Jak funguje laserové stripování vodičů

Tím může být například konektor nebo kontaktní ploška. Mezi metody spojování patří svařování, pájení nebo krimpování. Všechny tyto metody ale vyžadují, aby exponovaná část vodiče byla zbavena izolace. Stupeň čistoty a kvality exponovaného kovu vodiče záleží na konkrétní aplikaci. U některých aplikací jsou požadavky mnohem přísnější než u jiných. Návrh procesu a systému je nepochybně ovlivňován hledáním optimální rovnováhy mezi stripovacím výkonem a zachováním charakteristik vodiče (jako jsou nerovnost povrchu, pevnost, vodivost, vzhled atd.).

Klíčem k laserovému stripování vodičů je nalezení typu laserového světla, které silně interaguje s vrstvou, kterou chcete odstranit, a přesto bude odraženo od následující spodní vrstvy. Kombinováním barvy světla (vlnové délky laserového paprsku) a trváním laserových pulzů je možné získat nesmírně velký rozsah různých procesů. Těmi jsou:

• Odřezání / vypaření izolace kovových vodičů nebo jejich stínění
• Odřezání stínění od izolovaných vodičů
• Odřezání vodičů
• Čištění povrchů.

Polymery silně absorbují světlo v infračervené části spektra bez ohledu na materiál nebo barvu. Silně absorbují také v ultrafialové části spektra. V pásmu mezi těmito dvěma mezními body se různé polymery chovají různě, ale obecně jsou široce reflektivní čili přenášející. Ačkoliv polymery silně absorbují na obou koncích spektra, činí tak velmi různými způsoby. Při vlnové délce v infračervené části spektra světlo otřásá molekulami polymeru tak dlouho, až je rozloží. Laser je efektivní forma tepla, která se dá velmi dobře regulovat. Při vlnové délce v hlubokém UV spektru elektrony atomů absorbují světlo, což způsobuje, že atomy se odtrhnou od povrchu vodiče. S tímto procesem je spojeno jen malé množství tepla, takže okolní materiál v podstatě zůstává nedotčen.
Všechny kovy velmi silně odrážejí laserový paprsek CO₂ laserů Solaris, které pracují v hluboké části infračerveného spektra, silně absorbují na začátku infračerveného spektra (Nd:YAG, Nd:YVO₄ a vláknové lasery Solaris) a viditelné oblasti (zelený laser Solaris), a částečně absorbují UV záření (UV laser Solaris). Když se provádí stripování vodičů, tj. odstranění polymerových izolačních vrstev z kovu, je nejideálnější volbou CO₂ laser Solaris pracující v infračervené oblasti spektra, protože toto záření je plastem silně absorbováno, potom dochází k odrazu od vodiče nebo stínění, jinými slovy CO₂ laser nepoškodí kovový vodič. Pro většinu aplikací tento „horký“ proces není problém. U nejkritičtějších aplikací v medicínské technice ale tepelné poškození problém je. Pro tento druh aplikací se tedy používají dražší laserové zdroje ultrafialového světla, aby bylo možné odpařovat izolační materiál „za studena“.

Optika

Aby bylo možné vodiče ořezávat, tedy čistit od izolace přesně, laserové světlo musí být koncentrováno na přesný bod. Vedle velmi velkých laserů tohoto může být dosaženo především zaostřením světla na vodič pomocí optiky laseru. Je to totéž, jako byste zapalovali papír zesilováním slunečních paprsků lupou. Abyste mohli vypálit čáru, je potřeba čočkou pohybovat vůči papíru.
Když se provádí stripování vodiče, je nutné řez po obvodu provést správně. Obvykle se to dělá tak, že se řeže z opačných stran. U velmi tlustých drátů bývá často nutné vést řez kolem obvodu tak, že se otáčí vodič, anebo se otáčí laserový svazek, ale u tenčích vodičů (průměr <5 mm) stačí vést řez ze dvou stran a tyto dva řezy spojit.

