激光加工

激光加工是激光系統(tǒng)最常用的應(yīng)用。根據(jù)激光束與材料相互作用的機(jī)理，大體可將激光加工分為激光熱加工和光化學(xué)反應(yīng)加工兩類。激光熱加工是指利用激光束投射到材料表面產(chǎn)生的熱效應(yīng)來(lái)完成加工過(guò)程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、激光鉆孔和微加工等；光化學(xué)反應(yīng)加工是指激光束照射到物體，借助高密度高能光子引發(fā)或控制光化學(xué)反應(yīng)的加工過(guò)程。包括光化學(xué)沉積、立體光刻、激光刻蝕等。

由于激光具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性四大特性，因此就給激光加工帶來(lái)一些其它加工方法所不具備的特性。由于它是無(wú)接觸加工，對(duì)工件無(wú)直接沖擊，因此無(wú)機(jī)械變形；激光加工過(guò)程中無(wú)"刀具"磨損，無(wú)"切削力"作用于工件；激光加工過(guò)程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對(duì)非激光照射部位沒(méi)有或影響極小。因此，其熱影響的區(qū)小工件熱變形小后續(xù)加工最?。挥捎诩す馐子趯?dǎo)向、聚焦、實(shí)現(xiàn)方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合、對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行加工因此它是一種極為靈活的加工方法；生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好。

 激光加工作為先進(jìn)制造技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子、電器、航空、冶金、機(jī)械制造等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要部門(mén)，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、自動(dòng)化、無(wú)污染、減少材料消耗等起到愈來(lái)愈重要的作用。

激光加工優(yōu)點(diǎn)

①激光功率密度大，工件吸收激光后溫度迅速升高而熔化或汽化，即使熔點(diǎn)高、硬度大和質(zhì)脆的材料(如陶瓷、金剛石等)也可用激光加工；

②激光頭與工件不接觸，不存在加工工具磨損問(wèn)題；

③工件不受應(yīng)力，不易污染；

④可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的工件或密封在玻璃殼內(nèi)的材料加工；

⑤激光束的發(fā)散角可小于1毫弧，光斑直徑可小到微米量級(jí),作用時(shí)間可以短到納秒和皮秒,同時(shí),大功率激光器的連續(xù)輸出功率又可達(dá)千瓦至十千瓦量級(jí)，因而激光既適于精密微細(xì)加工,又適于大型材料加工；

⑥激光束容易控制,易于與精密機(jī)械、精密測(cè)量技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)加工的高度自動(dòng)化和達(dá)到很高的加工精度；⑦在惡劣環(huán)境或其他人難以接近的地方，可用機(jī)器人進(jìn)行激光加工。
 

激光切割

激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。激光切割是應(yīng)用激光聚焦后產(chǎn)生的高功率密度能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的板材加工方法相比 , 激光切割其具有高的切割質(zhì)量、高的切割速度、高的柔性(可隨意切割任意形狀)、廣泛的材料適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。

激光焊接

激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一，焊接過(guò)程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過(guò)控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已成功地應(yīng)用于微、小型零件焊接中。與其它焊接技術(shù)比較，激光焊接的主要優(yōu)點(diǎn)是：激光焊接速度快、深度大、變形小。能在室溫或特殊的條件下進(jìn)行焊接，焊接設(shè)備裝置簡(jiǎn)單。

激光鉆孔　

隨著電子產(chǎn)品朝著便攜式、小型化的方向發(fā)展，對(duì)電路板小型化提出了越來(lái)越高的需求，提高電路板小型化水平的關(guān)鍵就是越來(lái)越窄的線寬和不同層面線路之間越來(lái)越小的微型過(guò)孔和盲孔。傳統(tǒng)的機(jī)械鉆孔最小的尺寸僅為100μm，這顯然已不能滿足要求，代而取之的是一種新型的激光微型過(guò)孔加工方式。目前用CO2激光器加工在工業(yè)上可獲得過(guò)孔直徑達(dá)到在30-40μm的小孔或用UV激光加工10μm左右的小孔。目前在世界范圍內(nèi)激光在電路板微孔制作和電路板直接成型方面的研究成為激光加工應(yīng)用的熱點(diǎn)，利用激光制作微孔及電路板直接成型與其它加工方法相比其優(yōu)越性更為突出，具有極大的商業(yè)價(jià)值。

 激光加工在服裝行業(yè)具體應(yīng)用：

因?yàn)榧す饧庸すに嚲哂凶詣?dòng)化程度高、加工精確高、速度快、效率高、操作簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)，適應(yīng)了國(guó)際服裝生產(chǎn)技術(shù)潮流所以激光加工技術(shù)以及設(shè)備正在以驚人的速度在服裝行業(yè)內(nèi)得到推廣和普及。

一、激光切割應(yīng)用：

激光切割過(guò)程中，不會(huì)使布料變形或起皺，激光切割尺寸精度高，激光切割形狀可隨著圖稿進(jìn)行任意更改，增加了設(shè)計(jì)的實(shí)用性和創(chuàng)造性。另外，激光切割技術(shù)是用“激光刀”代替金屬刀，激光切割任何面料，能瞬間將切口熔化并凝固，縫隙小、精確度高達(dá)到自動(dòng)“鎖邊”的功能。傳統(tǒng)工藝用刀模切割或熱加工，切口易脫絲、發(fā)黃、發(fā)硬。

