5G 通信, 7nm 光刻芯片,柔性顯示技術(shù)—— 這些在數(shù)十年前從未出現(xiàn)的詞匯,如今已成為時(shí)代的寵兒。一方面,這些日新月異的技術(shù)在不斷改變著我們的日常生活方式;另一方面,新材料的不斷出現(xiàn)、精密加工技術(shù)的更高要求,使得傳統(tǒng)加工技術(shù)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。超短脈沖激光技術(shù),正是在這樣的時(shí)代背景下一路闖進(jìn)電子及通信工業(yè)應(yīng)用,并在近年來實(shí)現(xiàn)井噴式的發(fā)展。
一、第一個(gè)十年
TruMicro 5000 工業(yè)級皮秒激光器的研發(fā),源于汽車工業(yè)的量產(chǎn)應(yīng)用。羅馬不可能在一天之內(nèi)建成,任何成果的最終呈現(xiàn)離不開長期的準(zhǔn)備。通快,作為一家擁有百年歷史的德國傳統(tǒng)家族性企業(yè),長期致力于為工業(yè)生產(chǎn)提供更優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的激光技術(shù)。2000 年是通快超短脈沖工業(yè)激光技術(shù)的元年,在位于黑森林地區(qū)的施蘭貝格小鎮(zhèn)上,第一代基于碟片技術(shù)的工業(yè)皮秒激光器 TruMicro 5000 項(xiàng)目順利開啟。與如今不同,當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)超短脈沖激光器均位于實(shí)驗(yàn)室中,此類激光器距離滿足 7/24 的工業(yè)生產(chǎn)還很遙遠(yuǎn),在工業(yè)上也沒有對于超精密加工的大量需求,這意味著,公司將執(zhí)行一個(gè)數(shù)年的無營收的投資項(xiàng)目。
得益于家族企業(yè)的制度優(yōu)勢——無需向股東解釋運(yùn)營收益,可長期穩(wěn)定執(zhí)行研發(fā)決定,此項(xiàng)目從始至終一直被集團(tuán)高度重視并持續(xù)注資,2003 年,第一臺原型機(jī) Quattro 誕生;2009 年,隨著第二代 TruMicro 5000 系列正式發(fā)布,通快 TruMicro 5000 系列才成功的實(shí)現(xiàn)第一筆營收 —— 來自于汽車行業(yè)的噴油嘴鉆孔項(xiàng)目。傳統(tǒng)方式加工的噴油嘴,僅可局部浸潤氣缸,使得活塞工作比較低效;而使用超短脈沖可實(shí)現(xiàn)不同方向和孔徑的小孔,這使得噴油嘴浸潤氣缸方向極大優(yōu)化,燃燒室效率提高 20%, 僅在德國,此項(xiàng)技術(shù)就減少了一千兩百萬噸汽車二氧化碳排放量,在 2013 年,通快 TruMicro 5000 同相關(guān)合作伙伴共同獲得德國未來獎(jiǎng)。
二、第二個(gè)十年
TruMicro 系列迎來更多成員,與電子工業(yè)共同成長。2010 年后,隨著通信設(shè)備的攝像及娛樂功能越發(fā)豐富,新型非金屬材料成為電子設(shè)備廠商的選擇。藍(lán)寶石、新型脆性材料加工成為首先擁抱超短脈沖激光技術(shù)的行業(yè),TruMicro 5000 系列激光器紅外產(chǎn)品與應(yīng)時(shí)推出的 TopCleave 脆性材料切割鏡組,在行業(yè)內(nèi)受到廣泛的好評。尤其在藍(lán)寶石材料的加工中,對于激光器的單脈沖穩(wěn)定性,平均功率穩(wěn)定性,運(yùn)行穩(wěn)定性要求尤為苛刻。碟片激光技術(shù)在設(shè)計(jì)之初就充分考慮到工業(yè)應(yīng)用場景,碟片放大晶體擁有其他設(shè)計(jì)無法比肩的散熱特性,這極大保證了激光器光學(xué)穩(wěn)定性,而得益于在對于產(chǎn)品安全,生產(chǎn)穩(wěn)定性要求更加嚴(yán)格,生產(chǎn)環(huán)境更加嚴(yán)苛的汽車工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn),TruMicro 5000 系列的電子行業(yè)應(yīng)用水到渠成,基本成為藍(lán)寶石加工工藝的指定激光器品牌。
