薄脆性非金属材料的激光加工
发布人:新特光电 时间:2017-06-15 关注:

薄脆性非金属材料的激光加工,激光加工已经越来越广泛地在工业生产中发挥着举足轻重的作用。随着激光技术自身的不断发展完善,其凭借着在加工质量、加工复杂度、加工效率及清洁环保等优势,不但在不锈钢、铜、合金等各类金属材料加工中获得青睐,而且也正在玻璃、陶瓷、蓝宝石、半导体硅晶圆、PCB 板等各种非金属材料加工中突显出独特优势。

薄脆性材料的加工挑战

在非金属加工领域,薄脆性材料的激光加工备受关注。随着智能手机、LED 照明、平板电脑、以及可穿戴设备等消费电子产品的不断发展迭代,玻璃、蓝宝石和陶瓷等材料,凭借着自身具备的独特优质属性而获得了广泛应用,比如坚硬的钢化玻璃用作于智能手机的显示屏 ;坚硬且化学性质稳定的陶瓷用于制作电子零部件衬底和绝缘材料 ;坚硬耐划的蓝宝石用于 LED 衬底、手机摄像头保护玻璃、智能手机显示屏、智能手表的盖板玻璃等。

在这些应用中使用的玻璃、蓝宝石或陶瓷等材料,厚度通常较薄,硬度越来越高,非常易碎。而在加工要求上,上述应用通常需要在这些薄脆易碎的材料上实施非常精密的切割、钻孔甚至开槽等加工过程,这使得传统的铣、钻、磨等机械加工工艺面临着极大的挑战,因为材料极薄极脆,加工过程中因接触而施加到材料上的任何应力,都可能导致材料碎裂,最终报废。

然而,传统机械加工方式所面临的挑战,却为非接触性的激光加工带来了更多机会。

超快激光应对加工挑战

强化玻璃、蓝宝石和其他脆性、透明材料的独特性能,这将促使这些材料在消费电子、医疗设备、集成电路、建筑、汽车、航空航天等市场领域涌现出不断增长的用途。特别是在以智能手机、可穿戴电子产品为首的消费电子产品中,对强化玻璃和蓝宝石的应用,具有很大的增长空间。因此,市场对脆性材料激光加工的需求非常看好。

这些薄脆性非金属材料的精密加工,通常使用超快激光。超快激光脉冲持续时间极短,在纳秒、皮秒甚至是飞秒级别,将适度的激光能量作用在材料表面,通过打断材料的化学键而实现材料去除目的,在这个过程中,激光能量还来不及向加工范围周围传递,加工过程便已结束,因此产生的热量几乎可以忽略不计,材料不会产生热损伤。

随着这些脆性材料在 LED、智能手机、可穿戴设备等产品中的应用越来越多,致力于这类脆性材料加工的激光器、激光系统及相关科研机构也不断增多,他们的努力也促进了这类脆性材料激光加工技术的不断发展。

超快激光器

在市场高需求的同时,来自市场要求减少加工步骤、减少材料浪费以及干性制程等因素的持续驱动,也正在强烈地推动着激光器制造商和激光系统集成商提供不断探讨,要求他们不但能提供传统机械加工的替代方案,而且还要不断提升激光加工方案的综合性能,以在加工质量、产品良率、加工速度及量产化方面有所突破。

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