激光加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
激光加工技術(shù)發(fā)展也是一個(gè)漫長(zhǎng)與艱辛的過(guò)程,需要社會(huì)各方面的努力,未來(lái)激光加工技術(shù)會(huì)往以下幾個(gè)方面發(fā)展。
激光器一直作為激光加工技術(shù)的核心部件,其大小將決定整個(gè)設(shè)備的大小。前期由于微電子技術(shù)和光學(xué)技術(shù)的限制,激光器體積比較龐大,占地也較大。隨著激光器新技術(shù)(如光纖技術(shù)、紫外技術(shù)等)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,一批具有轉(zhuǎn)換效率高、工作穩(wěn)定性好、光束質(zhì)量好、體積小的激光器被開(kāi)發(fā)出來(lái),從而為激光設(shè)備的小型化提供了良好的基礎(chǔ)。
為適應(yīng)市場(chǎng)的需求,激光設(shè)備廠家將不再追求單一的激光加工功能,而是開(kāi)發(fā)集成切割、焊接、熱處理、噴涂中兩個(gè)或更多功能于一體的設(shè)備,為客戶實(shí)現(xiàn)設(shè)備價(jià)值的最大化。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起,設(shè)備智能化將是激光加工技術(shù)又一大趨勢(shì)。智能工廠將各種生產(chǎn)計(jì)劃、材料的加工數(shù)據(jù)上傳至企業(yè)云端,工程師們?cè)谵k公室內(nèi)通過(guò)遠(yuǎn)程終端遙控,發(fā)出作業(yè)指令,控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化、自動(dòng)化和信息化。
激光加工應(yīng)用市場(chǎng)
激光加工技術(shù)應(yīng)用廣泛,且在很多行業(yè)都已經(jīng)很成熟,比如航空航天、新能源鋰電、光伏太陽(yáng)能、顯示與半導(dǎo)體、PCB行業(yè)、電子信息行業(yè)、機(jī)械五金行業(yè)、家電廚衛(wèi)行業(yè)、鈑金加工行業(yè)、包裝行業(yè),以及電子煙行業(yè)等領(lǐng)域,對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境、減少材料資源消耗、降低生產(chǎn)成本等起著十分重要的作用。
我國(guó)傳統(tǒng)的制造業(yè)正面臨深度的轉(zhuǎn)型升級(jí),高附加值、高技術(shù)壁壘更的高端精密加工是其中的一個(gè)重要方向。隨著高精密加工需求的增加,相關(guān)的精密加工技術(shù)也隨著快速發(fā)展,其中激光技術(shù)在市場(chǎng)上獲得越來(lái)越多的認(rèn)可。
激光加工技術(shù)按照加工材料的尺寸大小和加工的精度要求為三個(gè)層次:以中厚板為主的大型件材料激光加工技術(shù),加工精度一般在毫米或者亞毫米級(jí);以薄板為主的精密激光加工技術(shù),其加工精度一般在十微米級(jí);以厚度在100μm以下的各種薄膜為主的激光微細(xì)加工技術(shù),其加工精度一般在十微米以下甚至亞微米級(jí)。
激光精密加工可分為四類(lèi)應(yīng)用,分別是精密切割、精密焊接、精密打孔和表面處理。在目前的技術(shù)發(fā)展與市場(chǎng)環(huán)境之下,激光切割、焊接的應(yīng)用更為普及,3C電子、新能源電池則是當(dāng)前應(yīng)用最多的領(lǐng)域。
由于以往我國(guó)半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)薄弱,激光加工芯片的研究和應(yīng)用偏少,而是首先在下游消費(fèi)電子產(chǎn)品終端組裝得到了一些應(yīng)用。未來(lái)我國(guó)的精密激光加工主要市場(chǎng)將會(huì)從一般電子零部件加工逐漸往上游材料和核心元件移動(dòng),尤其是半導(dǎo)體材料、生物醫(yī)療、高分子聚合物材料等制備。 半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)的激光應(yīng)用工藝將會(huì)越來(lái)越多被發(fā)明出來(lái),對(duì)于高精密的芯片產(chǎn)品,非接觸的光加工是最合適的方式。憑著龐大的需求量,芯片產(chǎn)業(yè)極有可能將會(huì)托起下一輪精密激光加工設(shè)備的需求熱潮。 2022年中,武漢某激光企業(yè)推出行業(yè)首款全自動(dòng)激光改質(zhì)切割設(shè)備,成功應(yīng)用于芯片領(lǐng)域的激光表面處理。該設(shè)備采用高精度飛秒激光,使用極低脈沖能量,針對(duì)半導(dǎo)體材料表面進(jìn)行微米范圍內(nèi)的激光改質(zhì)處理,從而極大改善半導(dǎo)體光電器件的性能。適用于高成本、窄溝道(≥20μm)化合物半導(dǎo)體SiC、GaAs、LiTaO3等晶圓芯片的內(nèi)部改質(zhì)切割,如硅芯片、MEMS傳感器芯片、CMOS芯片等。 我國(guó)正在攻關(guān)光刻機(jī)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù),將會(huì)帶動(dòng)光刻機(jī)涉及用到的準(zhǔn)分子激光器、極紫外激光器的需求,而此前我國(guó)在這方面幾乎空白。
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