精密加工趨勢化已是必然

精密機(jī)械加工，是用加工機(jī)械對工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過程。精密機(jī)械加工一般應(yīng)用于復(fù)雜零件的生產(chǎn)和制成品的整裝，主要應(yīng)用領(lǐng)域有汽車、消費電子、航空、醫(yī)療等行業(yè)。

隨著自動化、智能化時代的產(chǎn)業(yè)升級，精密加工的要求也越來越高，逐漸朝著更高的精度，更高的效率而發(fā)展?，F(xiàn)階段的許多精密加工技術(shù)都已經(jīng)是以納米為單位的，但仍然朝著突破界限往深亞微米方向發(fā)展。據(jù)相關(guān)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2018年全球精密機(jī)械加工市場規(guī)模為2160億美元，同比增長1.9%。

精密加工趨勢化發(fā)展已成必然，激光技術(shù)在其中具有絕對重要的優(yōu)勢。

隨著消費電子、新型顯示、生物醫(yī)療、3D打印、高端裝備等新應(yīng)用的發(fā)展，激光制造從宏觀加工向精密加工、超精密加工發(fā)展已成為必然發(fā)展趨勢。在傳統(tǒng)的宏觀加工和精密加工并存的階段，超快激光已經(jīng)成為精密加工的重要方向！

超快激光技術(shù)在精密加工中的優(yōu)勢

超快激光是精密加工領(lǐng)域新一代主流技術(shù)：超快激光器是指輸出激光的脈沖寬度在皮秒（10-12秒）級別、或小于皮秒級別的脈沖激光器，根據(jù)輸出激光的脈寬不同，超快激光器又可分為皮秒激光器、飛秒激光器、阿秒激光器等。作為一種新興的材料加工技術(shù)手段，超快激光是能量激光領(lǐng)域最重要的技術(shù)方向之一，在加工方面有著顯著優(yōu)勢。

首先，我們來了解一下激光精密加工技術(shù)的優(yōu)勢

激光精密加工的優(yōu)勢

(1)加工的對象范圍廣,幾乎所有的金屬材料和非金屬材料如鋼材、耐熱合金、陶瓷、寶石、玻璃、硬質(zhì)合金及復(fù)合材料都可以加工。

(2)加工精度高,在一般情況下均優(yōu)于其他傳統(tǒng)的加工方法,如電火花加工、電子束加工等。

(3)屬于非接觸加工,無工具磨損,熱影響區(qū)和變形很小,因而能加工十分微小的零部件。而且激光束能量可控制,移動速度可調(diào)。

(4)自動化程度高,可以用計算機(jī)進(jìn)行控制,加工速度快,工效高,可很方便地進(jìn)行任何復(fù)雜形狀的加工。

(5)大部分激光器可與光導(dǎo)纖維系統(tǒng)組合使,具有革新性的纖維傳送系統(tǒng)與激光器結(jié)合大大增加了激光加工系統(tǒng)的方便性與靈活性,這種組合系統(tǒng)對于工業(yè)上的多工作臺同時加工及機(jī)器人或機(jī)械手操縱非常理想。

超快激光作為激光行業(yè)增長最快的細(xì)分領(lǐng)域之一，其應(yīng)用場景不斷落地，市場快速增長，廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療生物、航空航天、消費電子、照明顯示、能源環(huán)境、精密機(jī)械等行業(yè)。

應(yīng)用場景

超快激光的應(yīng)用前景巨大,可用于智能手機(jī)觸摸屏切割、薄膜刻蝕、太陽能電池晶圓劃片、電路板微鉆孔等，以及在微納結(jié)構(gòu)、生物科研、醫(yī)療器具等等，一些應(yīng)用已經(jīng)在生產(chǎn)中大顯神通，新的應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，將持續(xù)提升微納與精密加工制造技術(shù)的新高度。

1、超快激光在消費電子的應(yīng)用（電路板、柔性薄膜、玻璃、藍(lán)寶石、平板顯示器等）

2、超快激光在特殊材料的應(yīng)用（陶瓷、半導(dǎo)體、光敏聚合物、易脆材料、特殊金屬等）

3、超快激光在生命科學(xué)的應(yīng)用（心血管支架、精細(xì)手術(shù)刀、光刀手術(shù)等）

在消費電子領(lǐng)域

全球消費電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，消費電子產(chǎn)品朝著高集成化、高精密化方向升級，其產(chǎn)品內(nèi)構(gòu)件越來越小巧，精密度、電子集成度越來越高。在產(chǎn)品研發(fā)中，更輕、更薄、更便攜是設(shè)計師的追求目標(biāo)，由此帶來了新材料、新工藝的不斷進(jìn)步。消費電子行業(yè)中廣泛應(yīng)用的柔性材料、硬脆透明材料等，使加工變得日益高、精、尖、難。而超快激光技術(shù)的發(fā)展為消費電子行業(yè)的精密加工帶來了更好的解決方案。

1、超快激光超精細(xì)特種制造：超快激光微納加工是一種超精細(xì)特種制造技術(shù)，可以加工特種材料，實現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)和特定的光、電、機(jī)械等性能。該技術(shù)雖然可以不再依賴材料來制造工具，拓寬了被加工材料種類，而且無磨損可變形等優(yōu)點。

2、百瓦級超快光纖激光器及其應(yīng)用：近年來，超快光纖激光器憑借其獨特的加工效果，在消費類電子、新能源、半導(dǎo)體及醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。包括超快光纖激光器在柔性電路板、OLED顯示屏、PCB板、手機(jī)屏幕異性切割等精細(xì)微加工領(lǐng)域的應(yīng)用。

