本刊評(píng)論文章

       當(dāng)下，智能手機(jī)市場(chǎng)已進(jìn)入到存量競爭階段，智能機(jī)滲透率已經(jīng)超過7成，屏幕從3.5吋升級(jí)到6吋這一手機(jī)形態(tài)的極限尺寸、CPU從單核升級(jí)到了八核64位，存儲(chǔ)升級(jí)到128G，攝像頭從30萬像素到了1300萬像素……智能手機(jī)的技術(shù)和性能日新月異，升級(jí)換代的周期越來越短。

自2007年，蘋果公司開發(fā)了自己的第一臺(tái)智能手機(jī)后，手機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用程式的智能化便開始了，后來Google公司推出了安卓系統(tǒng)，也逐漸在其它手機(jī)品牌推廣開來。智能手機(jī)的爆發(fā)性增長大約是從2010年蘋果公司的iPhone4開始的，iPhone4在設(shè)計(jì)、運(yùn)作速度、性能、制作工藝等都比上一代iPhone有了質(zhì)的飛躍。其后三星、HTC、華為、小米、聯(lián)想等公司相繼加入智能手機(jī)市場(chǎng)。

表1:2014年中國智能手機(jī)銷售排行

表2：2007年9月與10月中國手機(jī)銷售十大廠商

入“勢(shì)”者興，出“勢(shì)”者衰！

我們可以看到，在彩屏按鍵機(jī)年代叱咤風(fēng)云的諾基亞、摩托羅拉、索尼愛立信、LG、夏新等幾大品牌幾乎被人遺忘。三年前，還傳出諾基亞拍賣總部大樓以籌集資金，而在2013年9月，微軟宣布收購諾基亞大部分手機(jī)業(yè)務(wù)，也正式宣告諾基亞“已逝”。

諾基亞等品牌的衰落，主要原因是什么呢？如果我們說手機(jī)技術(shù)的發(fā)展有一個(gè)“勢(shì)”，從小屏到大屏，從按鍵到觸屏，從簡易系統(tǒng)到智能系統(tǒng)，核速度當(dāng)然是越來越快。早年，諾基亞自主研發(fā)的Symbian(塞班)系統(tǒng)風(fēng)靡一時(shí)，搶得了先機(jī)，索愛、諾基亞、摩托羅拉以及松下等公司基本上都采用了Symbian為主的操作系統(tǒng)。而到智能手機(jī)時(shí)代，以蘋果IOS和Google安卓系統(tǒng)為主，諾基亞未能推出自己的智能系統(tǒng)，選擇了少有人使用的WP系統(tǒng)，在機(jī)型創(chuàng)新上也少有建樹。在這一輪從按鍵手機(jī)到智能手機(jī)的技術(shù)革命的趨勢(shì)中，諾基亞已經(jīng)錯(cuò)過了機(jī)遇，它沒有入“勢(shì)”，最終落得如此境地。

激光發(fā)展的“勢(shì)”

當(dāng)前在工業(yè)加工領(lǐng)域，這幾年激光技術(shù)的異軍突起，讓我們看到了類似手機(jī)行業(yè)發(fā)展那樣的技術(shù)革新的趨勢(shì)。

隨著國家利好政策的落實(shí)和行業(yè)技術(shù)水平的提高，激光技術(shù)和裝備極大的滿足了生產(chǎn)發(fā)展過程中工作精度和運(yùn)轉(zhuǎn)精度提升的要求。激光產(chǎn)業(yè)屬于新興的朝陽產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)需求巨大，利潤可觀。激光技術(shù)與眾多新興學(xué)科相結(jié)合，激光切割、激光打標(biāo)、激光焊接、激光雕刻等技術(shù)應(yīng)用將在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事及文化教育等領(lǐng)域得到更深入的應(yīng)用，進(jìn)而提高傳統(tǒng)行業(yè)的自主創(chuàng)新能力，適應(yīng)全球化的發(fā)展潮流，形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

