激光加工技術發展趨勢
激光加工技術發展也是一個漫長與艱辛的過程,需要社會各方面的努力,未來激光加工技術會往以下幾個方面發展。
激光器一直作為激光加工技術的核心部件,其大小將決定整個設備的大小。前期由于微電子技術和光學技術的限制,激光器體積比較龐大,占地也較大。隨著激光器新技術(如光纖技術、紫外技術等)的不斷進步和發展,一批具有轉換效率高、工作穩定性好、光束質量好、體積小的激光器被開發出來,從而為激光設備的小型化提供了良好的基礎。
為適應市場的需求,激光設備廠家將不再追求單一的激光加工功能,而是開發集成切割、焊接、熱處理、噴涂中兩個或更多功能于一體的設備,為客戶實現設備價值的最大化。
隨著互聯網技術的興起,設備智能化將是激光加工技術又一大趨勢。智能工廠將各種生產計劃、材料的加工數據上傳至企業云端,工程師們在辦公室內通過遠程終端遙控,發出作業指令,控制設備運行狀態,實現產品生產過程的數字化、自動化和信息化。
激光加工應用市場
激光加工技術應用廣泛,且在很多行業都已經很成熟,比如航空航天、新能源鋰電、光伏太陽能、顯示與半導體、PCB行業、電子信息行業、機械五金行業、家電廚衛行業、鈑金加工行業、包裝行業,以及電子煙行業等領域,對于提高勞動生產率、提高產品質量、實現自動化生產、保護環境、減少材料資源消耗、降低生產成本等起著十分重要的作用。
我國傳統的制造業正面臨深度的轉型升級,高附加值、高技術壁壘更的高端精密加工是其中的一個重要方向。隨著高精密加工需求的增加,相關的精密加工技術也隨著快速發展,其中激光技術在市場上獲得越來越多的認可。
激光加工技術按照加工材料的尺寸大小和加工的精度要求為三個層次:以中厚板為主的大型件材料激光加工技術,加工精度一般在毫米或者亞毫米級;以薄板為主的精密激光加工技術,其加工精度一般在十微米級;以厚度在100μm以下的各種薄膜為主的激光微細加工技術,其加工精度一般在十微米以下甚至亞微米級。
激光精密加工可分為四類應用,分別是精密切割、精密焊接、精密打孔和表面處理。在目前的技術發展與市場環境之下,激光切割、焊接的應用更為普及,3C電子、新能源電池則是當前應用最多的領域。
由于以往我國半導體芯片產業薄弱,激光加工芯片的研究和應用偏少,而是首先在下游消費電子產品終端組裝得到了一些應用。未來我國的精密激光加工主要市場將會從一般電子零部件加工逐漸往上游材料和核心元件移動,尤其是半導體材料、生物醫療、高分子聚合物材料等制備。 半導體芯片產業的激光應用工藝將會越來越多被發明出來,對于高精密的芯片產品,非接觸的光加工是最合適的方式。憑著龐大的需求量,芯片產業極有可能將會托起下一輪精密激光加工設備的需求熱潮。 2022年中,武漢某激光企業推出行業首款全自動激光改質切割設備,成功應用于芯片領域的激光表面處理。該設備采用高精度飛秒激光,使用極低脈沖能量,針對半導體材料表面進行微米范圍內的激光改質處理,從而極大改善半導體光電器件的性能。適用于高成本、窄溝道(≥20μm)化合物半導體SiC、GaAs、LiTaO3等晶圓芯片的內部改質切割,如硅芯片、MEMS傳感器芯片、CMOS芯片等。 我國正在攻關光刻機設備關鍵技術,將會帶動光刻機涉及用到的準分子激光器、極紫外激光器的需求,而此前我國在這方面幾乎空白。
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