3、超快激光在玻璃加工中的應(yīng)用：5G技術(shù)的發(fā)展和終端需求的快速增長，推動半導(dǎo)體器件和封裝技術(shù)發(fā)展，對玻璃加工的效率和精度提出了更高的要求。而超快激光加工技術(shù)可以很好地解決上述問題，成為5G玻璃加工的優(yōu)質(zhì)選擇。

4、激光精密切割在電子行業(yè)的應(yīng)用：高性能光纖激光器，可根據(jù)精密薄壁金屬管和異形管的設(shè)計圖形進(jìn)行高速高精度激光切割、鉆孔等激光微細(xì)加工，也可以進(jìn)行小幅面的精密平面切割。而后者是專業(yè)應(yīng)用于精密平面薄壁器械的高速度、高精度激光微加工設(shè)備，可加工不銹鋼、鋁合金、鎢、鉬、鋰、鎂鋁合金、陶瓷等多種常見應(yīng)用于電子器械領(lǐng)域的平面材料。

5、超快激光在全面屏異形加工中的應(yīng)用：IPhonex開啟了全面異形屏的新趨勢，也促進(jìn)了異形屏切割技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展。

6、陶瓷材料表面激光打印導(dǎo)電線路的技術(shù)及應(yīng)用：陶瓷材料具有熱導(dǎo)率高、介電常數(shù)低、機(jī)械性能強(qiáng)、絕緣性能好等眾多優(yōu)點，已發(fā)展成為新一代集成電路、半導(dǎo)體模塊電路及功率電子模塊的理想封裝基材，陶瓷電路板封裝技術(shù)也得到了廣泛關(guān)注和迅速發(fā)展！

在特殊材料的應(yīng)用

在非金屬加工領(lǐng)域，薄脆性材料的激光加工備受關(guān)注。隨著智能手機(jī)、LED照明、平板電腦、以及可穿戴設(shè)備等消費電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展迭代，玻璃、藍(lán)寶石和陶瓷等材料，憑借著自身具備的獨特優(yōu)質(zhì)屬性而獲得了廣泛應(yīng)用，比如堅硬的鋼化玻璃用作于智能手機(jī)的顯示屏；堅硬且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的陶瓷用于制作電子零部件襯底和絕緣材料；堅硬耐劃的藍(lán)寶石用于LED襯底、手機(jī)攝像頭保護(hù)玻璃、智能手機(jī)顯示屏、智能手表的蓋板玻璃等。

玻璃、陶瓷、藍(lán)寶石等薄脆性非金屬材料的精密加工，通常使用超快激光。超快激光脈沖持續(xù)時間極短，在納秒、皮秒甚至是飛秒級別，將適度的激光能量作用在材料表面，通過打斷材料的化學(xué)鍵而實現(xiàn)材料去除目的，在這個過程中，激光能量還來不及向加工范圍周圍傳遞，加工過程便已結(jié)束，因此產(chǎn)生的熱量幾乎可以忽略不計，材料不會產(chǎn)生熱損傷。隨著這些脆性材料在LED、智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越多，致力于這類脆性材料加工的激光器、激光系統(tǒng)及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)也不斷增多，他們的努力也促進(jìn)了激光技術(shù)在脆性材料加工領(lǐng)域不斷突破。

綜述

近年來，超快激光技術(shù)發(fā)展極為迅速，其平均功率不斷提高，脈沖寬度范圍不斷拓展，重復(fù)頻率和加工效率大大增加，已經(jīng)從實驗室的嬌貴儀器逐漸成為實用可靠的工業(yè)級產(chǎn)品。超快激光技術(shù)與創(chuàng)新應(yīng)用研究代表當(dāng)今激光前沿技術(shù)的發(fā)展方向。

超快激光應(yīng)用前景巨大，可用于智能手機(jī)觸摸屏切割、薄膜刻蝕、太陽能電池晶圓劃片、電路板微鉆孔等，以及在微納結(jié)構(gòu)、生物科研、醫(yī)療器具等等，一些應(yīng)用已經(jīng)在生產(chǎn)中大顯神通，新的應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，將持續(xù)提升微納與精密加工制造技術(shù)的新高度。

隨著超快激光器的生產(chǎn)工藝逐漸成熟，成本逐漸下降，未來有望廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療生物、航空航天、消費電子、照明顯示、能源環(huán)境、精密機(jī)械等下游行業(yè)。

LFWC觀點：

中國是超快激光器最大的應(yīng)用市場：超快激光高精度的特點，尤其適用于3C產(chǎn)品的制造，而中國是全球最大的3C產(chǎn)品的生產(chǎn)基地，每年全球超過90%的智能手機(jī)和筆記本電腦在中國生產(chǎn)，集成電路、面板的高端產(chǎn)能近年來也正大規(guī)模向國內(nèi)轉(zhuǎn)移，帶來了智能制造、精密制造的巨大應(yīng)用市場。

目前，消費電子產(chǎn)品正朝著高精密化、高輕薄化、高集成化方向升級，薄膜材料、硬脆透明材料和特殊薄金屬材料等新型材料逐漸得到大規(guī)模應(yīng)用。作為一種非接觸式工藝的激光加工技術(shù)，憑借高效率、高精度、熱效應(yīng)小和空間選擇性等獨一無二的優(yōu)勢，是上述新型材料加工的理想工藝手段。隨著技術(shù)的逐漸成熟和成本不斷下降，超快激光市場有望在未來幾年迎來爆發(fā)。