激光加工有哪些用途?

【專家解說(shuō)】：　　激光技術(shù)與原子能、半導(dǎo)體及計(jì)算機(jī)一起，是二十世紀(jì)最負(fù)盛名的四項(xiàng)重大發(fā)明。
　　激光作為上世紀(jì)發(fā)明的新光源，它具有方向性好、亮度高、單色性好及高能量密度等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科研等方面。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從高端的光纖到常見的條形碼掃描儀，每年與激光相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的市場(chǎng)價(jià)值高達(dá)上萬(wàn)億美元。中國(guó)激光產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)加工，占據(jù)了40%以上的市場(chǎng)空間。
　　激光加工作為激光系統(tǒng)最常用的應(yīng)用，主要技術(shù)包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、激光鉆孔、微加工及光化學(xué)沉積、立體光刻、激光刻蝕等。
　　激光加工設(shè)備就是利用激光加工技術(shù)改造傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備之一，主要產(chǎn)品則包括各類激光打標(biāo)機(jī)、焊接機(jī)、切割機(jī)、劃片機(jī)、雕刻機(jī)、熱處理機(jī)、三維成型機(jī)以及毛化機(jī)等。這類產(chǎn)品已經(jīng)或正在進(jìn)入各工業(yè)領(lǐng)域。
　　具體應(yīng)用
　　一、在服裝行業(yè)的應(yīng)用
　　因?yàn)榧す饧庸すに嚲哂凶詣?dòng)化程度高、加工精確高、速度快、效率高、操作簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)，適應(yīng)了國(guó)際服裝生產(chǎn)技術(shù)潮流所以激光加工技術(shù)以及設(shè)備正在以驚人的速度在服裝行業(yè)內(nèi)得到推廣和普及。
　　1、激光切割應(yīng)用
　　激光切割過(guò)程中，不會(huì)使布料變形或起皺，激光切割尺寸精度高，激光切割形狀可隨著圖稿進(jìn)行任意更改，增加了設(shè)計(jì)的實(shí)用性和創(chuàng)造性。另外，激光切割技術(shù)是用“激光刀”代替金屬刀，激光切割任何面料，能瞬間將切口熔化并凝固，縫隙小、精確度高達(dá)到自動(dòng)“鎖邊”的功能。傳統(tǒng)工藝用刀模切割或熱加工，切口易脫絲、發(fā)黃、發(fā)硬。
　　2、激光雕刻應(yīng)用
　　激光雕刻是利用軟件技術(shù)，按設(shè)計(jì)圖稿輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)雕刻。激光雕刻是激光加工技術(shù)在服裝行業(yè)中運(yùn)用最成熟、最廣泛的技 術(shù)，能雕刻任何復(fù)雜圖形標(biāo)志，還可以進(jìn)行射穿的鏤空雕刻和表面雕刻，從而雕刻出深淺不一、質(zhì)感不同、具有層次感和過(guò)渡顏色效果的各種圖案。
　　3、激光打標(biāo)應(yīng)用
　　激光打標(biāo)具有打標(biāo)精度高、速度快、標(biāo)記清晰等特點(diǎn)。激光打標(biāo)兼容了激光切割、雕刻技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)，可以在各種材料上進(jìn)行精密加工，還可以加工尺寸小且復(fù)雜的圖案，激光標(biāo)記具有永不磨損的防偽性能。
　　激光加工在電子行業(yè)應(yīng)用
　　二、在電子工業(yè)中的應(yīng)用
　　激光加工技術(shù)屬于非接觸性加工方式，所以不產(chǎn)生機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力，特別符合電子行業(yè)的加工要求。另外，還由于激光加工技術(shù)的高效率、無(wú)污染、高精度、熱影響區(qū)小，因此在電子工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
　　1、激光劃片
　　激光劃技術(shù)是生產(chǎn)集成電路的關(guān)鍵技術(shù)，其劃線細(xì)、精度高(線寬為15-25μm，槽深5-200μm)、加工速度快(可達(dá)200mm/s)，成品率達(dá) 99.5%以上。集成電路生產(chǎn)過(guò)程中，在一塊基片上要制備上千個(gè)電路，在封裝前要把它們分割成單個(gè)管芯。傳統(tǒng)的方法是用金剛石砂輪切割，硅片表面因受機(jī)械力而產(chǎn)生輻射狀裂紋。用激光劃線技術(shù)進(jìn)行劃片，把激光束聚焦在硅片表面，產(chǎn)生高溫使材料汽化而形成溝槽。通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖重疊量可精確控制刻槽深度，使硅片很容易沿溝槽整齊斷開，也可進(jìn)行多次割劃而直接切開。由于激光被聚焦成極小的光斑，熱影響區(qū)極小，切劃50μm深的溝槽時(shí)，在溝槽邊25μm的地方溫升不會(huì)影響有源器件的性能。激光劃片是非接觸加工，硅片不會(huì)受機(jī)械力而產(chǎn)生裂紋。因此可以達(dá)到提高硅片利用率、成品率高和切割質(zhì)量好的目的。還可用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽(yáng)能電池的劃片以及硅、鍺、砷化稼和其他半導(dǎo)體襯底材料的劃片與切割。
　　2、激光微調(diào)
　　激光微調(diào)技術(shù)可對(duì)指定電阻進(jìn)行自動(dòng)精密微調(diào)，精度可達(dá)0.01%一0.002%，比傳統(tǒng)方法的精度和效率高，成本低。集成電路、傳感器中的電阻是一層電阻薄膜，制造誤差達(dá)上15一20%，只有對(duì)之進(jìn)行修正，才能提高那些高精度器件的成品率。激光可聚焦成很小的光斑，能量集中，加工時(shí)對(duì)鄰近的元件熱影響極小，不產(chǎn)生污染，又易于用計(jì)算機(jī)控制，因此可以滿足快速微調(diào)電阻使之達(dá)到精確的預(yù)定值的目的。加工時(shí)將激光束聚焦在電阻薄膜上，將物質(zhì)汽化。微調(diào)時(shí)首先對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量，把數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的修調(diào)方法指令光束定位器使激光按一定路徑切割電阻，直至阻值達(dá)到設(shè)定值，同樣可以用激光技術(shù)進(jìn)行片狀電容的電容量修正及混合集成電路的微調(diào)。優(yōu)越的定位精度，使激光微調(diào)系統(tǒng)在小型化精密線形組合信號(hào)器件方面提高了產(chǎn)量和電路功能。
　　3、激光打標(biāo)
　　激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)有雕刻和掩模成像兩種方式:掩模式打標(biāo)用激光把模版圖案成像到工件表面而燒蝕出標(biāo)記。雕刻式打標(biāo)是一種高速全功能打標(biāo)系統(tǒng)。激光束經(jīng)二維光學(xué)掃描振鏡反射后經(jīng)平場(chǎng)光學(xué)鏡頭聚焦到工件表面，在計(jì)算機(jī)控制下按設(shè)定的軌跡使材料汽化，可以打出各種文字、符號(hào)和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級(jí)，激光標(biāo)記是永久性的，不易磨損，這對(duì)產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。已大量用在給電子元器件、集成電路打商標(biāo)型號(hào)、給印刷電路板打編號(hào)等。紫外波段激光技術(shù)發(fā)展很快，由于材料在紫外波激光作用下發(fā)生電子能帶躍遷，打破或削弱分子間的結(jié)合鍵，從而實(shí)現(xiàn)剝蝕加工，加工邊緣十分齊整，因此在激光標(biāo)記技術(shù)中異軍突起，尤其受到微電子行業(yè)的重視。