文/Todd E. Lizotte，BOLD Laser Automation

圖 1： 中型（600mm×600mm）PTFE真空吸盤。

在精密制造領(lǐng)域，高效且可重復的加工工藝至關(guān)重要，特別是玻璃和硅基板的加工，對于精度要求極其嚴苛。因此，為實現(xiàn)高精度加工，加工件要嚴格對準，并且要保證高穩(wěn)定性。聚四氟乙烯（PTFE），尤其是玻纖填充的 PTFE G400，已經(jīng)成為激光加工支撐件不可或缺的材料。

PTFE及其特性

PTFE，俗稱特氟龍，是一種含氟聚合物，其以優(yōu)異的耐化學性、低摩擦系數(shù)和高溫穩(wěn)定性而著稱。這些特性使得PTFE成為工業(yè)應用的理想選擇（見圖 1）。當PTFE用玻璃纖維、青銅、碳纖維或熔融二氧化硅等填料增強時，其機械強度和材料穩(wěn)定性進一步增強。

玻纖填充的 PTFE的特性

玻纖填充的 PTFE G400 是一種特殊的復合材料。將玻璃纖維填入PTFE基體，能大大提高PTFE的強度和穩(wěn)定性。由于其性能優(yōu)異，因此特別適合在激光加工中用作玻璃和硅基材的支撐件。PTFE G400性能如下：

機械強度和穩(wěn)定性：玻璃纖維的加入大大提高了材料的機械強度。這種增強可以確保材料能夠支撐加工基材而不變形，并保持激光加工所需的精確對準。

耐高溫：激光加工，特別是納秒和皮秒激光加工，聚焦時會產(chǎn)生大量的熱量。PTFE G400的耐高溫特性確保其在超短脈沖激光加工時（平均功率和峰值功率中等條件下）保持穩(wěn)定，不會降低性能。

化學惰性：PTFE 本身具有化學惰性，不會與基材或激光加工過程中產(chǎn)生的任何殘留物發(fā)生反應。這一特性對于保持基材的完整性和清潔度至關(guān)重要。

摩擦系數(shù)低：PTFE G400的低摩擦系數(shù)允許待加工基材在其表面平穩(wěn)移位和定位，從而最大限度地降低在設置和加工階段損壞基材的風險。

增強可視性和對準性

PTFE 的突出特點之一是其亮白色外觀。可使待加工基材與背景形成鮮明對比，從而大大提高機器視覺檢測和對準階段的可視性。在激光加工過程中，基材的精確對準至關(guān)重要，能夠確保激光束在正確的位置和角度與材料相互作用。

PTFE提供的高對比度，使操作員能夠快速、高效地實現(xiàn)精確的手動和自動機器視覺對準，減少設置時間，提高生產(chǎn)效率。圖2為增強機器視覺對比度的轉(zhuǎn)角卡盤，用以對準待加工基材的邊沿。

圖 2：與鋁真空吸盤一起使用的轉(zhuǎn)角卡盤（基材四角居中）。

納秒和皮秒激光加工過程中的穩(wěn)定性

納秒和皮秒激光可以在極短的持續(xù)時間內(nèi)產(chǎn)生高能量脈沖，可以精確地修飾（燒蝕）玻璃（硅）表面，并對周圍材料的熱損傷降至最低。但這些工藝在很大程度上依賴于支撐件對基材的穩(wěn)定支撐。當 PTFE G400 用于夾具或真空吸盤時，其機械強度和耐熱性可以確保待加工基材精確定位，從而保證貝塞爾光束的高精度、多結(jié)構(gòu)加工。

PTFE填料的多功能性

PTFE G400 可與各種填料配合使用，以滿足特定的應用要求：

碳纖維：碳纖維具有出色的機械強度和導電性，非常適合需要強力支撐和導電性的應用。

不同類型的玻璃（包括熔融石英）：可提高尺寸穩(wěn)定性并降低熱膨脹。熔融石英具有優(yōu)異的抗熱震性能，適合高溫應用。

基于這些不同的填料，PTFE G400 就可以針對各種激光加工環(huán)境進行定制，以確保最佳的性能和耐用性（見圖 3）。

圖 3：用PTFE定制的球形底座，適用于薄且易碎的材料，并減少背面污染。

高效且可重復的激光加工

PTFE G400 結(jié)合了增強的可視性、精確的對準和穩(wěn)定的支撐，對于玻璃和硅基材的高效且可重復性激光加工至關(guān)重要（見圖 4）。工業(yè)制造要求大批量生產(chǎn)時質(zhì)量和性能始終如一，因此可重復性是工業(yè)制造的關(guān)鍵因素。PTFE G400 可以確保每塊基材都在相同的條件下進行加工，并將定位或?qū)�準的誤差降至最低，從而達到可重復性加工的要求。加工條件的一致性可以提高生產(chǎn)率，減少浪費，達到節(jié)約成本和提高生產(chǎn)效率的目的。

圖 4：大尺寸PTFE G400 激光真空吸盤（>1.2m×2.3m），適用于大尺寸薄玻璃片加工。

PTFE G400優(yōu)異的性能，改變了玻璃和硅基材激光加工工藝：

● PTFE G400獨特的性能，包括機械強度、耐高溫性、化學惰性和低摩擦系數(shù)，使其成為納秒和皮秒激光加工中基材支撐件的理想材料。

● PTFE G400亮白色外觀提高了可視性，有助于基材的精確對準，這對于高效、可重復的激光加工至關(guān)重要。

● 青銅、碳纖維和不同類型的玻璃等各種填充物的出現(xiàn)，可以定制不同的PTFE復合材料，以滿足特定的應用需求。

隨著激光加工技術(shù)的不斷進步，高性能材料為確保高精度、高質(zhì)量和可重復性的激光加工，仍將發(fā)揮不可或缺的作用。