如今，在“中國(guó)制造2025”不斷深化的背景下，傳統(tǒng)的制造業(yè)正面臨深度轉(zhuǎn)型和升級(jí)。其中的一個(gè)重要戰(zhàn)略便是轉(zhuǎn)向附加價(jià)值和技術(shù)壁壘更高的高端精密加工。那么，如何才能實(shí)現(xiàn)高端精密加工？如果你用過“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”，就一定能猜到，是的，激光。
市場(chǎng)研究公司BBC Research 發(fā)布的報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)到2020 年，全球工業(yè)激光器的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到63 億美元，其中，消費(fèi)電子領(lǐng)域?qū)⒊蔀楣I(yè)激光器最大的終端應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，其市場(chǎng)份額有望達(dá)到20 億美元。隨著科技的不斷進(jìn)步，全球創(chuàng)新型電子消費(fèi)產(chǎn)品日新月異，它們不僅外觀炫目多彩，并內(nèi)置了各種精密的集成技術(shù)。因而，電子行業(yè)的瞬息萬(wàn)變也給激光制造業(yè)帶來了巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
基本上，激光技術(shù)采用非接觸性加工方式，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，尤其符合電子行業(yè)的加工要求。另外，憑借其高效率、高精度、熱影響區(qū)小、無污染等優(yōu)勢(shì)，激光加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)。
在電子消費(fèi)品行業(yè)中，激光切割能夠以一流的切割精度和速度對(duì)金屬或非金屬零部件等小型工件進(jìn)行精密切割或微孔加工。激光焊接則以熱變形小、作用區(qū)域和位置精確可控、焊接品質(zhì)高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、能實(shí)現(xiàn)異種材料焊接等優(yōu)勢(shì)脫穎而出。而激光打標(biāo)憑借其環(huán)保、耐磨性強(qiáng)、加工精度高、低成本、性能穩(wěn)定、使用范圍廣、便于追蹤管控等特點(diǎn)適用于對(duì)各種薄型金屬/ 非金屬材料打標(biāo)，并且能在門類廣泛的電子元器件上烙下永久性的“標(biāo)記”。
激光與手機(jī)交融的智能時(shí)代
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代早已顛覆了人們的生活、工作和思維模式。隨著消費(fèi)電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，智能手機(jī)儼然成為人們生活中不可缺失的元素之一。據(jù)Gartner的分析報(bào)告稱，2016年，全球智能手機(jī)的出貨量約為14.5億部，同比增長(zhǎng)0.6%；2017年預(yù)計(jì)的出貨量將在15億部左右。
手機(jī)無疑是電子消費(fèi)品中當(dāng)仁不讓的寵兒。隨著手機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，手機(jī)制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品自然也提出了更高的要求。據(jù)悉，約70% 的手機(jī)加工制造環(huán)節(jié)都應(yīng)用到激光技術(shù)及相關(guān)的制造設(shè)備。無論你肉眼能看到的，抑或不能看到的，激光的身影都以不同形式“穿插”其中。
尤其是隨著近年來高功率、深紫外和超快激光加工等技術(shù)的發(fā)展，持續(xù)推動(dòng)了智能手機(jī)制造技術(shù)的飛躍。究其緣由，想必與激光工藝特性及手機(jī)精密制造需求息息相關(guān)。憑借其功率密度高、方向性好、清潔、高效、環(huán)保等眾多優(yōu)勢(shì)，激光加工在手機(jī)制造中取代傳統(tǒng)技術(shù)的趨勢(shì)也日益明顯。