Geometrie stripování

Když se provádí stripování nebo odřezání stínění vodiče, nejčastěji používané způsoby jsou:

• Příčný řez: světelný bod laseru se pohybuje ve směru kolmém k délce vodiče a oddělí část izolace
• Příčný řez a výřez: po provedení příčného řezu se laserový svazek pohybuje podél vodiče a pomáhá oddělenou část izolace sloupnout
• Plošná ablace: světelný bod se pohybuje dopředu a dozadu, v důsledku tohoto dochází k plnému odpaření určité oblasti izolace

Nejvíce se využívá příčného řezu na koaxiálních kabelech. Laserový svazek se pohybuje kolmo ke kabelu (shora a zdola). Provádějí se dva řezy, jeden na plášti a druhý na vnitřním dielektrickém materiálu.
Po provedení řezů operátor může izolaci stáhnout ručně. Když se toto nechá až do doby, než bude prováděno zakončení kabelu, zamezí se tím porušení stínění nebo splétaného vodiče.
Metoda příčného řezu funguje, pokud izolace není pevně spojena s vrstvou, která se nachází pod ní, a pokud kus izolace, který má být odstraněn, je krátký, takže nedojde k přílišnému tření.
Pokud je potřeba odstraňovat větší kusy izolace (obvykle při odstraňování celého pláště kabelu), je také užitečné provádět výřezy podél kabelu, protože stáhnout celou izolaci bývá obtížné nebo nemožné. Tyto výřezy potom oddělení izolace od základní části kabelu značně usnadní. Pokud jsou provedeny dva příčné řezy se spojovacím výřezem, může být v plášti kabelu provedeno okénko.
V případě lepených izolací naříznutou izolaci nelze snadno odlupovat, a to ani v případě, že jsou po délce pláště provedeny výřezy. V tomto případě je nezbytné celou izolaci odpařit. Laserovým svazkem je potřeba pohybovat vysokou rychlostí ve směru kolmém na vodič, a touto „ablační linií“ se pak pomalu pohybuje podél vodiče, aby mohlo dojít k úplnému odpaření izolace, která má být odstraněna. Nejedná se o preferovanou metodu, protože je pomalejší než metoda příčného řezu a výřezu, a protože zanechává rezidua, ale u některých lepených materiálů není na výběr nic jiného. Jako dobrý příklad zde poslouží lepené smaltované izolace používané na vinutí motorů. Pečlivým výběrem typu laserového zařízení je možné se problémům s rezidui vyhnout, ale pokud vám jde v procesu stripování o nejlepší kvalitu, pokud to bude možné, vždy volte metodu stahování izolace po kusech.

Řezání stínění

Odřezávání stínění z koaxiálního kabelu, a zvláště z mikrokoaxiálního kabelu, představuje klíčovou aplikaci, pokud jde o laserové stripování vodičů. Existují dvě metody, které jsou založeny na stejném principu. U první metody jsou stíněné vodiče nejdříve ponořeny do pájecí lázně, aby se na stínění vytvořila pevná, ale křehká vrstva. Světlo impulzního laserového zdroje s vlnovou délkou 1 mikronu (blízký červený region spektra) prochází stíněním opatřeným vrstvou pájky vysokou rychlostí. Paprsek vláknového laseru Solaris je kovovým stíněním silně absorbováno a do stínění je vyříznuta malá drážka. Tato drážka, nebo spíše rýha, stačí k vytvoření linie zlomu a stínění se potom v tomto slabém místě může přetrhnout. Tento proces se podobá procesu vrtání skla.
Narušené stínění je potom možné stáhnout a odhalit tak vnitřní izolované vodiče. U druhé metody se podobný typ laserového zdroje používá k odříznutí izolace přímo. Toto tzv. „řezání bez pájky“ má mnoho výhod, pokud jde o výrobní proces, protože je zde přeskočen ruční krok ponoření konce kabelu do pájky.

Benefity:

• Źádný ostrý řez do kabelů, protože nepoužíváme mechanické ostré čepele, ale bezkontaktní stripování
• Zachování všech parametrů kabelů a vodičů
• Zaručená 100% kvalita odizolování vhodná i pro nejnáročnější aplikace, jako je zdravotnická technologie

Zaujalo Vás dané řešení? Kontaktujte nás, vytvoříme Vám řešení na míru.