עיקרון עבודה של מכונת ריתוך לייזר

העיקרון העובד של מכונת ריתוך לייזר מסתמך בעיקר על קרן האנרגיה המרוכזת ביותר שנוצרת על ידי מקור האור של לייזר, אשר בדרך כלל נוצר על ידי מחולל לייזר ומתמקד באזור קטן מאוד דרך קבוצה של מערכות אופטיות מדויקות. מכונות ריתוך בלייזר משתמשות בסוגים שונים של מקורות אור לייזר, כמו לייזרים במצב מוצק (כמו ND, לייזרים סיבים) או לייזרים מוליכים למחצה, כדי לייצר קרני לייזר על ידי מרגש את המדיום. קרן הלייזר עוברת דרך סדרה של מחזירי אור ואלמנטים התאמת נתיבים אופטיים כדי להבטיח את התנגשותה ומיקודו, ולבסוף מקרינים את משטח המפרק של החומר לריתוך עם נקודת צפיפות כוח גבוהה מאוד. ‌

במהלך תהליך הריתוך, מכונות ריתוך בלייזר מחולקות לשני סוגים בסיסיים על פי צפיפות אנרגיה שונה:

‌ חום ריתוך הולכה ‌: כאשר צפיפות כוח הלייזר נמוכה (פחות מ- 10^4 ~ 10^5 W/cm²), אנרגיית הלייזר מועברת בעיקר לחלק הפנימי של החומר באמצעות הולכת חום, כך שמשטח החומר נמס ויוצר בריכה מותכת רדודה, המתאימה לריתוך חומרי צלחת דקים או חלקים מדויקים. מהירות הריתוך איטית יחסית אך הדיוק גבוה.
‌ ריתוך חדירה עמוק של לייזר: כאשר צפיפות כוח הלייזר מוגברת ל -10^5 ~ 10^7 W/cm², קרן הלייזר יכולה לחמם במהירות את פני החומר לטמפרטורת האידוי, ויוצר "אפקט חור". לחץ הקיטור בטמפרטורה גבוהה מניע את המתכת הסובבת לזרום, ויוצר בריכה מותכת עמוקה וצרה בצורת חור מפתח. המתכת המותכת זורמת לאחור סביב חור המפתח, מתמצתת לאחר הקירור ליצירת מפרק מרותך חזק, שיש לו את המאפיינים של חדירה עמוקה, מהירות גבוהה ויחס גובה -רוחב גדול.
Adse היתרונות של היישום של מכונות ריתוך בלייזר כוללים דיוק גבוה, מהירות גבוהה ועיוות נמוך. יכולות המיקום והמיקוד המדויקות של קרן הלייזר מאפשרות ריתוך דיוק ברמת המיקרון, המתאימה במיוחד לצרכי הריתוך של מבנים מיקרו ומורכבים. במצב ריתוך החדירה העמוק, בגלל אנרגיית הלייזר המרוכזת, הבריכה המותכת קטנה ועמוקה, מהירות הריתוך מהירה ויעילות הייצור גבוהה. בהשוואה לשיטות ריתוך מסורתיות, קלט החום של ריתוך לייזר ניתן לשליטה, מה שמפחית את הלחץ והעיוות התרמי במהלך הריתוך.