激光在工业上的应用也非常的广泛。如激光打标、激光打孔、激光裁床、激光切割、激光绣花等等。激光的迅速准确的特性能够更好的在工业生产上发挥重要作用,同时也能够更好的节约成本。

背景介绍

激光加工技术是集光学、机械学、电子学、计算机学等为一体的高技术,是激光应用最有发展前途的领域。目前已开发出20多种激光加工技术,如雨后春笋般地应用于各个新工艺领域,如激光切割、激光打标、激光打孔、激光焊接、激光表面热处理、激光快速成型、激光清洗、激光冗余修正、激光退火、激光光刻与存储等。激光加工技术的出现是对传统的加工工艺和加工方法具有重大影响的技术变革,很快被广泛应用于汽车、电子电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要行业,推动了工业的快速发展,并产生了巨大经济效益。

激光加工技术在传统制造业中的应用

激光焊接

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

中国的激光焊接处于世界先进水平,具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。 2013年10月,中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖--布鲁克奖,中国激光焊接水平得到了世界的肯定。

激光切割

激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。

激光切割设备的价格相当贵,约150万元以上。随着眼前储罐行业的不断发展,越来越多的行业和企业运用到了储罐,越来越多的企业进入到了储罐行业。但是,由于降低了后续工艺处理的成本,所以在大生产中采用这种设备还是可行的。由于没有刀具加工成本,所以激光切割设备也适用生产小批量的原先不能加工的各种尺寸的部件。

激光打孔

激光打孔指激光经聚焦后作为高强度热源对材料进行加热,使激光作用区内材料融化或气化继而蒸发,而形成孔洞的激光加工过程。激光束在空间和时间上高度集中,利用透镜聚焦,可以将光斑直径缩小10的5次方~10的15次方W/cm2的激光功率密度。如此高的功率密度几乎可对任何材料进行激光打孔。

激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成本低和综合技术经济效益显著等优点,已成为现代制造领域的关键技术之一。激光打孔是最早达到实用化的激光加工技术,也是激光加工的重要应用领域之一。激光打孔主要用于金属材料,轻金属材料,普通硬质合金磁性材料以及非金属材料等。

激光打标

激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等,字符大小可以从毫米到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义。

激光打标的基本原理是,由激光发生器生成高能量的连续激光光束,聚焦后的激光作用于承印材料,使表面材料瞬间熔融,甚至气化,通过控制激光在材料表面的路径,从而形成需要的图文标记。

珠三角、港台地区把激光打标按激光的英文(Laser)音译称为激光镭射加工。

激光加工技术在徽电子行业应用

激光微调

激光微调是把激光束聚焦成很小的光点,对电阻导电膜进行切割熔融、蒸发,改变电阻导电体的有效导电面积或有效导电长度,达到精确调整电阻单元阻值的目的。激光微调技术可对指定电阻进行自动精密微调,精度可达0.1%~0.02%,比传统加工方法的精度和效率高、成本低。激光微调已广泛用于生产,它是在大规模集成电路生产中最为成熟的工艺,是获得高精度电路和高速生产的唯一方法。

激光退火

激光退火最初是消除半导体中离子注入引起电路基体的破坏,并使注人杂质激活。现在这项工作已伸展至很宽的范围,有些情况已不存在离子注入的破坏,如硅化物形成、非晶物生长单晶、使化学沉积多晶形成大粒多晶等。这些技术为大规模集成电路的制造提供了新方法。它能形成陡峭又浅的p-n结

,获得比普通杂质激活法更高的掺杂浓度区,形成良好的连接。最有益的是为在非晶材料上生长晶状半导体提供了一种较便宜的晶体制造方法,可形成有绝缘层的多层晶状薄膜,为三维集成电路发展提供了可能性。

激光存储

光盘的制作分两个阶段,第一阶段是激光刻制母盘既印模模具第二阶段是压制生产用户盘。在母盘刻制中,信息首先用激光录制到优质盘形衬底的光致抗蚀剂上,这个过程称为主录。染料记录层改用无机材料层,无机材料层可在晶态和非晶态之间转换,并通过脉冲激光加热又可变回来,实现对原有数据信息的擦除,并可重新录制新的数据信息。激光存储技术是利用激光来记录视频、音频、文字资料及计算机信息的一种技术,是信息化时代的支撑技术之一。

激光划线

随着单晶硅衬底尺寸的不断增大和超大规模集成芯片尺寸的逐渐减小,几英寸晶片上制造的芯片数目达几千片,在封装这些芯片之前,必须将基片按芯片的布局进行切断。与过去的超薄金钢石砂轮切割相比,激光划线是非接触切断,无切削粉末和冷却液污染,切口光滑,精度高。目前激光划线技术已成为生产集成电路的关键技术,其划线细、精度高(线宽为15~25um,槽深为5~200um),加工速度快,成品率可达99.5%以上。

激光加工作为信息时代的一种新型加工工艺,对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用,既得到其他高新技术发展的有力支撑,又受到社会经济迅速发展强烈要求的牵引,正保持着强劲的发展势头。

 

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