一种基于飞秒激光加工聚酰亚胺表面制备标印图案的方法技术

一种基于飞秒激光加工聚酰亚胺表面制备标印图案的方法，先采用厚度为125μm的聚酰亚胺薄膜作为样品；然后搭建光路，利用电脑调节飞秒激光器输出激光，激光波长为800nm，脉宽为120fs，重复频率为1kHz，最大单脉冲能量为5mJ；再将样品固定在剪式升降台加工工位上，调节激光能量和扫描速度，在样品上获得传统标印图案和彩码图案；传统标印的加工表面布满了微纳米级的不规则结构，而微纳米结构具有抗反射的作用，所以有助于标印图案识别率的提高；彩码图案在制备时按颜色分为四部分进行加工，在识别时首先分别提取出黑色、黄色和紫色部分，然后将其合成彩码图案；本发明专利技术可对零部件实现信息追溯、存储及加密。存储及加密。存储及加密。

【技术实现步骤摘要】
一种基于飞秒激光加工聚酰亚胺表面制备标印图案的方法


[0001]本专利技术属于激光图案制造
，特别涉及一种基于飞秒激光加工聚酰亚胺表面制备标印图案的方法。

技术介绍

[0002]零部件的可追溯性是产品质量的保障，实现产品信息实时追踪的关键是使产品具备其唯一的标识，而目前二维码已成为一种应用非常广泛的产品标识和信息追溯方法。为了增加传统二维码的数据密度，人们提出了彩码，即添加颜色为新的一维，这样在保持原有二维码尺寸不变的情况下，彩码可以包含更多的信息。与传统的二维码相比，彩码引入了更多的维度来表达信息，大大增加了信息存储密度。标印图案作为传递图像信息的一种方式，最常采用的是直接在零件表面制备可机器识别的永久标记的直接零件标识技术，或者采用标签法、袋装法等间接零件标识技术。
[0003]聚酰亚胺具有优异的机械强度、热稳定性、耐腐蚀性和电绝缘性等性能，是综合性能最佳的高分子材料之一，其以优异的性能在微电子封装、柔性显示、航空航天等领域有着广泛的应用。此外，聚酰亚胺由于其突出的耐热性能和优异的机械性能而作为各类标签的基底，目前针对此材料的主要加工方法有喷墨打印和激光加工；喷墨打印存在耐久性差、有污染、需要对基底进行预处理等问题，而激光加工主要研究的是材料的合成及性能，对图案的具体应用的相关讨论较少，且获得的主要为黑色，基本没有涉及彩色研究。
[0004]在零件标识技术中，激光加工由于其对材料的选择无限制，效率高且灵活性高的特性，目前已经广泛应用在了各个领域；而其中飞秒激光由于其冷加工的优势更加适合特殊零部件的加工。目前并没有发现利用飞秒激光加工聚酰亚胺表面制备标印图案来实现信息的存储及加密的相关文献公开。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供了一种基于飞秒激光加工聚酰亚胺表面制备标印图案的方法，可对零部件实现信息追溯、存储及加密。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种基于飞秒激光加工聚酰亚胺表面制备标印图案的方法，包括以下步骤：
[0008]1)采用厚度为125μm的聚酰亚胺薄膜作为样品；
[0009]2)搭建光路，飞秒激光器1输出光依次经过第一半波片2、格兰泰勒棱镜3、第二半波片4和小孔光阑5，最后经过二轴扫描振镜系统6聚焦到剪式升降台7上，飞秒激光器1和二轴扫描振镜系统6和电脑连接；
[0010]3)利用电脑调节飞秒激光器1输出激光，激光波长为800nm，脉宽为120fs，重复频率为1kHz，最大单脉冲能量为5mJ；
[0011]4)将样品固定在剪式升降台7加工工位上，调节激光能量和扫描速度，在样品上获得传统标印图案和彩码图案，飞秒激光制备标印图案的参数为：
[0012]传统标印图案：激光能量100mW，扫描速度25
‑
100mm/s，扫描间距5μm；
[0013]彩码图案：激光能量100mW，黑色时扫描速度25
‑
100mm/s，黄色或紫色时扫描速度125
‑
200mm/s，扫描间距5μm。
[0014]所述的聚酰亚胺是一种全芳环结构的聚酰亚胺薄膜，在温度
‑
269℃～+280℃范围内长期使用。
[0015]所述的传统标印图案表面布满了微纳米级的不规则结构，微纳米结构具有抗反射的作用，有助于标印图案识别率的提高。
[0016]所述的彩码图案加工时，将彩码按颜色分为四部分进行加工，制备黑色部分时的扫描速度为25
‑
100mm/s，黄色和紫色部分时的扫描速度为125
‑
200mm/s，白色部分不加工，加工黄色部分时的激光偏振方向与紫色部分时的激光偏振方向相互垂直。
[0017]所述的彩码图案的识别过程为：首先分别提取出黑色、黄色和紫色部分，然后将其合成彩码图案；固定观测角为0
°
