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激光加工在手機製造中的應用

發布時間:2017/9/5     信息來源:http://www.mediaworksasia.com   作者:激光切割機    0

當前手機製造水平是先進製造業的典型代表,各個部件均有最新行業技術的體現,如:微芯片——電子技術;手機材料——美觀、耐磨、耐熱、防爆等等,納米技術的運用;手機部件加工——激光加工的廣泛運用。手機製造中廣泛用到的激光加工主要有激光打標、激光打孔、激光焊接和切割等,可以實現主機板焊接;絕緣墊切割;手機鍵盤、電池、銘牌打標;手機聽筒、配件打孔、打標等功能。圖1所示是手機製造中可能用到的激光加工技術。

 

1.手機激光加工特點

1)手機零件繁多,需要多種激光加工方式同時運用,包括全固態激光器、CO2激光器、光纖激光器等;
2)手機可加工範圍廣,手機外殼、鍵盤、主機板、芯片、外設等部件均適於激光加工;
3)手機材料來源眾多,包括金屬、塑料、介質材料、液晶材料等,需用到不同波長、不同脈寬或是超快激光器;
4)加工精度高、效率高、成本低,激光加工極具優勢。

2.激光打標

激光打標是目前激光加工在手機製造中的首要應用,相比於傳統酸腐蝕打標,激光打標無汙染,標記不易磨損,且成本低、省時省力。熟知的手機部件激光打標主要有:手機按鍵、手機外殼、手機電池、芯片Logo打標、手機飾品打標等等。圖2所示為采用綠光打標機加工的手機鍵盤圖片。在塑膠、矽膠等材料上用綠光納秒激光打標,光斑可聚到更小,精細度更高。

3.激光打孔

 

激光打孔也是激光加工的重要應用。激光聚焦光斑可以會聚到波長量級,在很小的區域內集中很高的能量,特別適合於加工微細深孔,最小孔徑隻有幾微米,孔深和孔徑比可大於50。激光打孔在手機應用中可用於PCB板打孔、外殼聽筒及天線打孔、耳機打孔等,具有效率高、成本低、變形小、適用範圍廣等優點。

4.激光焊接

激光焊接工藝廣泛用於手機電池、手機外殼和手機模具製造等方麵。激光電極點焊具有焊點小、強度高、位置精確等特點,同時焊縫強度高,無需焊料,成品率高。圖3所示為激光封焊鋰電池圖片。

5.手機部件激光切割

 

智能手機所需的小物理尺寸與高性能需要較薄的內存晶片(用於先進的封裝)以及組成低電介質的晶片,以改進功耗。這兩種晶片對傳統模具切割(采用鋸)方式提出了挑戰。特別是,低電介質具備高多孔性、柔軟性以及低粘附性,令傳統的鋸切割難以應對。目前,“半切割”的激光劃片已經成為用於切割低電介質最普遍的方法。此外,激光切割還廣泛用於手機麵板切割,手機主機板固定件切割,手機絕緣墊激光切割,手機排線的激光切割,不規則形狀金屬部件切割等等。

采用國科激光公司研製的5 W、355 nm紫外激光器,輔以高精度XY平動台和輔助氣體循環裝置,可進行塑料,玻璃,有機品等材料加工。圖4是紫外激光切割NOKIA品牌的樣品圖片。

 

6.液晶修複

液晶板製造過程中由於製備工藝缺陷會出現短路(導線不應有的搭橋)和開路現象(導線不應有的間隙),需激光修複;液晶使用中的物理損傷,包括屏幕碰撞、外力壓迫、熱形變、高電壓擊穿等等,引起亮點或局部暗點等損壞,需激光修複。圖5是液晶屏修複前和修複後的照片對比情況,將短路的30μm的壞點進行了修複。

手機製造中激光加工技術的發展前景

手機製造業正逐漸引入高端激光加工技術,通過新型激光加工技術的運用,對手機一些核心部件和整體性能的提升都起到了一定的促進作用。 手機製造中的激光加工技術可能的技術前景有以下幾點:  

1)紫外激光加工技術正快速發展

隨著高功率皮秒激光技術的成熟,在高端激光加工領域微納加工技術正逐漸普及;

2)在高技術領域、高附加值產品研發方麵,皮秒激光技術將對當前激光加工產生深遠影響;手機製造行業,預期皮秒激光加工將會用於:超薄玻璃的打孔與切割;特殊導電薄膜的去除;矽/碳化矽等特殊材料的微打孔;陶瓷材料加工等;

3)皮秒加工技術用於精密手機部件加工已初顯端倪。通過皮秒激光加工可以得到比長脈衝加工更為精細的加工效果。對玻璃進行納秒激光和皮秒加工,皮秒邊緣沒有熱影響。

國科激光已具有大能量皮秒全固態激光器批量產品的開發設計能力,kHz1064 nm單脈衝能量已達30 mJ,為國際最高水平。綜合目前皮秒激光加工的研究現狀和成果,總結皮秒加工的技術特點主要有:1)皮秒脈衝寬度之短,足以避免能量發生熱擴散並達到這些消融臨界過程所需要的峰值能量密度。2)10 ps左右的激光脈衝寬度適合於許多加工用途,有助於避免在靶標前麵的空氣中發生的等離子效應和由此引起的光束變形和散射。3)皮秒激光器穩定可靠,而且比飛秒激光器便宜。且加工成本低,符合工業應用標準。

以手機為代表的個人電子設備正極大地改變和便利人們的生活,功能化、智能化和靈巧美觀是手機發展的方向。傳統激光加工技術已在手機製造業中廣泛應用。隨著微電子工業的技術進步和人們對手機個性化的追求,精細激光加工技術將在手機製造中發揮越來越重要的作用,以紫外激光加工和皮秒激光加工為代表的新一代精細加工技術將在手機製造業中得到人們更多關注。總之,隨著激光技術的不斷發展,其在手機製造行業中的應用會越來越廣泛,同時也會推動其它微電子製造相關行業的發展。

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