例如，精密激光切割在加工智能手機(jī)的眾多結(jié)構(gòu)元素，如Home鍵、藍(lán)寶石屏、tft液晶屏、AMOLED 屏、玻璃蓋板、導(dǎo)電玻璃、音量孔、不銹鋼外殼、PCB電路板、柔性電路板、背蓋殼，以及其它薄膜材料和脆性材料等都是大有用武之地的技術(shù)。另外，如今電子元器件集成化要求越來越高、設(shè)計(jì)愈發(fā)傾向微小化，許多精細(xì)的深孔，如采用傳統(tǒng)加工方式便很難完成，激光鉆孔由此成為重要的工藝手段。激光聚焦光斑能在很小的區(qū)域內(nèi)集中很高的能量，尤其適用于加工微細(xì)深孔，最小孔徑只有幾微米，孔深和孔徑比可大于50微米。
同時(shí)， 一部手機(jī)上隨處可見激光打標(biāo)的影子。憑借其環(huán)保、耐磨性強(qiáng)、精度高、不褪色、速度快、低成本、性能穩(wěn)定、使用范圍廣、便于追蹤管控等特點(diǎn)，這種工藝能夠在手機(jī)Logo、手機(jī)按鍵、手機(jī)外殼、手機(jī)電池、手機(jī)飾品、手機(jī)零部件、PCB電路板等上烙下永久性的“標(biāo)記”，提升產(chǎn)品的附加值和美學(xué)價(jià)值，并且滿足個(gè)性化生產(chǎn)需求。
當(dāng)前，電子元器件集成化要求越來越高、設(shè)計(jì)愈發(fā)傾向微小化，許多精細(xì)的深孔，如采用傳統(tǒng)的機(jī)械沖孔、機(jī)械轉(zhuǎn)孔、腐蝕和開模等接觸式加工容易引起工件的變形且很難實(shí)現(xiàn)。鑒于此，激光鉆孔便成為重要的工藝手段。激光聚焦光斑能在很小的區(qū)域內(nèi)集中很高的能量，尤其適用于加工微細(xì)深孔，例如，手機(jī)外殼上的透光孔和散熱孔等。激光鉆孔尤其是鉆微孔，具有其它方式不可比擬的優(yōu)勢(shì)：速度快、孔型好、適合于數(shù)量多、高密度的群孔加工、可處理硬、脆、軟等各類材料。激光鉆孔一般適用于鋁合金、不銹鋼或者塑膠外殼等材料，尤其是在金屬外殼上有著較大的優(yōu)勢(shì)。 紫外激光或綠激光是微孔加工的理想激光光源。
激光切割在手機(jī)構(gòu)造元素中的應(yīng)用
亞洲是全球消費(fèi)品行業(yè)的“生產(chǎn)熱點(diǎn)地區(qū)”，以其消費(fèi)電子業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位。預(yù)計(jì)到2019年，亞洲地區(qū)的智能手機(jī)用戶規(guī)模將達(dá)到26.6 億，這一市場(chǎng)正呈現(xiàn)“爆發(fā)式”的增長(zhǎng)，并且?guī)泶罅康募す鈶?yīng)用潛力。智能手機(jī)制造除了應(yīng)用傳統(tǒng)的激光切割、激光焊接和激光打標(biāo)技術(shù)外，更多新型的激光工藝正大顯身手。例如：基于超短脈沖激光器的玻璃切割工藝。這類激光器主要被用于切割使用硬化玻璃和藍(lán)寶石玻璃等材料制成的電視屏、電腦屏、平板電腦和顯示屏。另外一個(gè)例子是用于焊接移動(dòng)電話攝像模塊的低功率二極管激光器。
激光精密加工正當(dāng)時(shí)
如今，精密加工需求正推動(dòng)以飛秒和皮秒激光器為代表的超快激光器在工業(yè)市場(chǎng)上獲得越來越廣泛的應(yīng)用。據(jù)悉，到2020年，超快脈沖激光器的市場(chǎng)規(guī)模有望超過15億美元。兆瓦峰值功率、皮秒和飛秒脈沖寬度的超快激光器在3C產(chǎn)業(yè)（包括計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品如智能電話、平板電腦器件領(lǐng)域）等加工領(lǐng)域?qū)@得迅猛發(fā)展。
例如，手機(jī)、微處理器、顯示器、內(nèi)存芯片等精密復(fù)雜的消費(fèi)電子產(chǎn)品及組件都是由大量不同的異形、微型材料所組成，尤其需要高精密的加工技術(shù)支撐。在此情況下，超快激光技術(shù)便以其在精細(xì)加工、光束控制和光束傳輸技術(shù)等方面的顯著優(yōu)勢(shì)獲得青睞。這一技術(shù)也成為未來成功制造更復(fù)雜的消費(fèi)電子設(shè)備的關(guān)鍵所在。
因而，超快激光提供了前所未有的極端制造與精密制造潛力，旨在攻克常規(guī)工藝難以實(shí)現(xiàn)的高、精、尖、硬、難等加工瓶頸。據(jù)業(yè)內(nèi)人士表示，未來三到五年，消費(fèi)電子市場(chǎng)對(duì)智能設(shè)備將提出更高的要求，目前比較流行的如VR、AR等新技術(shù)將會(huì)推動(dòng)超快激光器市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。