由于激光具有功率密度高、方向性好、清潔、高效、環(huán)保等突出特點(diǎn)，激光加工技術(shù)取代傳統(tǒng)加工技術(shù)的趨勢(shì)日益加快，尤其隨著微電子行業(yè)向納米尺度發(fā)展，激光加工技術(shù)在微電子領(lǐng)域內(nèi)的運(yùn)用更是優(yōu)勢(shì)明顯。用激光束對(duì)材料進(jìn)行各種加工，如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。這幾年，基于機(jī)床的車、銑、刨、磨，火焰切割、等離子切割、水刀切割、電弧焊等在一定程度上已被激光技術(shù)替代。從歐美國家制造業(yè)技術(shù)發(fā)展路徑看，在可預(yù)見的未來10年，激光加工應(yīng)用在中國將繼續(xù)保持迅速增長。

相比于傳統(tǒng)加工方法，激光加工具有許多顯而易見的優(yōu)點(diǎn)。

1、適應(yīng)性強(qiáng)，加工的對(duì)象范圍廣，除金屬、非金屬材料外，還可進(jìn)行透明材料的加工；

2、加工精度高，可聚焦到微米級(jí)的光斑；

3、非接觸加工，無工具磨損，熱影響區(qū)小，變形小；

4、自動(dòng)化程度高，與機(jī)器人、數(shù)字控制等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工；

5、整機(jī)緊湊、設(shè)計(jì)靈活；

6、維護(hù)方便，運(yùn)行成本低。 

激光應(yīng)用：以手機(jī)制造為例

目前，激光加工已廣泛用于激光打標(biāo)、激光打孔、激光切割與焊接、材料表面改性、激光快速成型、激光復(fù)合加工等方面。上面提及的智能手機(jī)中的激光加工技術(shù)集中體現(xiàn)了激光加工的諸多技術(shù)特點(diǎn)。

作為現(xiàn)代微電子行業(yè)的一個(gè)代表性成果，手機(jī)制造業(yè)不僅體現(xiàn)了光電子行業(yè)的最新技術(shù)成果，同時(shí)也集成了機(jī)械、美學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)等多學(xué)科的特點(diǎn)，在智能手機(jī)各組件的制造過程中，激光加工技術(shù)隨處可見，例如手機(jī)外殼切割、打標(biāo)、焊接、主機(jī)板制造、鍵盤芯片標(biāo)記及聽筒、耳機(jī)、飾件的雕刻與打孔等等。目前，手機(jī)制造技術(shù)正向個(gè)性化、智能化方向發(fā)展，在關(guān)鍵元件制備中，激光加工可以保證加工工藝對(duì)高分辨率、高可靠性、低損傷加工的要求。特別是近年來高功率、高能量紫外、深紫外和超快激光加工技術(shù)的發(fā)展，基于這些激光器的激光加工技術(shù)更促進(jìn)了智能手機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展。

2013年，美國專利和商標(biāo)局周二發(fā)布了一份蘋果公司的最新專利申請(qǐng)，詳細(xì)闡述了一種可以用作鉸鏈的柔性材料，以此為MacBook等設(shè)備開發(fā)無縫外殼。

可以借助特制的機(jī)器在堅(jiān)固材料上用激光切割出“柔性開口”，從而實(shí)現(xiàn)咬合功能，獲得類似于鉸鏈的效果。

除了可以開發(fā)出無縫外殼外，蘋果公司還聲稱這種工藝可以縮小設(shè)備的尺寸。如果使用傳統(tǒng)工藝，經(jīng)常會(huì)因?yàn)殂q鏈而增加整體設(shè)備尺寸。這樣一來，MacBook的外殼將不再包含黑色的塑料鉸鏈，而是采用一塊無縫的鋁片將屏幕與機(jī)身相連。

雖然MacBook是這項(xiàng)發(fā)明的明顯受益者，但該專利也指出，其他一些設(shè)備也有可能利用這項(xiàng)技術(shù)，包括智能手機(jī)、電視機(jī)和游戲機(jī)。該專利申請(qǐng)文件還表明，該材料可以應(yīng)用于生產(chǎn)耳塞與耳機(jī)線相連的部分，減少損壞的幾率。

