實驗樣品資訊
- 材質：螢光晶片
- 實驗設備：紫外飛秒秒雷射切割機
- 實驗目的
- 將材料上進行蝕刻，蝕刻深度為20um，蝕刻圖形為0.728*0.728mm的方形框 間距為0.049mm
- 將材料進行全切，切割圖形為0.728*0.728mm的方形框 間距為0.049mm
效果外觀（為蝕刻39um）
本圖為附加吹氣降溫後效果；並且初步手動裂片
39um參數
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切割參數 |
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功率（%） |
頻率 （kHz） |
實際功率（w） |
切割次數 |
切割速度（mm/s） |
焦點位置 （mm） |
填充間距 （mm） |
填充圈數 |
跳轉延時（ms） |
效率 |
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60 |
250 |
7.2w |
100 |
1000 |
-0 |
0 |
0 |
0.2 |
— |
現存問題與後續措施
- 評估與效能優化：目前僅完成初步的效果與效率評估。後續計畫增加輔助冷卻氣體以加速降溫、減少熱影響，並藉此減小跳轉延時。
- 功率控制與殘渣處理：切割功率過大會導致材料表面融化並產生黑邊。針對此問題，預計在機台設備添加高壓吹氣，以減少殘渣堵塞切割道，避免影響光路傳輸。
- 光斑調整與製程改善：目前最大功率僅能開至 80%，且仍會出現輕微黑邊。後續需要減小光斑大小（縮小焦斑），以達到製程的實際需求。
效果外觀（為蝕刻20um）
39um參數
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切割參數 |
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功率（%） |
頻率 （kHz） |
實際功率（w） |
切割次數 |
切割速度（mm/s） |
焦點位置 （mm） |
填充間距 （mm） |
填充圈數 |
跳轉延時（ms） |
效率 |
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40 |
250 |
4.8w |
80 |
800 |
-0 |
0 |
0 |
0.2 |
— |
現存問題與後續措施
- 評估與效能優化：目前僅完成初步的效果與效率評估。後續計畫增加輔助冷卻氣體以加速降溫、減少熱影響，並藉此減小跳轉延時。
- 功率控制與光路優化：加工功率不可過大，否則會導致光斑與切割道隨之變大。後續預計在機台設備添加高壓吹氣，以減少殘渣堵塞切割道，避免影響光路傳輸。
- 光斑調整與製程改善：目前最大功率僅能開至 80%，且仍會出現輕微黑邊。後續需要減小光斑大小，以符合製程的實際需求。
效果外觀（為蝕刻45um）
39um參數
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切割參數 |
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功率（%） |
頻率 （kHz） |
實際功率（w） |
切割次數 |
切割速度（mm/s） |
焦點位置 （mm） |
填充間距 （mm） |
填充圈數 |
跳轉延時（ms） |
效率 |
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70 |
250 |
8.4w |
120 |
1000 |
-0 |
0 |
0 |
0.2 |
— |
現存問題與後續措施
- 評估與效能優化：目前僅完成初步的效果與效率評估。後續計畫增加輔助冷卻氣體以加速降溫、減少熱影響，並藉此減小跳轉延時。
- 功率控制與光路優化：在調整製程時，不可盲目增加切割次數（這只會降低加工效率），應以適當提升功率為主。同時，預計在機台設備添加高壓吹氣，以減少殘渣堵塞切割道，避免影響光路傳輸。
- 光斑調整與製程改善：目前加工後會產生輕微黑邊，且蝕刻邊緣會出現發白現象。後續需要減小光斑大小，以改善邊緣外觀並達到品質需求。
效果外觀（為全切）
39um參數
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切割參數 |
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功率（%） |
頻率 （kHz） |
實際功率（w） |
切割次數 |
切割速度（mm/s） |
焦點位置 （mm） |
填充間距 （mm） |
填充圈數 |
跳轉延時（ms） |
效率 |
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80 |
250 |
9.6w |
250 |
1000 |
-0 |
0 |
0 |
0.2 |
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現存問題與後續措施
- 評估與效能優化：目前僅完成初步的效果與效率評估。後續計畫增加輔助冷卻氣體以加速降溫、減少熱影響，並藉此減小跳轉延時。
- 功率控制與光路優化：目前全切效果不理想，在尚未切斷前材料即出現發黑、發白現象，且產品已有破碎與裂痕的跡象。針對此問題，機台設備預計添加高壓吹氣，以減少殘渣堵塞切割道，避免影響光路傳輸。
- 光斑調整與製程改善：現階段的加工效率過久、耗時過長。後續需要透過減小光斑大小，來提高能量密度與加工速度，以達到實際的產能需求。
結論
一、 紫外雷射全切之加工瓶頸分析
由於產品材料本身對紫外雷射（UV Laser）的吸收率低，導致全切加工難以在合理的效率內完成。在嘗試全切的過程中，主要面臨以下兩大物理特性衝突：
- 材料脆性與熱應力限制：本產品屬於脆性材質，不可使用過高功率，否則會直接導致融邊或材料崩裂。然而，在尚未切斷前，產品就極易從中間產生裂縫。
- 複合材料能量吸收異常：在進行全切時，材料表面會出現大面積發黑與發白的現象。此情況是由於複合材料減少了對雷射能量的吸收，製程上被迫只能加大瞬態功率，進而引發嚴重的熱影響。
二、 微細蝕刻道之光學硬體改善對策
針對目前蝕刻道要求較小的限制，現有設備的加工能力已達瓶頸，必須評估進行機台配件的硬體整改。後續規劃導入「小焦距場鏡（小鏡頭）搭配擴束鏡」的架構，藉此有效減小光斑大小（縮小焦斑）。必要時，將進一步加裝「光閘圈（Aperture）」以修飾光束質量，從根本上解決高功率帶來的崩邊問題並滿足微細線寬的需求。