隨著薄膜技術的發展，各種非金屬薄膜在軍(jun) 事工業(ye) 產(chan) 品，3C電子類產(chan) 品中得到廣泛的應用，非金屬薄膜產(chan) 品可以用於(yu) 屏蔽密封、防水密封、導熱、絕緣、外觀裝飾、外觀防護等，這些薄膜厚度一般在0.1mm~2mm之間，應用的場景形態各異，形狀千變萬(wan) 化。由於(yu) 傳(chuan) 統生產(chan) 製造方法——刀具切割或者模具成型的局限性，激光切割在非金屬薄膜成型中得到了廣泛的應用。

CO2激光輸出激光波長為(wei) 10.6um，非金屬薄膜吸收率高於(yu) 其他波長激光，所以薄膜加工成型優(you) 選CO?6?0激光。CO2激光加工薄膜的基本方式為(wei) 激光光束經擴束，然後再聚焦焦點在薄膜產(chan) 品處，焦點內(nei) 的材料被瞬間氣化，從(cong) 而實現材料的切割，最終得到各種形狀的薄膜產(chan) 品。常見CO2激光加工設備有兩(liang) 種：振鏡掃描式加工設備和飛行光路掃描式加工設備。射頻激勵擴散冷卻板條波導CO2激光器由於(yu) 具有激光光束質量好、峰值功率高、免維護、體(ti) 積小等眾(zhong) 多優(you) 點，成為(wei) 薄膜切割成型中的首選推薦激光器。

CO2射頻激光器

使用射頻CO2激光切割成型設備生產(chan) 薄膜產(chan) 品，有以下優(you) 勢：

電腦製圖，無需模具——節約成本，快速響應市場需求，既可以小批量打樣，也可以大批量生產(chan) ；

所見即所得——對操作人員素質要求低，節約人工成本；

免維護，無耗材——節約時間，人工，成本。

PET手機膜

薄膜加工產(chan) 品，要求邊緣整齊，無鋸齒，熱影響區域小，切邊斜度小，邊緣無殘渣堆積。射頻CO?6?0激光加工設備影響加工效果的因素有多個(ge) 方麵，下麵就對於(yu) 影響薄膜加工效果的因素進行定性的分析：

1、波長——射頻CO2激光器有10.6um、9.3um、10.2um、9.6um四種波長，非金屬材料大多為(wei) 有機塑料產(chan) 品和高分子產(chan) 品，有機物對光的吸收率大小，對光波長的變化非常敏感，波長的微小差異，吸收率差別會(hui) 非常大。材料對激光吸收率的差異，對加工效果有一個(ge) 根本的影響，所以波長的選擇排在影響加工效果的第一位，這四種波長商用射頻CO2激光器均可以可靠獲得。激光器均有2萬(wan) 小時以上的免維護使用壽命，之後經簡單充氣後，又可以繼續使用。合理維護的射頻CO2激光器，其壽命超過10萬(wan) 小時。

2、激光功率——射頻CO2激光器，輸出功率從(cong) 幾瓦到上千瓦不等，根據薄膜切割的厚度、切割的速度、材料的吸收，選擇合適的功率，選擇合適的激光器。一般情況下，切割時使用的CO2激光功率不大於(yu) 激光器最大輸出功率的80%，易於(yu) 得到最佳的性能和效果。

3、聚焦鏡焦距——聚焦鏡的焦距直接影響聚焦光斑的大小，所以選擇合適的聚焦鏡焦距至關(guan) 重要。飛行光路式的切割設備，焦距一般在1英寸到2.5英寸之間選擇。同一焦距，有平凸透鏡和彎月透鏡可以選擇，一般情況彎月透鏡聚焦光斑比平凸透鏡要小。CO2激光振鏡式掃描加工設備，聚焦場鏡焦距一般選擇80~160mm；對於(yu) 效果要求特別精細的振鏡式掃描加工設備，需要選擇遠心掃描場鏡。

