如今，在“中國制造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。其中的一個重要戰(zhàn)略便是轉(zhuǎn)向附加價值和技術(shù)壁壘更高的高端精密加工。那么，如何才能實現(xiàn)高端精密加工？如果你用過“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”，就一定能猜到，是的，激光。
市場研究公司BBC Research 發(fā)布的報告顯示，預(yù)計到2020 年，全球工業(yè)激光器的市場規(guī)模將達到63 億美元，其中，消費電子領(lǐng)域?qū)⒊蔀楣I(yè)激光器最大的終端應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，其市場份額有望達到20 億美元。隨著科技的不斷進步，全球創(chuàng)新型電子消費產(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)的瞬息萬變也給激光制造業(yè)帶來了巨大的機遇和挑戰(zhàn)。
基本上，激光技術(shù)采用非接觸性加工方式，不會產(chǎn)生機械應(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，激光加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)。
在電子消費品行業(yè)中，激光切割能夠以一流的切割精度和速度對金屬或非金屬零部件等小型工件進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、易于實現(xiàn)自動化、能實現(xiàn)異種材料焊接等優(yōu)勢脫穎而出。而激光打標憑借其環(huán)保、耐磨性強、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適用于對各種薄型金屬/ 非金屬材料打標，并且能在門類廣泛的電子元器件上烙下永久性的“標記”。
激光與手機交融的智能時代
移動互聯(lián)網(wǎng)時代早已顛覆了人們的生活、工作和思維模式。隨著消費電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，智能手機儼然成為人們生活中不可缺失的元素之一。據(jù)Gartner的分析報告稱，2016年，全球智能手機的出貨量約為14.5億部，同比增長0.6%；2017年預(yù)計的出貨量將在15億部左右。
手機無疑是電子消費品中當仁不讓的寵兒。隨著手機市場競爭愈發(fā)激烈，手機制造業(yè)對產(chǎn)品自然也提出了更高的要求。據(jù)悉，約70% 的手機加工制造環(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)推動了智能手機制造技術(shù)的飛躍。究其緣由，想必與激光工藝特性及手機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，激光加工在手機制造中取代傳統(tǒng)技術(shù)的趨勢也日益明顯。
例如，精密激光切割在加工智能手機的眾多結(jié)構(gòu)元素，如Home鍵、藍寶石屏、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)計愈發(fā)傾向微小化，許多精細的深孔，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， 一部手機上隨處可見激光打標的影子。憑借其環(huán)保、耐磨性強、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，這種工藝能夠在手機Logo、手機按鍵、手機外殼、手機電池、手機飾品、手機零部件、PCB電路板等上烙下永久性的“標記”，提升產(chǎn)品的附加值和美學價值，并且滿足個性化生產(chǎn)需求。
當前，電子元器件集成化要求越來越高、設(shè)計愈發(fā)傾向微小化，許多精細的深孔，如采用傳統(tǒng)的機械沖孔、機械轉(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深孔，例如，手機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：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。 紫外激光或綠激光是微孔加工的理想激光光源。
激光切割在手機構(gòu)造元素中的應(yīng)用
亞洲是全球消費品行業(yè)的“生產(chǎn)熱點地區(qū)”，以其消費電子業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位。預(yù)計到2019年，亞洲地區(qū)的智能手機用戶規(guī)模將達到26.6 億，這一市場正呈現(xiàn)“爆發(fā)式”的增長，并且?guī)泶罅康募す鈶?yīng)用潛力。智能手機制造除了應(yīng)用傳統(tǒng)的激光切割、激光焊接和激光打標技術(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。另外一個例子是用于焊接移動電話攝像模塊的低功率二極管激光器。
激光精密加工正當時
如今，精密加工需求正推動以飛秒和皮秒激光器為代表的超快激光器在工業(yè)市場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)（包括計算機、通信和消費電子產(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、微處理器、顯示器、內(nèi)存芯片等精密復(fù)雜的消費電子產(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)便以其在精細加工、光束控制和光束傳輸技術(shù)等方面的顯著優(yōu)勢獲得青睞。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，消費電子市場對智能設(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)將會推動超快激光器市場的進一步發(fā)展。
創(chuàng)新產(chǎn)品 “ 激 ” 起千層浪
隨著激光技術(shù)在消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)頻繁，國內(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)了一款旨在對這些金屬微孔進行加工的金屬激光鉆孔機，該設(shè)備適用于加工直徑小于1mm以下的孔。激光器采用了進口高功率脈沖光纖激光器。其特點是加工效率高、加工孔圓度高，可達到90 圓度，孔的一致性非常好。
大族激光則開發(fā)了一款針對手機陽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0.01mm，加工的位置精度可達0.02mm。
隨著移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，智能手機的普及化和爆發(fā)式增長，使得消費者對智能手機品質(zhì)的要求越來越高，其相關(guān)的配件加工也越來越精密化。作為手機上經(jīng)常使用的薄膜，其切割精度對加工技術(shù)提出了新的要求。目前，市場上性價比最好的激光切割技術(shù)是CO2激光技術(shù)。采用先進的CO2激光器，優(yōu)異的光學模式和光路設(shè)計，形成更完美的光斑，減少熱影響區(qū)域，可切割出高品質(zhì)的手機薄膜產(chǎn)品（PET 保護膜、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)，其先進的CO2激光切割機，具有多種獨特技術(shù)優(yōu)勢。±0.005mm的重復(fù)定位精度和±0.05mm的綜合加工精度，采用先進的進口數(shù)控系統(tǒng)，可滿足各類手機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)備是電子實驗中非常重要的研發(fā)設(shè)備。它能夠快速準確地制作精密節(jié)距并激光消融大面積金屬，以形成電路圖形，整個過程一束激光即可完成。該激光系統(tǒng)相對于機械系統(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)用市場規(guī)模也必定會越來越大。
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