sorgente di luce laser. Il meccanismo dell'ablazione laser include effetti fisici e chimici ed effetti di vibrazione elastica.
Con diversa densità di energia laser, i due effetti hanno diversi gradi di influenza sul meccanismo di pulizia. È stata trovata la legge di propagazione dell'oscillazione di smorzamento dell'onda d'urto del plasma indotta dal laser nei materiali ed è stato istituito un sistema di monitoraggio online per il processo di pulizia laser. È stata stabilita la relazione tra il grado di rimozione dell'ossido, l'intensità luminosa del plasma e la durata dell'onda sonora. Oltre a rimuovere completamente la ruggine superficiale, il laser può anche formare uno strato indurente molto sottile sulla superficie del substrato. Lo strato indurente può migliorare efficacemente la durezza della superficie dell'acciaio al carbonio, svolgere un ruolo di rinforzo della superficie e, in una certa misura, proteggere l'acciaio al carbonio.
La tecnologia di pulizia laser può essere applicata non solo alla pulizia superficiale della lega di alluminio prima della saldatura, ma anche al trattamento superficiale prima dell'incollaggio della lega di alluminio. Studi simili hanno confrontato gli effetti del trattamento al plasma a bassa pressione e della pulizia laser sulla resistenza al taglio dei giunti adesivi. I risultati mostrano che la resistenza al taglio media dei campioni di pulizia laser è di 19,35 MPa, che è circa 5 MPa superiore a quella del trattamento al plasma.
Durante la pulizia laser, è necessario selezionare parametri appropriati come la lunghezza d'onda del laser, l'ampiezza dell'impulso e la frequenza dell'impulso in base a diversi oggetti da pulire. La stragrande maggioranza della ricerca nazionale ed estera sulla pulizia laser di rivestimenti e piccole particelle ha scelto laser a fibra a impulsi di nanosecondi con una lunghezza d'onda di 1064 nm. Tuttavia, c'è una differenza significativa nella frequenza dell'impulso laser tra i due. Il primo ha una frequenza di impulso da diverse migliaia a diverse decine di kilohertz e la rugosità superficiale dopo la pulizia può raggiungere 1 μ Il secondo è concentrato nell'intervallo da pochi hertz a diverse decine di hertz, con un tasso di rimozione superiore al 90 percento .
Gli studiosi nazionali hanno condotto ricerche nel campo della pulizia laser relativamente tardi, insieme all'elevato costo degli stessi laser a impulsi brevi, che richiedono una maggiore efficienza di pulizia per ottenere un valore elevato nelle applicazioni pratiche. Pertanto, attualmente ci sono pochissime applicazioni correlate. Negli ultimi anni, alcune università, istituti di ricerca e imprese in Cina hanno successivamente svolto ricerche sull'applicazione della tecnologia di pulizia laser in campo industriale e hanno anche prodotto apparecchiature per la pulizia laser.
La China Academy of Engineering Physics ha svolto ricerche sulla rimozione di agenti distaccanti per stampi di pneumatici, rimozione della vernice di ali di aeromobili e radome (materiali compositi) e armature di carri armati e rimozione della ruggine di parti marine. L'Università di Suzhou ha condotto ricerche sulla rimozione della ruggine dalle volute automobilistiche, sulla manutenzione dei binari e sulla rimozione dello sporco e sulla rimozione delle incrostazioni delle bottiglie isolanti in porcellana.
Quanto sopra riassume lo stato attuale della ricerca sulla pulizia laser in patria e all'estero. In termini di teoria e tecnologia, sebbene sia stato condotto un gran numero di esperimenti nella ricerca sul processo di pulizia laser sia a livello nazionale che internazionale, la ricerca sulla teoria e sul meccanismo della pulizia laser è ancora incompleta. Sebbene siano stati stabiliti modelli fisici rilevanti, questi modelli presentano ancora limitazioni significative. In termini di applicazione pratica, esiste un divario significativo tra la Cina e i paesi stranieri.
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