4、薄膜切割速度——切割速度決(jue) 定了激光加工的時間和薄膜材料吸收的激光能量的大小，進而影響切割熱影響區的大小。薄膜切割，飛行光路式的方式，切割速度通常大於(yu) 100mm/s；振鏡式掃描激光加工方式，通常速度大於(yu) 500mm/s。如果切割速度達到數千米每秒，要注意激光調製頻率和速度的配合，以得到平滑的邊緣。

5、焦點位置——薄膜雖然很薄，但也是有一定的厚度。焦點位置在材料上表麵，材料中間，材料下表麵，甚至上離焦和下離焦。不同焦點位置的選擇，可以影響加工效率和加工效果。

6、激光模式——激光模式描述激光光束垂直於(yu) 傳(chuan) 輸方向上的橫截麵內(nei) 激光能量的分布。激光模式分為(wei) 橫模和縱模，絕大多數射頻CO2激光器為(wei) 橫模，在應用時簡單的把射頻CO2激光器模式分為(wei) 基模和多模，為(wei) 了得到精細的加工效果，往往選擇基模光斑。基模輸出的激光器，其光束質量因子M2比較小，一般小於(yu) 1.5。根據聚焦光斑計算公式：

其中spot為(wei) 聚焦光斑的直徑 ，λ為(wei) 激光波長，F為(wei) 聚焦鏡的焦距，D為(wei) 入射到聚焦鏡上的光斑大小。從(cong) 計算公式可以看出，聚焦光斑大小和光束質量因子M2成正比。所以選擇基模，選擇光束質量因子小的激光器可以得到小的聚焦光斑，獲得更好的加工效果。

7、輔助氣體(ti) ——輔助氣體(ti) 可以吹走切口處產(chan) 生的煙霧；防止廢渣和煙霧汙染光學鏡；為(wei) 激光熱能進行導流，使得激光能量能夠更加集中地作用於(yu) 材料上，增強了激光切割能力。根據切割需要，可以選擇助燃或者阻燃的不同氣體(ti) 。

8、薄膜材料材質——激光切割材料時，作用過程十分複雜，一般而言，激光切割塑料等高分子材料時，包括光能向熱能的轉化、熱能在工件上的轉化與(yu) 分布和工件與(yu) 周圍環境熱交換。簡而言之，薄膜材料有一項基本的光學性質便是吸收率和轉化率。薄膜材料在單位時間內(nei) 吸收的激光能量決(jue) 定了整體(ti) 的吸收能量，激光光能輻照在材料表麵之上，進而轉化為(wei) 熱能，表麵溫度較高。加熱材料、汽化材料和移動汽化區三者的能量總和構成了材料上能量的分布。

PET film 聚酯薄膜

對於(yu) 薄膜材料常見的PET材料， 屬於(yu) 一種性能優(you) 良的 IMD 薄膜材料，且屬於(yu) 熱塑性的高分子聚合物材料，具有複雜的分子鏈結構和聚集態結構。PET 是一種具有優(you) 秀物理化學性能的複合材料，因為(wei) 其具有優(you) 良的機械與(yu) 傳(chuan) 熱性能，熱穩定性以及光學透明性。下表為(wei) PET薄膜材料的熱學性能，從(cong) 表中可以發現 PET 材料無論是單層薄膜材料、氨基化以後還是多層 PET 薄膜材料，其熔化溫度始終在 261℃。

PET薄膜材料的熱學性能

從(cong) PET膜的熱學性能分析，不同樣品差別不大，決(jue) 定切割效果和效率的，就是PET膜對激光的吸收效率，PET膜對10.6um波長的吸收係數為(wei) 0.5，所以可以選用10.6um的激光切割PET薄膜。最近一些PET薄膜實驗，選用9.3um激光，10.2um激光，9.6um激光，得到了優(you) 於(yu) 10.6um激光的效果，這也說明激光波長選擇對於(yu) 薄膜切割的重要性。

以上分析表明，射頻CO?6?0激光器切割薄膜設備，核心器件為(wei) 激光器。正確的選擇激光器的波長，匹配材料的吸收率，是做到最佳切割效果的基礎，然後配合合理的整機器件選擇，合適的工藝參數，可以得到最佳的效果和效率。當然還有其他影響薄膜激光切割的軟件參數，如Q頻率、釋放時間、加工引線等等。