目前，手機(jī)外殼都使用激光打標(biāo)，紫外激光打標(biāo)機(jī)發(fā)出的紫外激光由于聚焦光斑極小,且加工熱影響區(qū)微乎其微，因而紫光可以進(jìn)行超精細(xì)打標(biāo)、特殊材料打標(biāo)，是對(duì)打標(biāo)效果有更高要求的客戶首選產(chǎn)品。UV紫外激光沒有熱作用產(chǎn)生，打標(biāo)切割的結(jié)果精密、光滑，側(cè)壁陡直，不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，不會(huì)產(chǎn)生燒焦問題，除了銅以外，很多材料對(duì)355nm的紫外光是吸收的，所以UV的紫外激光能適合加工更多的材料類型。

激光打標(biāo)加工與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比較:

1、非接觸加工可在任何規(guī)則或不規(guī)則表面進(jìn)行，且加工后工件不會(huì)發(fā)作內(nèi)應(yīng)力,有用的維護(hù)了工件的正本情況.；

2、因其體積小,移動(dòng)性好,很便利就可以與出產(chǎn)線上的其他設(shè)備集成，前進(jìn)出產(chǎn)線的自動(dòng)化程度；施行產(chǎn)品單個(gè)辨認(rèn)編號(hào)

3、激光器本身的運(yùn)用壽數(shù)很長,通常的都能抵達(dá)3W個(gè)小時(shí)或以上,對(duì)環(huán)境無任何的污染；

4、加工效率高,核算機(jī)操控下的激光光束可高速移動(dòng)。

5、具有極好的環(huán)保性分外在食物工作,將是替代油墨機(jī)的最有未來的機(jī)器.節(jié)約能源，避免了化學(xué)污染；也可減少噪聲污染。

6、打標(biāo)加工等的符號(hào)清楚、耐久、美麗，并可有用防偽才干；

7、工作加工時(shí)的工作本錢低激光加工都為一次成型，所以能耗小，工作本錢低。

8、因激光的體積小活絡(luò),與其他設(shè)備聯(lián)絡(luò)的開發(fā)速度快激光技術(shù)和核算機(jī)技術(shù)的聯(lián)絡(luò)，用戶只在核算機(jī)上輸入即可完結(jié)激光輸出，并可隨時(shí)轉(zhuǎn)換計(jì)劃，從根本上替代了傳統(tǒng)的加工制作進(jìn)程，為縮短產(chǎn)品升級(jí)換代周期和柔性出產(chǎn)供應(yīng)了便利東西。

9、打標(biāo)加工精度高激光能以極細(xì)光束作用于材料表面，最細(xì)線寬可抵達(dá)0.01mm。為精密加工開創(chuàng)了廣闊的運(yùn)用空間。

10、維護(hù)本錢低,絕少的售后疑問出現(xiàn),售后的配件本錢低,像我公司都是本錢價(jià)的售后方式.

11、可加工的材料非常多.包含了一切的金屬,非金屬及其他格外的材料。 

金屬板材加工：激光切割已成主流

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?，F(xiàn)代的激光成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”。

目前激光切割機(jī)隨著加工需求的不斷提高，已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用于日常的加工維護(hù)中，而激光切割憑借低廉的成本、高效的生產(chǎn)率和靈活的操作成為工業(yè)加工的追求。在造船、汽車制造等工業(yè)中,常使用百瓦至萬瓦級(jí)的連續(xù)CO2激光器對(duì)大工件進(jìn)行切割,既能保證精確的空間曲線形狀,又有較高的加工效率。對(duì)小工件的切割常用中、小功率固體激光器或CO2激光器。在微電子學(xué)中，常用激光切劃硅片或切窄縫，速度快、熱影響區(qū)小。用激光可對(duì)流水線上的工件刻字或打標(biāo)記，并不影響流水線的速度，刻劃出的字符可永久保持。

