Traitement thermique laser avec VCSEL

Les matières plastiques peuvent être soudées par rayonnement laser. Dans ce procédé, deux matières thermoplastiques sont assemblées à l'aide d'un faisceau laser. Celui-ci perce la couche superficielle transparente du composant et chauffe la pièce absorbant le rayonnement qui se trouve en dessous. La matière plastique de base qui absorbe l'énergie fond et fusionne ainsi la zone d'assemblage transparente. Les systèmes de chauffage VCSEL peuvent souder et chauffer simultanément la zone d'application de la pièce à usiner en une seule opération.

Les systèmes VCSEL offrent des solutions laser de haute performance sur mesure pour les processus de placement de fibres et de pose de bandes. Il est ainsi possible, grâce au traitement thermique avec les lasers VCSEL, de fabriquer des matériaux composites de manière évolutive et flexible.

Les matrices VCSEL sont adaptées à la fabrication industrielle de panneaux d'ameublement. Elles permettent une fusion homogène des arêtes et des surfaces, et donc de très bons résultats de production. La source de traitement thermique VCSEL compacte et fiable fournit une puissance laser infrarouge, contrôlable de manière ciblée et précise et particulièrement appréciée pour les applications de production à haut rendement.

Les systèmes VCSEL peuvent tripler la vitesse de scellage des batteries poche. Ils génèrent alors de la chaleur pour souder à l'intérieur du film de protection de poche, près de la zone de soudage. Le traitement thermique permet également un scellage d'une grande précision. La formation de plis dans le film étant évitée, la durée de vie des cellules de batterie peut être prolongée. Ce processus augmente la qualité et l'homogénéité des batteries poche.

Après le revêtement, les films de protection de batterie sont séchés pour éliminer d'éventuels solvants de leurs matériaux actifs. Les systèmes VCSEL industriels sont parfaitement appropriés aux processus de traitement thermique étendus tels que le séchage de films de protection. Le traitement thermique avec les matrices laser VCSEL en particulier est très flexible tant au niveau de l'évolutivité que de l'intensité du rayonnement. Il est possible de chauffer de grandes zones de surface avec une commande locale extrêmement précise de l'émetteur infrarouge sélectif en longueur d'onde.

Le recuit local de pièces de carrosserie en acier dans l'industrie automobile est prédestiné pour soumettre certaines zones spécifiques à un traitement thermique ciblé. Les montants B en sont un exemple. Les solutions VCSEL offrent une procédure simple et rapide de recuit sélectif de pièces en acier à haute résistance.

Les matrices VCSEL permettent un échauffement homogène de plaquettes de silicium. Grâce à leur propriété de chauffage rapide et homogène, elles s'avèrent idéales pour le traitement thermique rapide (Rapid Thermal Processing, RPT) dans la production de plaquettes. Des zones d'échauffement individuelles peuvent être commandées de manière très précise. La chaleur laser permet d'augmenter très rapidement la température de plusieurs centaines de degrés Celsius par seconde. Grâce à l'excellente commande locale par les profils de température, les VCSEL améliorent la qualité des plaquettes.

Les matrices laser VCSEL augmentent l'efficacité de la production de cellules solaires. Le brûlage des contacts en particules d'argent sur la surface de cellules solaires se nomme « firing ». L'utilisation de systèmes VCSEL pour ce processus offre une foule d'avantages. Lors du brûlage rapide au faisceau laser, seules les cellules solaires sont chauffées tandis que le reste du four reste principalement froid. Les faisceaux laser, utilisés comme source de chaleur, augmentent l'efficience énergétique et la rentabilité. En outre, l'encombrement pour le four est réduit et la durée de vie supérieure. Ces caractéristiques des système de chauffage par laser à diodes permettent de baisser sensiblement les coûts de production.

Les matrices VCSEL peuvent augmenter le rendement de cellules solaires. Des modules laser VCSEL hautement performants pour l'exposition de cellules solaires monocristallines au silicium empêchent durablement la formation d'un réactif bore-oxygène en quelques secondes avec une régénération ultrarapide. Il en résulte un rendement nettement supérieur des cellules. Ce processus est à la fois efficace et hautement localisé au niveau de l'intensité et de la zone cible. L'Ultrafast Cell Regeneration apporte un atout évident pour l'efficacité des cellules solaires de haute performance.

Dans le cas du Light Soaking ultrarapide, les barrières énergétiques sont éliminées pendant la production par un rayonnement intensif et par les hautes températures que les systèmes de chauffage VCSEL ont générés. Ce processus réduit la résistance interne de la cellule solaire et lui permet de fonctionner plus efficacement. Les systèmes VCSEL peuvent donc augmenter le rendement de cellules solaires.

Dans la procédure LAS, des billes de soudure sont soudées directement sur les circuits imprimés par le traitement thermique laser infrarouge VCSEL, ce qui est particulièrement avantageux pour les scénarios de billes et de pitch plus petits. Avec LAS, les lasers VCSEL offrent un traitement thermique local de grande précision et une qualité maximale des brasures. Un autre avantage est que le traitement thermique laser augmente la durée de vie des circuits imprimés.

Le processus LAB utilise une puce retournée sur un circuit imprimé et des billes de soudure comme éléments de connexion. Le système VCSEL réchauffe la puce d'en haut et l'énergie du laser transmise par une plaquette de silicium fait fondre les billes de soudure entre la puce et le circuit imprimé. Cela permet l'échauffement de zones plus grandes d'un circuit imprimé entier avec plusieurs puces – pour une puissance de sortie supérieure par rapport aux autres solutions.

Lorsque des pièces métalliques de grand volume sont imprimées en 3D, les gradients thermiques agissent souvent négativement sur les pièces frittées. La chaleur laser générée par VCSEL permet de minimiser les tensions par le haut. En effet, la chaleur laser réduit considérablement les tensions thermiques et les déformations sur la pièce imprimée. Cela améliore les propriétés mécaniques du composant.