二、激光雕刻應(yīng)用：
 

激光雕刻是利用軟件技術(shù)，按設(shè)計(jì)圖稿輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)雕刻。激光雕刻是激光加工技術(shù)在服裝行業(yè)中運(yùn)用最成熟、最廣泛的技 術(shù)，能雕刻任何復(fù)雜圖形標(biāo)志，還可以進(jìn)行射穿的鏤空雕刻和表面雕刻，從而雕刻出深淺不一、質(zhì)感不同、具有層次感和過(guò)渡顏色效果的各種圖案。

三、激光打標(biāo)應(yīng)用：

激光打標(biāo)具有打標(biāo)精度高、速度快、標(biāo)記清晰等特點(diǎn)。激光打標(biāo)兼容了激光切割、雕刻技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)，可以在各種材料上進(jìn)行精密加工，還可以加工尺寸小且復(fù)雜的圖案，激光標(biāo)記具有永不磨損的防偽性能。

激光加工技術(shù)在電子工業(yè)中的應(yīng)用

激光加工技術(shù)屬于非接觸性加工方式，所以不產(chǎn)生機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力，特別符合電子行業(yè)的加工要求。另外，還由于激光加工技術(shù)的高效率、無(wú)污染、高精度、熱影響區(qū)小，因此在電子工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

1.激光劃片

激光劃技術(shù)是生產(chǎn)集成電路的關(guān)鍵技術(shù)，其劃線細(xì)、精度高(線寬為15-25μm，槽深5-200μm)、加工速度快(可達(dá)200mm/s)，成品率達(dá) 99.5%以上。集成電路生產(chǎn)過(guò)程中，在一塊基片上要制備上千個(gè)電路，在封裝前要把它們分割成單個(gè)管芯。傳統(tǒng)的方法是用金剛石砂輪切割，硅片表面因受機(jī)械力而產(chǎn)生輻射狀裂紋。用激光劃線技術(shù)進(jìn)行劃片，把激光束聚焦在硅片表面，產(chǎn)生高溫使材料汽化而形成溝槽。通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖重疊量可精確控制刻槽深度，使硅片很容易沿溝槽整齊斷開(kāi)，也可進(jìn)行多次割劃而直接切開(kāi)。由于激光被聚焦成極小的光斑，熱影響區(qū)極小，切劃50μm深的溝槽時(shí)，在溝槽邊25μm的地方溫升不會(huì)影響有源器件的性能。激光劃片是非接觸加工，硅片不會(huì)受機(jī)械力而產(chǎn)生裂紋。因此可以達(dá)到提高硅片利用率、成品率高和切割質(zhì)量好的目的。還可用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽(yáng)能電池的劃片以及硅、鍺、砷化稼和其他半導(dǎo)體襯底材料的劃片與切割。

 2.激光微調(diào)

激光微調(diào)技術(shù)可對(duì)指定電阻進(jìn)行自動(dòng)精密微調(diào)，精度可達(dá)0.01%一0.002%，比傳統(tǒng)方法的精度和效率高，成本低。集成電路、傳感器中的電阻是一層電阻薄膜，制造誤差達(dá)上15一20%，只有對(duì)之進(jìn)行修正，才能提高那些高精度器件的成品率。激光可聚焦成很小的光斑，能量集中，加工時(shí)對(duì)鄰近的元件熱影響極小，不產(chǎn)生污染，又易于用計(jì)算機(jī)控制，因此可以滿足快速微調(diào)電阻使之達(dá)到精確的預(yù)定值的目的。加工時(shí)將激光束聚焦在電阻薄膜上，將物質(zhì)汽化。微調(diào)時(shí)首先對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量，把數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的修調(diào)方法指令光束定位器使激光按一定路徑切割電阻，直至阻值達(dá)到設(shè)定值，同樣可以用激光技術(shù)進(jìn)行片狀電容的電容量修正及混合集成電路的微調(diào)。優(yōu)越的定位精度，使激光微調(diào)系統(tǒng)在小型化精密線形組合信號(hào)器件方面提高了產(chǎn)量和電路功能。

3.激光打標(biāo)

激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)有雕刻和掩模成像兩種方式:掩模式打標(biāo)用激光把模版圖案成像到工件表面而燒蝕出標(biāo)記。雕刻式打標(biāo)是一種高速全功能打標(biāo)系統(tǒng)。激光束經(jīng)二維光學(xué)掃描振鏡反射后經(jīng)平場(chǎng)光學(xué)鏡頭聚焦到工件表面，在計(jì)算機(jī)控制下按設(shè)定的軌跡使材料汽化，可以打出各種文字、符號(hào)和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級(jí)，激光標(biāo)記是永久性的，不易磨損，這對(duì)產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。已大量用在給電子元器件、集成電路打商標(biāo)型號(hào)、給印刷電路板打編號(hào)等。近年來(lái)紫外波段激光技術(shù)發(fā)展很快，由于材料在紫外波激光作用下發(fā)生電子能帶躍遷，打破或削弱分子間的結(jié)合鍵，從而實(shí)現(xiàn)剝蝕加工，加工邊緣十分齊整，因此在激光標(biāo)記技術(shù)中異軍突起，尤其受到微電子行業(yè)的重視。