激光制造技術(shù)是以激光的高能量與材料之間發(fā)生物理作用,對材料進(jìn)行氣化、燒蝕、改性等來實(shí)現(xiàn)材料加工效果。如今激光加工迅速進(jìn)入到各行各業(yè),目前仍然以金屬材料加工為主,占據(jù)整個激光加工應(yīng)用超過80%以上的份額。由于鐵、銅、鋁以及對應(yīng)合金等金屬為硬質(zhì)材料,與激光的作用效果較好,故容易適用激光加工。對于一些普通的金屬激光切割、焊接應(yīng)用,可能只需了解對應(yīng)的光功率就可以了,對加工的研究要求其實(shí)不會很嚴(yán)格。
但事實(shí)上,生活中以及高端制造領(lǐng)域使用了非常多的非金屬材料,比如軟性材料、熱塑性材料、熱敏材料、陶瓷材料、半導(dǎo)體材料以及玻璃等脆性材料。這些材料如果要采用激光加工,那么對光束性質(zhì)、燒蝕程度以及材料破損控制的要求就很嚴(yán)格,而且常常是要求達(dá)到超精細(xì)加工,甚至是微納級別的。采用常見的紅外激光器往往難以達(dá)到效果,紫外激光器是個非常合適的選擇。
紫外激光器技術(shù)用途多樣
紫外激光是指輸出的光束位于紫外光譜、肉眼不可見的光,目前常見的工業(yè)用紫外激光器有固體晶體紫外激光器以及氣體紫外激光器兩種。對紅外全固體激光器進(jìn)行三倍頻可得到紫外激光輸出,波長較多為355nm,目前脈寬已經(jīng)從納秒成功發(fā)展到皮秒級。氣體紫外激光器常見的是準(zhǔn)分子激光器,主要可以用于眼科手術(shù)、芯片光刻制作等。近幾年光纖激光器也逐步開發(fā)出紫外波段的產(chǎn)品了,以納秒紫外光纖激光器最具代表性。
由于紫外激光器在倍頻轉(zhuǎn)化熱量損失多,成本仍然高,目前要做更高功率還是有一定難度。紫外激光常常被認(rèn)為是一種冷光源,所以紫外激光加工也被稱作是冷加工,非常適用于脆性材料的加工。
紫外激光的常見脆性材料加工
玻璃是生活中大量應(yīng)用的一種材料,從水杯、酒杯、容器到玻璃飾品,在玻璃上的圖案制作往往是個難題,傳統(tǒng)的加工常常會造成玻璃損壞率高,紫外激光是十分適合于玻璃表面的打標(biāo)、圖案制作的,并且能實(shí)現(xiàn)超精細(xì)制作。
陶瓷材料大量運(yùn)用于建筑、器皿、裝飾品等,但其實(shí)陶瓷也在電子產(chǎn)品器件上有很多應(yīng)用,比如此前就有手機(jī)商家推出了陶瓷后蓋板,在移動通信、光通信、電子產(chǎn)品領(lǐng)域廣泛使用的陶瓷插芯、陶瓷基片、陶瓷封裝基座、指紋識別系統(tǒng)的陶瓷蓋板等。
紫外激光晶圓切割:藍(lán)寶石基板表面堅(jiān)硬,一般刀輪很難對其進(jìn)行切割,且磨耗大,良率低,切割道更大于30 μm,不僅降低了使用面積,而且減少了產(chǎn)品的產(chǎn)量。紫外激光切割晶圓能實(shí)現(xiàn)高精度切割,切口平滑,良品率大大提升。