Frühere Versuche, Nd:YAG-Laser für Markierungsprozesse einzusetzen, waren aufgrund der schwachen Absorption bei 1,064 μm erfolglos; es wird nicht genügend Energie auf der Oberflächenschicht abgelagert, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Zu diesem Zweck hat Synchron Laser Service (mit Sitz in South Lyon, Michigan, USA) eine Oberflächenbehandlungstechnologie entwickelt, um die Absorption von Laserlicht in einem kürzeren Wellenlängenbereich durch Keramik zu verbessern. Dieser Prozess taucht die Keramikoberfläche schnell und leicht ein und erhöht die Ablagerungsenergie von Nahinfrarot-Laserimpulsen auf einer ausreichend kurzen Distanz, um das notwendige Schmelzen und Verdampfen zu erzeugen. Durch die Kombination dieser zum Patent angemeldeten Oberflächenbehandlungstechnologie mit der Faserlasertechnologie von SPI Lasers (mit Sitz in Southampton, Großbritannien) übertrifft die erreichte Prozessleistung die von CO2-Lasermarkierungsmaschinen erreichte bei weitem.
Die Oberflächenbehandlung verbessert die Integration des Faserlaserstrahls in die obere Oberfläche der Keramik erheblich, um den Bohrvorgang einzuleiten. Die verbesserte Wechselwirkung zwischen Laserimpulsen und Materialoberflächen, kombiniert mit einem maßgeschneiderten hochauflösenden Strahlübertragungssystem, das eine gleichmäßige Oberflächenfleckgröße gewährleistet, bedeutet, dass auf Keramiksubstraten kleinere Morphologien erreicht werden können. Synchron hat auch einige andere vorhandene Lasertechnologien in Betracht gezogen, in der Hoffnung, noch feinere Linien zu verarbeiten; die Schlussfolgerung ist jedoch, dass keine Technologie die Zielgeschwindigkeit auf ihre einzigartige Weise erreichen kann und in einigen Fällen mindestens 10-mal langsamer ist.
Im Vergleich zu CO2-Lasern weisen Faserlaser eine bessere Konsistenz und Zuverlässigkeit auf und ermöglichen eine feinere Morphologiebearbeitung, einschließlich einer mehr als dreifachen Verbesserung der Kantenqualität nach dem Bruch. Abbildung 5 veranschaulicht die erreichbare Kantenqualität weiter und beschreibt die ursprüngliche Kante, die durch das Schneiden der Pfeilform erzeugt wurde. Wichtig ist, dass das neue Verfahren sogar Produktionsgeschwindigkeiten erreichen kann, die mit CO2-Lasern nicht erreicht werden können.
Auf einem 0,0150 Zoll dicken Aluminiumoxidsubstrat übersteigt die Markierungsgeschwindigkeit 1300 Zoll pro Minute, was ungefähr dem Doppelten eines CO2-Lasers entspricht (beide dringen 30 % ein); die Bearbeitungsgeschwindigkeit ist jedoch mindestens durchschnittlich und übertrifft in den meisten Fällen die Geschwindigkeit von CO2-Lasern. Laut Synchron ist die Leistung aufgrund der Verwendung eines mobilen Steuerungssystems anstelle eines Lasers begrenzt.
Mit dieser neuesten Methode können Aluminiumoxid- und Aluminiumnitridkeramiken verarbeitet werden. Bei Verwendung von Aluminiumoxid kann die Verarbeitungsgrenze eine Substratdicke von bis zu ca. 0,060 Zoll erreichen, obwohl dickere Materialien in anspruchsvolleren Anwendungen längere Verarbeitungszeiten erfordern. Dickere Substrate können auch eine bessere Wärmeableitung bieten, beispielsweise bei LED-Anwendungen mit hoher Helligkeit.
Aluminiumnitridkeramiken sind aufgrund ihrer besseren Wärmeleitfähigkeit im Allgemeinen schwieriger zu verarbeiten als Aluminiumoxid, sodass für die Verarbeitung proportional mehr Leistung erforderlich ist. Andererseits kann eine feinere Morphologie erreicht werden, da nur der Teil des Strahls mit der höchsten Dichte den erforderlichen Prozess erzeugen kann und die hohe Wärmeleitfähigkeit des Materials die WEZ auf beiden Seiten der Strahlenergieverteilungskarte minimiert. Die vorläufigen Ergebnisse mit dieser neuen Methode sind ausgezeichnet, und der Prozess mit diesem Material kann noch fein abgestimmt werden.