創(chuàng)新產(chǎn)品 “ 激 ” 起千層浪
隨著激光技術(shù)在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)頻繁，國(guó)內(nèi)外激光行業(yè)的領(lǐng)頭羊們也積極部署著這一頗具前景的產(chǎn)業(yè)，順勢(shì)推出了各種創(chuàng)新產(chǎn)品和設(shè)備。
近年來，金屬外殼的電腦筆記本的市場(chǎng)占有率越來越高。然而，這類電腦筆記本外殼上有許多小徑度的微孔很難使用傳統(tǒng)的CNC加工手段處理。鑒于此，華工激光研發(fā)了一款旨在對(duì)這些金屬微孔進(jìn)行加工的金屬激光鉆孔機(jī)，該設(shè)備適用于加工直徑小于1mm以下的孔。激光器采用了進(jìn)口高功率脈沖光纖激光器。其特點(diǎn)是加工效率高、加工孔圓度高，可達(dá)到90 圓度，孔的一致性非常好。
大族激光則開發(fā)了一款針對(duì)手機(jī)陽(yáng)極鋁切割的高功率高重復(fù)頻率紫外金屬切割設(shè)備，設(shè)備采用高功率25W 紫外固體激光器及自主研發(fā)冷卻系統(tǒng)、EMCC卡控制系統(tǒng)、CCD視覺定位系統(tǒng)。此外還配有自主研發(fā)的HL6.0切割軟件系統(tǒng)，具有復(fù)雜曲線的切割圖形編輯和文字處理能力，柔性度大，加工輪廓精度達(dá)0.01mm，加工的位置精度可達(dá)0.02mm。
隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，智能手機(jī)的普及化和爆發(fā)式增長(zhǎng)，使得消費(fèi)者對(duì)智能手機(jī)品質(zhì)的要求越來越高，其相關(guān)的配件加工也越來越精密化。作為手機(jī)上經(jīng)常使用的薄膜，其切割精度對(duì)加工技術(shù)提出了新的要求。目前，市場(chǎng)上性價(jià)比最好的激光切割技術(shù)是CO2激光技術(shù)。采用先進(jìn)的CO2激光器，優(yōu)異的光學(xué)模式和光路設(shè)計(jì)，形成更完美的光斑，減少熱影響區(qū)域，可切割出高品質(zhì)的手機(jī)薄膜產(chǎn)品（PET 保護(hù)膜、顯示面板）。正業(yè)科技近年來拓展在激光技術(shù)領(lǐng)域的開發(fā)，其先進(jìn)的CO2激光切割機(jī)，具有多種獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)。±0.005mm的重復(fù)定位精度和±0.05mm的綜合加工精度，采用先進(jìn)的進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)，可滿足各類手機(jī)薄膜的精密加工需求。
又如，樂普科推出的LPKF ProtoLaser S4激光直寫電路設(shè)備是電子實(shí)驗(yàn)中非常重要的研發(fā)設(shè)備。它能夠快速準(zhǔn)確地制作精密節(jié)距并激光消融大面積金屬，以形成電路圖形，整個(gè)過程一束激光即可完成。該激光系統(tǒng)相對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)精度更高，因此是數(shù)字電路，模擬電路，高頻和微波電路的理想制作工具，適用于在覆銅的FR4 板材，覆鋁的PET柔性材料，Duroid以及PTFE上制作精細(xì)幾何圖形。
毋庸置疑，自1960年第一激光器誕生50多年以來，激光技術(shù)以其特性的與眾不同，不斷被發(fā)掘出無限的潛能，廣泛應(yīng)用于汽車、金屬加工、電子、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。未來，隨著電子產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代以及不斷增加的復(fù)雜性，電子、半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)新材料、新工藝中的精密微加工提出挑戰(zhàn)，激光的應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模也必定會(huì)越來越大。
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