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淺談幾種先進的激光加工技術

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

薄脆性非金屬材料的激光加工

激光作為一種先進的加工工具,已經越來越廣泛地在工業生產中發揮著舉足輕重的作用。隨著激光技術自身的不斷發展完善,其憑借著在加工質量、加工複雜度、加工效率及清潔環保等優勢,不但在不鏽鋼、銅、合金等各類金屬材料加工中獲得青睞,而且也正在玻璃、陶瓷、藍寶石、半導體矽晶圓、PCB板等各種非金屬材料加工中凸顯出獨特優勢。

薄脆性材料的加工挑戰

在非金屬加工領域,薄脆性材料的激光加工備受關注。隨著智能手機、LED照明、平板電腦、以及可穿戴設備等消費電子產品的不斷發展迭代,玻璃、藍寶石和陶瓷等材料,憑借著自身具備的獨特優質屬性而獲得了廣泛應用,比如堅硬的鋼化玻璃用作於智能手機的顯示屏;堅硬且化學性質穩定的陶瓷用於製作電子零部件襯底和絕緣材料;堅硬耐劃的藍寶石用於LED襯底、手機攝像頭保護玻璃、智能手機顯示屏、智能手表的蓋板玻璃等。

在這些應用中使用的玻璃、藍寶石或陶瓷等材料,厚度通常較薄,硬度越來越高,非常易碎。而在加工要求上,上述應用通常需要在這些薄脆易碎的材料上實施非常精密的切割、鑽孔甚至開槽等加工過程,這使得傳統的銑、 鑽、 磨等機械加工工藝麵臨著極大的挑戰,因為材料極薄極脆,加工過程中因接觸而施加到材料上的任何應力,都可能導致材料碎裂,最終報廢。

然而,傳統機械加工方式所麵臨的挑戰,卻為非接觸性的激光加工帶來了更多機會。

超快激光應對加工挑戰

玻璃、陶瓷、藍寶石等薄脆性非金屬材料的精密加工,通常使用超快激光。超快激光脈衝持續時間極短,在納秒、皮秒甚至是飛秒級別,將適度的激光能量作用在材料表麵,通過打斷材料的化學鍵而實現材料去除目的,在這個過程中,激光能量還來不及向加工範圍周圍傳遞,加工過程便已結束,因此產生的熱量幾乎可以忽略不計,材料不會產生熱損傷。

隨著這些脆性材料在LED、智能手機、可穿戴設備等產品中的應用越來越多,致力於這類脆性材料加工的激光器、激光係統及相關科研機構也不斷增多,他們的努力也促進了激光技術在脆性材料加工領域不斷突破。

小結

強化玻璃、藍寶石和其他脆性、透明材料的獨特性能,將促使其在消費電子、醫療設備、集成電路、建築、汽車、航空航天等市場領域獲得不斷增長的用途。特別是在以智能手機、可穿戴設備為首的消費電子產品中,對強化玻璃和藍寶石的應用,將具有很大增長空間。因此,市場對脆性材料激光加工的需求非常看好。

在市場高需求的同時,來自市場要求減少加工步驟、減少材料浪費以及幹性製程等因素的持續驅動,也正在強烈地推動著激光器製造商和激光係統集成商提供不斷探討,要求他們不但能提供傳統機械加工的替代方案,而且還要不斷提升激光加工方案的綜合性能,以在加工質量、產品良率、加工速度及量產化方麵有所突破。上文提及的廠商僅是活躍在非金屬加工領域的少數幾家,這個領域發展的背後是更多廠商的努力,其他像華工激光、通快、武漢華日激光等眾多國內外廠商,都為激光非金屬加工、特別是強化玻璃和藍寶石等脆性材料加工的發展,貢獻了不小力量。

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