VCSEL ile lazerle ısıl işlem

Plastikler lazer iletimi aracılığıyla kaynaklanabilir. Bu yöntemle, iki termoplastik malzeme bir lazer ışını yardımıyla birleştirilir. Bu ışın, komponentin şeffaf yüzey katmanına nüfuz eder ve altında bulunan ışınım emici parçayı ısıtır. Emici yapıdaki plastik taban malzemesi erir ve böylece şeffaf birleşme alanını kaynaştırır. VCSEL ısıtma sistemleri, tek bir geçişte iş parçasının uygulama alanını eşzamanlı olarak kaynaklayabilir ve ısıtabilir.

VCSEL sistemleri, fiber yerleştirme ve bant döşeme işlemleri için ihtiyaca özel olarak hazırlanmış yüksek güçlü lazer çözümleri sunar. VCSEL lazerler ile ısıl işlem sayesinde kompozit malzemeler ölçeklenebilir ve esnek bir şekilde üretilebilir.

VCSEL dizileri, mobilya panellerinin endüstriyel üretimi için uygundur. Dikişsiz kenar ve yüzey erimesi sağlar ve bu sayede son derece başarılı ürünler elde edilir. Kompakt ve güvenilir bir VCSEL ısıl işlem kaynağı, hedefli ve hassas olarak kontrol edilebilen kızılötesi lazer gücü sunar ve yüksek performanslı üretim uygulamaları için idealdir.

VCSEL sistemleri kese hücrelerinin mühürlenme sürecini üç kat hızlandırabilir. Sistem, bunu sağlamak için, kaynak alanına yakın bir konumda kese folyosunun iç kısmına, kaynaklama amacıyla ısı uygular. Isıl işlem de aynı şekilde son derece hassas bir mühürleme sağlar. Bu sayede, folyodaki olası kıvrılmalar önlenerek batarya hücrelerinin kullanım ömrü uzatılır. Bu yöntem kese hücrelerinin kalitesini ve homojenlik düzeyini artırır.

Kaplama işleminden sonra batarya folyoları, aktif malzemelerindeki çözücü maddeleri uzaklaştırmak amacıyla kurutulur. Endüstriyel VCSEL sistemleri, örneğin folyo kurutma gibi geniş alanlı ısıl işlem prosesleri için idealdir. Özellikle VCSEL lazer dizileri ile uygulanan ısıl işlem, hem ölçeklenebilirlik hem de güç yoğunluğu bakımından fazlasıyla esnektir. Geniş yüzey alanları, dalga boyu seçici kızılötesi ışınımla sağlanan son derece hassas lokal kontrol aracılığıyla ısıtılabilir.

Otomotiv endüstrisinde karoser çelik parçalarının lokal olarak yumuşatılması, belirli alanların hedefli olarak ısıl işleme tabi tutulmasını gerektirir. Buna örnek olarak B sütunları verilebilir. VCSEL çözümleri, yüksek mukavemetli çelik parçaların seçici olarak yumuşatılmasına yönelik hızlı ve kolay bir yol sunar.

VCSEL dizileri, silikon wafer'lerin homojen bir şekilde ısıtılmasını mümkün kılar. Çok homojen ve hızlı ısıtmaları nedeniyle, wafer üretiminde hızlı ısıl işlem (Rapid Thermal Processing, RPT) için idealdirler. Münferit ısıtma bölgeleri çok hassas bir şekilde kontrol edilebilir. Lazer ısısı aracılığıyla saniyede birkaç yüz santigrat derecelik çok hızlı sıcaklık artışlarına olanak sağlanır. VCSEL'ler, sıcaklık profilleri üzerinden kusursuz lokal kontrol sayesinde wafer kalitesini artırır.

VCSEL lazer dizileri, solar hücrelerinin üretimini daha verimli kılar. Solar hücrelerinin yüzeyindeki gümüş partikül kontaklarının işlenmesi, "Firing" olarak adlandırılır. Bu işlem için VCSEL sistemlerinin kullanılması beraberinde çeşitli avantajlar getirmektedir. Lazer ışınlarıyla hızlı işleme sırasında yalnızca solar hücreleri ısıtılırken, fırın alanının geri kalanı büyük ölçüde soğuk kalır. Isı kaynağı olarak lazer ışınları kullanılması hem enerji verimliliğini hem de maliyet verimliliğini artırır. Ayrıca, fırın için daha az alana ihtiyaç duyulur ve ürünün kullanım ömrü uzar. Diyot lazer ısıtma sistemlerinin bu özellikleri, üretim maliyetlerini belirgin düzeylerde azaltabilir.

VCSEL dizileri solar hücrelerinin verimlilik oranını artırabilir. Monokristal Si solar hücrelerinin ışınımına yönelik yüksek performanslı VCSEL lazer modülleri, ultra hızlı rejenerasyon kapsamında reaktif borik oksijen oluşumunu birkaç saniye içinde kalıcı bir şekilde önler. Bu da belirgin seviyede artan hücre verimlilik oranı ile sonuçlanır. Bu proses hem verimli, hem de yoğunluk ve hedef aralığı bakımından son derece lokaldir. Ultrafast Cell Regeneration, yüksek performanslı solar hücrelerinin verimlilik düzeyinde önemli bir artış sağlar.

Ultra hızlı Light Soaking kapsamında, enerji bariyerleri üretim sırasında, VCSEL ısıtma sistemleri tarafından üretilen yoğun ışınım ve yüksek sıcaklıklar aracılığıyla parçalanır. Bu işlem solar hücresinin iç direncini düşürür ve daha verimli çalışmasına olanak tanır. Bunun sonucunda, VCSEL sistemleri solar hücrelerinin verimlilik oranında artış sağlayabilir.

LAS kapsamında lehim bilyeleri, VCSEL lazer kızılötesi ısıl işlem yardımıyla doğrudan baskılı devre plakalarına lehimlenir; bu da özellikle daha küçük bilye ve hatve kullanılan durumlar için avantaj sağlar. VCSEL lazerler LAS kapsamında, yüksek hassasiyetli lokal ısıl işlemin yanı sıra en yüksek kalitede lehim bağlantılarını garanti eder. İlave bir avantaj olarak, lazerle ısıl işlem baskılı devre plakalarının ömrünü uzatır.

LAB yöntemi, bir baskılı devre plakası üzerinde bir Flip chip ve bağlantı olarak da lehim bilyeleri kullanır. VCSEL sistemi çipi yukarıdan ısıtır ve bir silikon wafer'den transfer edilen lazer enerjisi, çip ile baskılı devre plakası arasındaki lehim bilyelerini eritir. Bu da, diğer çözümlere kıyasla daha yüksek bir çıkış gücü ile, birden fazla sayıda çip içeren komple bir baskılı devre plakasının daha geniş alanlarının ısıtılmasını mümkün kılar.

Yüksek hacimli metal parçaların 3D baskısı durumunda, termal gradyanlar genellikle sinterlenmiş parçalar üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Olası gerilimler, yukarıdan uygulanan VCSEL tabanlı lazer ısısı aracılığıyla en aza indirgenebilir. Bunun nedeni, lazer ısısının yazdırılan parça üzerindeki termik gerilim ve bozulmaları önemli ölçüde azaltmasıdır. Bu da komponentin mekanik niteliklerinin iyileştirilmesini güvence altına alır.