2014 年后,OLED 作為新一代顯示技術(shù),在中小尺寸顯示中逐步對 TFT-LCD 技術(shù)進(jìn)行替換,并向著柔性可折疊的技術(shù)方向發(fā)展;另一方面高功率超短脈沖及短脈沖激光在綠光與紫外的倍頻技術(shù)也日趨成熟。基于氣體激光器的初代 OLED LLO(激光剝離技術(shù))產(chǎn)線一直是 OLED 從業(yè)者生產(chǎn)中的痛點(diǎn)——換氣頻率過高影響稼動, 運(yùn)營成本大,損耗品儲存條件苛刻。DPSS 固體激光器無需換氣且損耗件極少,TruMicro 系列的新成員——基于 DPSS 技術(shù)的高功率納秒紫外激光器 TruMicro 7370 系列成功在 2015 年后全球范圍內(nèi)的新 OLED LLO(激光剝離技術(shù))產(chǎn)線投產(chǎn)中,基本替代了上一代氣體激光器,成為了新一代 LLO 激光剝離技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。為了滿足客戶對于產(chǎn)品功率的更高需求,2019 年,TruMicro 7370 在實(shí)現(xiàn)輸出功率雙倍升級后,正式更名為 TruMicro 8320/8340,為客戶進(jìn)一步節(jié)約了設(shè)備空間與初期投資。
而另一方面,針對 OLED 的超短脈沖激光切割工藝,綠光與紫外版本的 TruMicro 5000 系列憑借其多年積累的穩(wěn)定性,良好的光束質(zhì)量,在各行業(yè)的巨大裝機(jī)量中經(jīng)驗(yàn)豐富的售后團(tuán)隊(duì),已成為面板工廠對于此工藝的不二之選,實(shí)際裝機(jī)市占率接近 100%。最新的 TruMicro 5000 系列實(shí)現(xiàn)了從紅外到紫外,從皮秒到飛秒的可選擇參數(shù)全覆蓋。
5G 時(shí)代的到來將激發(fā)更多超短脈沖激光技術(shù)的潛在應(yīng)用。針對7nm EUV極紫外光刻設(shè)備,通快已成為指定激光器供應(yīng)商。另一方面,為了滿足客戶對于低功率的皮秒及飛秒激光產(chǎn)品的需求,給客戶提供最經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的選擇,除了對于高功率,高設(shè)備表現(xiàn)力的超短脈沖激光系列的不斷升級外, TruMicro 產(chǎn)品家族中功率最小的成員——TruMicro 2000 應(yīng)運(yùn)而生,基于光纖技術(shù)的 TruMicro 2000 參數(shù)十分靈活,脈寬可在 350fs~20ps 間動態(tài)可調(diào),對于電子行業(yè)脆性材料切割,精密標(biāo)記均有不凡表現(xiàn), 2019 年全新升級后的 TruMicro 2000 可搭載最新 Top Weld 玻璃焊接鏡頭,可實(shí)現(xiàn)多種混合脆性材料焊接,為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)者提供了更多的加工可能性。
三、下一個(gè)十年
通快超短脈沖產(chǎn)品系列將持續(xù)升級,助力更多行業(yè)發(fā)展。2020 年是通快超短脈沖激光技術(shù)的第 20 個(gè)年頭,而超短脈沖激光技術(shù)的發(fā)展趨勢并未減緩,通快探索超短脈沖激光器的腳步愈發(fā)加快。位于慕尼黑的通快科研型高功率超短脈沖激光器生產(chǎn)及研發(fā)中心的最新項(xiàng)目 Dira 不斷刷新著人們超短脈沖能量極限的認(rèn)知,在協(xié)助諸多科研機(jī)構(gòu)完成 ICS 逆康普頓散射,光參量啁啾脈沖放大,電子加速,極紫外 EUV 與 X 射線發(fā)生等科研應(yīng)用之后,可在 1ps 下實(shí)現(xiàn) 1000W,200mJ 的最新科研型超短脈沖激光器再一次刷新了對于超短脈沖激光器的認(rèn)知——要知道,普通的工業(yè)超短脈沖激光器僅能實(shí)現(xiàn)不足 100W,單脈沖能量數(shù)百微焦(µJ)。
制造精密化是發(fā)展的必然趨勢,下一個(gè)十年,我們有理由相信超短脈沖激光產(chǎn)品將應(yīng)用于越來越多的工業(yè)制造。