工件的标记或标注方法技术

本发明专利技术提供用高能辐射，更具体地用激光束（１）标记或标注工件（３）的方法，工件（３）可透过辐射波长，聚合物基体（７）邻近工件（３）设置，使得辐射在穿过工件（３）之后撞击在聚合物基体（７）上，其特征在于液体膜（１５）设置在聚合物基体（７）和工件（３）之间并与聚合物基体（７）和工件（３）接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用高能辐射，更具体地用激光束标记或标注工件的方法，该工件可透过所述辐射波长，聚合物基体邻近该工件设置，使得辐射在穿过工件之后撞击到聚合物基体上。
技术介绍
已知激光辐射用于工件材料加工的用途根本上是基于辐射的吸收和能量转换，能量转换伴随着随后诸如蒸发、电离、颗粒去除和光化学事件等过程。这些过程可发生在工件自身之中，从而产生例如刻痕形式的标记或标注或者另一种材料作为例如激光束蒸发的一部分在工件上局部沉积(脉冲激光沉积，PLD)。特别是在工件材料可透过所用激光辐射的波长的情况下，发生各种脉冲激光沉积。 吸光聚合物基体例如设置成与透明工件直接接触，使得激光束穿过工件，在激光束撞击到工件和聚合物基体之间的界面上时构成聚合物基体的材料蒸发并以标记或标注的形式沉积在工件表面上。 在这方面已知的方法具有很多不足。首先，就标记或标注的最大分辨率而言，工件和聚合物基体之间的距离必须尽可能小，以使蒸发材料沉积在尽可能小的工件区域上。为此，例如可将转印膜形式的聚合物基体粘结在工件上。然而，如果待标注的工件表面粗糙、潮湿、不平整或被污染，则聚合物基体和工件常常至少在局部没有直接接触。这可能是由于含有气泡或其它液体或固体杂质或者由于不平整而引起的。因而，聚合物基体和工件之间的间隔为其带来很多不利之处。首先，存在两个附加界面，一个位于工件(光密)和空气(光疏)之间，另一个位于空气(光疏)和聚合物基体(光密)之间。由此通过散射和反射造成不期望的损失， 一部分激光辐射功率不能够用于所需的蒸发过程，而是不期望地或甚至破坏性地加热工件和/或聚合物基体的区域。其次，从聚合物基体去除的材料分布在大小与聚合物基体和工件之间距离成正比地更大的区域上。因此，标记或标注的分辨率变差。另外，聚合物基体和工件之间的距离越大，沉积在工件上的材料百分率越小，沉积在工件上的材料百分率与从聚合物基体去除的材料量成比例。另外，为了产生作为标记或标注的特定反应产物，可能需要在于聚合物基体中提供的反应物在封闭的反应空间内反应以形成产物。由于对聚合物基体和工件之间空隙开放的开口，可能无法形成这种反应空间。最终，从聚合物基体除去材料引起所谓的烟尘，所述烟尘包含同样源于聚合物基体的不良副产物。尽可能少的这种烟尘应以堆积物的形式在工件上混合于标记或标注之中或周围。当聚合物基体和工件之间包含有空气时，产生更多的烟尘，烟尘的产生是造成杂乱结果的原因。 除了使用固态聚合物基体的方法以外，还存在一些已知的激光方法，这些方法基于提高穿过液体的激光辐射的近表面吸收。在这种情况下，有意使用吸收介质，通常是有机液体。在该方法中，透明工件以其待加工的背面接触液体，激光辐射穿过正面进入。液体吸收激光辐射并通过受热液体的热传递使温度快速上升而超过玻璃基体的熔点和气化温度。这禾中称作激光诱导背面湿法烛亥lj (laser—induced back side wet etching) (LIBWE)的方法致使材料从玻璃表面除去，并用于玻璃的微结构化或微刻印。 在选择润湿吸收液体的情况下，确实可避免液体和工件之间包含空气(鉴于上述原因包含空气是不期望的)。然而，液态吸收体的不足在于不能够实现材料的局部去除及随后在工件上的局部沉积，而是通过热传递仅仅将材料从工件上除去，换言之，例如仅仅是刻印。
技术实现思路