一企業(yè)以生產(chǎn)變形車為例:如果零件完全用模具制作，不但成本上升而且時(shí)間方面也不能滿足用戶要求。因此，有些零件或工序就需激光切割來完成。最初，切割一種類型的零件就需要制作一付夾具，耗時(shí)又費(fèi)工，而一付多用型夾具價(jià)格高達(dá)16萬元，這導(dǎo)致成本大幅上漲?，F(xiàn)在使用可調(diào)節(jié)的三維立體夾具。該夾具是根據(jù)X、Y、Z軸三維立體坐標(biāo)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，大小可以實(shí)際情況而定，解決了零件定位難的問題和每切割一種零件就做一付夾具的問題，也解決了存放各種夾具浪費(fèi)空間的問題，相比傳統(tǒng)的加工而言更具優(yōu)勢(shì)。 

激光焊接方興未艾

激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一，焊接過程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過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。高功率CO2及高功率YAG激光器的出現(xiàn)，開辟了激光焊接的新領(lǐng)域。獲得了以小孔效應(yīng)為理論基礎(chǔ)的深熔接，在機(jī)械、汽車、鋼鐵等工業(yè)部門獲得了日益廣泛的應(yīng)用。

也可進(jìn)行微型焊接?？珊附与y以接近的部位，施行非接觸遠(yuǎn)距離焊接，具有很大的靈活性。在YAG激光技術(shù)中采用光纖傳輸技術(shù)，使激光焊接技術(shù)獲得了更為廣泛的推廣與應(yīng)用。 激光束易實(shí)現(xiàn)光束按時(shí)間與空間分光，能進(jìn)行多光束同時(shí)加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。 

激光精密加工

激光由于其優(yōu)良的光束特性,自誕生以來,就在工業(yè)加工領(lǐng)域起著非常重要的作用,并且不斷地深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,以其獨(dú)特的優(yōu)越性,成為未來制造業(yè)的重要加工手段,被譽(yù)為 21世紀(jì)的加工技術(shù)。激光精密加工是利用高強(qiáng)度的激光束,經(jīng)光學(xué) 系統(tǒng)聚焦后,激光束的功率密度達(dá)到10⁴~10¹¹ W/cm² ,加工工件置于激光束焦點(diǎn)附近,通過激光束與加工工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)加工工件的熱加工,加工精度一般在幾微米到數(shù)十微米。激光束可以聚焦到很小的尺寸,所以特別適合于精密加工。激光精密加工所用激光器為各種脈沖或調(diào)Q固體激光器,半導(dǎo)體激光器,脈沖Nd:YAG激光器以及最近幾年開始不斷推廣的光纖激光器和紫外激光器等。各種脈沖激光器的聚焦光斑很小,功率密度很大,工件加熱范圍小,加工精度和定位精度高而且熱影響區(qū)小。

激光打孔:

激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。國內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機(jī)葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主，也有一些準(zhǔn)分子激光器、同位素激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。采用脈沖激光器可進(jìn)行打孔,脈沖寬度為0.1～1毫秒,特別適于打微孔和異形孔,孔徑約為0.005～1毫米。激光打孔已廣泛用于鐘表和儀表的寶石軸承、金剛石拉絲模、化纖噴絲頭等工件的加工。

總結(jié)

假設(shè)中國以前有7億人用按鍵手機(jī)，而后來6億人需要更新?lián)Q代，這樣就為智能手機(jī)帶來了6億臺(tái)的市場(chǎng)空間。而在加工技術(shù)上，從過去的沖床加工到火焰切割，從水刀切割到等離子切割，再到激光加工，技術(shù)的升級(jí)換代，為激光設(shè)備帶來了無限的市場(chǎng)潛力。國內(nèi)各類制造業(yè)接受了激光加工技術(shù)，這使他們的產(chǎn)品增加技術(shù)含量，加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，為適應(yīng)21世紀(jì)高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、滿足宏觀與微觀制造的需要，提供廣闊的空間。把握住這個(gè)“勢(shì)”就能掌握商機(jī)，企業(yè)便能發(fā)展興起！

作者：《激光制造商情》編輯部：劉綿柳、李國忠