且波纹方向角为90
°
，当白光在竖直平面照射时，具有水平方向的波纹的图案显示了出来；而当白光在水平平面照射时，具有垂直方向的波纹的图案就会显示出来；对应彩码本身的颜色，白光在竖直平面以60
°
的入射角照射得到的是黄色部分，在水平平面以40
°
的入射角照射得到的是紫色部分；最后将获得的三个部分组合起来就得到了完整的彩码。
[0018]本专利技术的有益效果为：
[0019]本专利技术通过采用飞秒激光加工聚酰亚胺表面，不仅获得了传统二维码的黑色表面，而且也得到了具有波纹结构的彩色表面。在聚酰亚胺上制备的传统标印图案和彩码图案不仅可以直接放置或粘贴在零件表面，而且可以耐300℃以下的高温。由于聚酰亚胺基底本身呈现出棕黄色，识别速度较低，所以通过提取标印图案轮廓并再次填充的方法来解决识别速度慢的问题。对于彩码图案的制备和识别，都采取了图案分解的方法，并取得了良好的加工效果和清晰的显示效果。因此，通过采用飞秒激光加工聚酰亚胺表面可实现传统标印图案和彩码图案的制备。
附图说明
[0020]图1为本专利技术光路的示意图。
[0021]图2为实施例1激光诱导聚酰亚胺表面制备传统标印图案。
[0022]图3为实施例1传统标印图案放大图。
[0023]图4为实施例2波纹结构放大图。
[0024]图5为实施例2激光诱导聚酰亚胺表面制备彩码图案。
[0025]图6为实施例2聚酰亚胺表面彩码图案识别示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0027]实施例1，一种基于飞秒激光加工聚酰亚胺表面制备标印图案的方法，包括以下步骤：
[0028]1)采用厚度为125μm的聚酰亚胺薄膜作为样品；
[0029]2)搭建光路，参照图1，飞秒激光器1输出光依次经过第一半波片2、格兰泰勒棱镜
3、第二半波片4和小孔光阑5，最后经过二轴扫描振镜系统6聚焦到剪式升降台7上，飞秒激光器1和二轴扫描振镜系统6和电脑连接；
[0030]3)利用电脑调节飞秒激光器1输出激光，激光波长为800nm，脉宽为120fs，重复频率为1kHz，最大单脉冲能量为5mJ；
[0031]4)将样品固定在剪式升降台7加工工位上，调节激光能量和扫描速度，在样品上获得传统标印图案，飞秒激光制备传统标印图案的参数为：
[0032]激光能量100mW，扫描速度50mm/s，扫描间距5μm。
[0033]参照图2，本实施例得到的传统标印图案与样品本身的对比度非常明显，因此在聚酰亚胺表面可得到用于信息追溯的标印图案；图3为图2中传统标印图案放大图，可以看出加工表面为微纳米级的不规则结构，而微纳米结构具有抗反射的作用，所以有助于标印图案识别率的提高。
[0034]实施例2，一种基于飞秒激光加工聚酰亚胺表面制备标印图案的方法，包括以下步骤：
[0035]1)采用厚度为125μm的聚酰亚胺薄膜作为样品；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于飞秒激光加工聚酰亚胺表面制备标印图案的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用厚度为125μm的聚酰亚胺薄膜作为样品；2)搭建光路，飞秒激光器(1)输出光依次经过第一半波片(2)、格兰泰勒棱镜(3)、第二半波片(4)和小孔光阑(5)，最后经过二轴扫描振镜系统(6)聚焦到剪式升降台(7)上，飞秒激光器(1)和二轴扫描振镜系统(6)和电脑连接；3)利用电脑调节飞秒激光器(1)输出激光，激光波长为800nm，脉宽为120fs，重复频率为1kHz，最大单脉冲能量为5mJ；4)将样品固定在剪式升降台(7)加工工位上，调节激光能量和扫描速度，在样品上获得传统标印图案和彩码图案，飞秒激光制备标印图案的参数为：传统标印图案：激光能量100mW，扫描速度25
‑
100mm/s，扫描间距5μm；彩码图案：激光能量100mW，黑色时扫描速度25
‑
100mm/s，黄色或紫色时扫描速度125
‑
200mm/s，扫描间距5μm。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的聚酰亚胺是一种全芳环结构的聚酰亚胺薄膜，在温度
‑
269℃～+280℃范围内长期使用。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文君，孙小云，梅雪松，陈玉虎，周梦，胡磊，崔健磊，刘斌，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：