因而，本专利技术的目的是提供用高能辐射，更具体地用激光束标记或标注工件的改进方法，该方法克服已知方法的不足并可以高的质量和分辨率实现即使是粗糙、潮湿、不平整或受污染的工件表面的标记或标注。 本专利技术提供用高能辐射，更具体地用激光束标记或标注工件的方法。所述工件可透过辐射波长，聚合物基体邻近该工件设置，使得辐射在穿过所述工件之后撞击到聚合物基体上。该方法的特征在于液体膜设置在聚合物基体和工件之间并与聚合物基体和工件接触。 用于实现该目的的聚合物基体是基于聚合物成分的任意基体。除了聚合物成分以外，基体还可包括任意所需的非聚合物成分，仅主要成分应在性质上为聚合的。更具体地，术语"聚合物基体"还表示基础聚合物的混合物。在特别优选的实施方案中，聚合物基体为热固性聚合物基体。已证实热固性材料特别适用于标记或标注工件。 在本专利技术中液体膜的设置克服了现有技术的许多缺点。 一方面，在待标记或标注的工件表面粗糙、潮湿、不平整或受污染的情况下，工件和聚合物基体之间的间隔被液体填满。当优选润湿的液体膜与工件的折射率相近时，光学粗糙的表面变得平滑，因而当激光束离开工件时，激光束能够通过工件而没有光学粗糙表面引起的破坏性全反射和散射并具有明显降低的反光度。另外，液体膜限制了聚合物基体材料沉积区域的扩大。事实上，由于高能输入的作用，存在液体膜的局部蒸发，并伴随形成隧道状气泡，被去除的材料穿过所述隧道状气泡沿横向边界向工件移动。因而，不论工件和聚合物基体之间的距离如何，分辨率基本不受影响。另外，液体膜避免了烟尘的形成，或者烟尘溶解或悬浮在液体膜中。由此显著提高了标记和标注的质量和结净度。与工件和聚合物基体之间直接接触相比，本专利技术的方法具有优势，即液体膜起到绝热层或散热层的作用，从而使不期望的工件升温最小化。液体膜优选在非常宽的范围内可透过激光辐射，因而其本身几乎不吸收任何激光辐射能，而仅仅吸收受热聚合物基体的热量。随着分子的移动，通过传导和对流，并通过液体的局部蒸发，热量进行传输，而不是以局部集中的方式传递至工件。 为了使工件和介质之间界面处的反射最小化，有利的是液体或粘弹性介质具有与工件材料的折射率相近的折射率。已证实以小于0. 5的折射率差获得了足够好的结果。 所使用的辐射源优选为适用于标记、标注或刻印工件的激光器。其为例如光纤耦合固态二极管激光器，如波长为1064nm及平均功率为12W至15W的FAYb光纤激光器(光纤放大鏡激光器)。由于使用波长范围为600nm至1500nm的辐射，因而有利的是液体或粘弹性介质在600nm至1500nm的波长范围内表现为没有吸收或者具有小于10%的吸光度。这同样适用于优选为玻璃基体的工件材料。与上述LIBWE方法相对，本申请所用的液体对于所使用的波长具有极小的吸收能力或没有吸收能力。 在本专利技术方法的一种优选实施方案中，辐射引起材料从聚合物基体的去除，液体膜容纳聚合物基体的去除成分和/或由其形成的产物。 聚合物基体例如可具有钛供体以及碳供体。钛供体是纯钛或含钛化合物，所述含钛化合物具有经受能量作用时在短时间内提供游离钛作为反应物的能力(affinity)。在适当的情况下，还可经由含钛中间体的途径提供游离钛。碳供体提供游离碳(特别是在能量辐射下)。碳供体可以是含碳化合物和/或未结合的游离碳。可通过聚合物基体本身提供碳供体，或者可存在例如炭黑形式的附加碳组分。另外，聚合物基体还可包括诸如聚合物、吸收剂等其它组分。由于辐射的作用，例如通过破坏含钛化合物和含碳化合物来提供钛和碳反应物，并在辐射的作用下形成所需的碳化钛产物。优选地，在170(TC至220(TC的局部温度下，用炭黑或超纯石墨还原二氧化钛，形成碳化钛和一氧化碳。在本文中是辐射产生了反应空间中的反应所需的温度。 形成聚合物基体，使得聚合物基体主要通过粉化(pulverization)响应激光辐射，从而释放出各反应物(更具体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用高能辐射，更具体地用激光束（１）标记或标注工件（３）的方法，所述工件（３）可透过所述辐射的波长，聚合物基体（７）邻近所述工件（３）设置，使得辐射在穿过所述工件（３）之后撞击到所述聚合物基体（７）上，其特征在于液体膜（１５）设置在所述聚合物基体（７）和工件（３）之间并与所述聚合物基体（７）和工件（３）接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿恩库普斯，斯文赖特，
申请(专利权)人：蒂萨公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]