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消费电子产品的精密加工:超快激光先进制造带来技术革命
材料来源:武汉光博会           录入时间:2019/6/12 23:20:24

随着全球消费电子产业迅速发展,消费电子产品朝着高集成化、高精密化方向升级,电子产品的内部构件也愈发小巧,对精密度、电子集成度要求越来越高,激光先进制造技术的发展为电子行业的精密加工需求带来了解决方案。以手机生产过程为例,激光加工技术已渗透到屏幕切割、摄像头镜片切割、logo打标、内部构件焊接等应用中。

在“2019激光先进制造技术行业应用研讨会”上,来自清华大学、中科院上海光机所、安扬激光等的科研与技术专家就当下激光先进制造在消费电子产品精密加工中的应用进行了深入的研讨。

1.超快激光超精细特种制造

超快激光微纳加工是一种超精细特种制造技术,可以加工特种材料,实现特殊结构和特定的光、电、机械等性能。该技术虽然可以不再依赖材料来制造工具,拓宽了被加工材料种类,而且无磨损可变形等优点。同时也存在能量投送与利用效率、激光功率与吸收波长选择、投送的空间精度、工具造型、加工效率与精度等方面的问题有待解决与提升。

清华大学孙洪波教授认为,激光制造仍以专用工具为主,宏观与微观微纳制造各司其职。未来,超快激光特种精细制造在有机柔性电子、空间光学元件与模板转写、量子芯片与纳米机器人方向具备很大的发展潜力。超快激光制造的未来发展方向将是高技术含量、高附加的产品,努力寻找行业突破口。

2.百瓦级超快光纤激光器及其应用

近年来,超快光纤激光器凭借其独特的加工效果,在消费类电子、新能源、半导体及医疗等领域广泛应用。武汉安扬激光技术有限责任公司何飞博士详细介绍了百瓦级超快光纤激光器等产品的产业化方面新进展和超快光纤激光器在微纳精细加工工业和科研领域中的应用情况,包括超快光纤激光器在柔性电路板、OLED显示屏、PCB板、手机屏幕异性切割等精细微加工领域的应用。

超快激光器市场是现有激光器领域增长最快的市场之一,预估到2020年超快激光器市场总额超过20亿美元。目前市场的主流是超快固体激光器,但是随着超快光纤激光器脉冲能量的提高,超快光纤激光器的份额会显著提高。大于150 W的高平均功率超快光纤激光器的出现,将加速超快激光器的市场拓展过程,1000 W、mJ级飞秒激光器会逐渐进入市场。另外,安扬激光年底将推出千瓦级的飞秒激光器。

3.超快激光在玻璃加工中的应用

5G技术的发展和终端需求的快速增长,推动半导体器件和封装技术发展,对玻璃加工的效率和精度提出了更高要求。而超快激光加工技术可以很好地解决上述问题,成为5G时代玻璃加工的最佳选择。

武汉华日精密激光股份有限公司邵国栋博士介绍了超快激光与玻璃相互作用的原理,并以华日超快激光器为例,介绍了其在玻璃切割、钻孔、雕刻、标记上的应用优势。

他提出,未来,超快激光技术还可在Through Glass Via工艺、直写光波导、飞秒激光刻写光栅等玻璃加工的工业前沿应用中有所作为。

华日激光将面向全球集成用户,开放超快激光器应用共建平台,呼吁大家共同开展超快激光应用研究工作,开发飞秒级超快激光的崭新未来。

4.激光精密切割在电子行业的应用

昆山允可精密工业技术有限公司副总经理李新天以实际产品和应用为例介绍了激光微加工在精密医疗器械和精密电子产品中的应用。他介绍了该公司的YC-TLM500五轴精密激光切割机与YC-EPLC6045双驱精密平面激光加工机。前者采用高性能光纤激光器,可根据精密薄壁金属等径管和异形管的设计图形进行高速高精度激光切割、钻孔等激光微细加工,也可以进行小幅面的精密平面切割。而后者是专业应用于精密平面薄壁器械的高速度、高精度激光微加工设备,可加工不锈钢、铝合金、铜合金、钨、钼、锂、镁铝合金、陶瓷等多种常见应用于电子器械领域的平面材料。

5.MKS/Spectra-Physics光谱物理激光器在电子制造领域的应用

继传统激光器之后,光纤激光器、半导体激光器、超短脉冲激光器等新型激光器的高速发展,为电子工业和汽车制造业带来新的机遇和挑战。随着激光技术的不断发展与成熟,在当下,各类激光器已广泛应用于高端制造、信息通讯、生物和医疗健康等产业。

MKS/Spectra-Physics应用和技术支持经理田志宏以脉宽为线索介绍了光谱物理的多类激光器在工业中的应用,涵盖Explorer®One™激光器产品、Talon®激光器产品、Quasar®紫外纳秒激光器、低功率紫外脉冲激光器、高功率紫外脉冲激光器、工业脉冲绿色光纤激光器等各系列产品,其应用领域包括PCB/FPC、手机屏幕异性切割、OLED显示屏以及集成电路中。

6. 超快激光在全面屏异形加工中的应用

IPhoneX开启了全面异形屏的新趋势,也促进了异形屏切割技术的不断进步与发展。大族激光显视与半导体事业部经理朱建介绍了大族自主研发的ICICLES无衍射光束技术。该技术采取独创的光学系统,可使能量均匀分布,确保切割断面品质一致;采取自动化裂片方案;LCD屏幕切割后,表面无颗粒飞溅物,高切割精度(<20 μm)、低热影响(<50 μm)等优点。该技术适用于亚镜面加工、薄玻璃切割、LCD屏钻孔、车载玻璃切割等领域。

7.陶瓷材料表面激光打印导电线路的技术及应用

陶瓷材料具有热导率高、介电常数低、机械性能强、绝缘性能好等众多优点,已逐渐发展成为新一代集成电路、半导体模块电路及功率电子模块的理想封装基材,陶瓷电路板封装技术也得到了广泛关注和迅速发展。

现有陶瓷电路板制造技术存在设备昂贵、生产周期长、基材通用性不足等缺点,限制了相关技术与器件的发展。因此,开发具有自主知识产权的陶瓷电路板制造技术与装备对提升我国在电子制造领域中的技术水平和核心竞争力具有十分重要的意义。

众成三维电子(武汉)有限公司总经理吕铭介绍了公司自主研发的激光微加工设备,以激光直写技术为基础,制备高性能陶瓷电路板为目标,开发了高精度、高效率、低成本和通用性强的激光打印导电线路的技术,为陶瓷金属化开辟了一条新的途径。

2019激光先进制造技术行业应用研讨会6月5日在武汉举行,聚焦激光先进制造技术在消费电子产品与汽车行业的应用。

本次研讨会由"中国光谷"国际光电子博览会暨论坛组委会、光电汇、华中科技大学武汉光电国家研究中心、中国激光杂志社联合举办,华中科技大学曾晓雁教授担任会议主席,共吸引200多位嘉宾及参会代表。

本次活动得到了华工激光、安扬激光、华日激光、昆山允可工业、南京拓展、飞能达激光、众成三维的赞助与支持。


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