紫外激光工藝到底是怎么樣的存在

近些年，激光加工應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越普及，各行各業(yè)人士也或多或少接觸過(guò)激光，在一些工業(yè)區(qū)主干道更是隨意可見(jiàn)一些代工門(mén)店，專業(yè)的金屬激光加工廠為數(shù)也不少。激光制造帶來(lái)的效率、利潤(rùn)效益以及加工質(zhì)量得到認(rèn)可，這才是激光得到更多應(yīng)用的根本原因。

對(duì)于激光的應(yīng)用，很多企業(yè)家、行業(yè)人士所能看到的范圍仍然很窄，事實(shí)上也確是如此，制約激光應(yīng)用的一大因素在于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用過(guò)于集中，目前主要應(yīng)用于鋼鐵金屬加工、消費(fèi)電子產(chǎn)品制造、表面打標(biāo)記/打碼、電池焊接等幾個(gè)領(lǐng)域。做企業(yè)首先要謀生存，其次才能求發(fā)展，所以容易做，多人做，現(xiàn)成有量的市場(chǎng)方向就集中了大部分激光設(shè)備企業(yè)，導(dǎo)致了惡性競(jìng)爭(zhēng)。很多潛力較大的行業(yè)沒(méi)有人去做、去開(kāi)發(fā)。

例如現(xiàn)在激光加工普遍集中于金屬，而布料纖維、塑料等材料沒(méi)有太多企業(yè)去做，談差異化發(fā)展還是任重道遠(yuǎn)的。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，無(wú)論是鋼板還是鋼管的激光加工，都算是一種粗加工，一般只要求切口、焊縫平滑就行了，對(duì)高精度要求少一些。而粗加工的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)是穩(wěn)步增長(zhǎng)，當(dāng)然競(jìng)爭(zhēng)也激烈。金屬激光加工，無(wú)論是切割、還是焊接，簡(jiǎn)單的單機(jī)應(yīng)用早已是拼價(jià)格的惡性競(jìng)爭(zhēng)，在薄利時(shí)代進(jìn)入洗牌是遲早的事情。未來(lái)的激光發(fā)展趨勢(shì)必然是對(duì)小的、精密部件產(chǎn)品的高精度加工要求，而且很可能很多出現(xiàn)在非金屬材料，例如塑料、玻璃、布料纖維等。

目前的工業(yè)激光應(yīng)用，大多數(shù)采用的是紅外波段的激光發(fā)生器，包括固體、CO2、光纖、半導(dǎo)體和碟片等類型。除了紅外，比較成熟的工業(yè)激光還開(kāi)發(fā)出了綠光、紫外光，藍(lán)色激光還在探索實(shí)踐。毋庸置疑紅外激光是目前最成熟、使用最廣泛的，同時(shí)也是最實(shí)惠的一種，綠光和紫外光的潛力較大，目前看來(lái)尚未充分挖掘，特別紫外激光的應(yīng)用，市場(chǎng)潛力是巨大的。

紫外激光器屬于355nm波段，采用三階腔內(nèi)倍頻技術(shù)，同紅外激光比較，355紫外光具有聚焦光斑極小，能在很大程度上降低材料的機(jī)械變形，且加工熱影響區(qū)較小等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)精細(xì)加工的優(yōu)先選擇，主要用于超精細(xì)打標(biāo)、雕刻和微切割，特別適合用于食品、醫(yī)藥包裝材料打標(biāo)、電路板打微孔、玻璃材料打標(biāo)/劃割，及對(duì)硅片晶圓進(jìn)行復(fù)雜的微切割等應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)高端精細(xì)加工，當(dāng)前使用納秒紫外激光比超短脈沖激光有著更高的性價(jià)比，因此過(guò)去三年紫外激光憑借良好的加工效果得到快速推廣應(yīng)用。2018年國(guó)內(nèi)紫外激光器出貨使用突破了一萬(wàn)臺(tái)。

紫外激光打標(biāo)

紫外激光的工業(yè)應(yīng)用，從較早的1-5瓦發(fā)展到現(xiàn)在3-20瓦為主，最多的應(yīng)用是在標(biāo)記上面。在紙盒包裝、線纜外殼、有色塑料、聚合物、半導(dǎo)體材料等的打標(biāo)，紫外激光做出來(lái)的效果是較好的，圖案、紋路較為清晰。

早在多年前，加拿大的龐巴迪公司輕軌使用的線纜，均用上了高速紫外激光標(biāo)記、測(cè)量系統(tǒng)。

隨著國(guó)家對(duì)醫(yī)療產(chǎn)品藥品加強(qiáng)監(jiān)督，近幾年國(guó)內(nèi)一些藥廠紛紛采用上了激光打標(biāo)，主要是對(duì)紙裝外殼和瓶裝外殼的產(chǎn)地日期進(jìn)行標(biāo)示。電路板的打標(biāo)也受到越來(lái)越多廠家重視，主要是logo和二維碼，一方面是防止仿冒偽劣產(chǎn)品，另一方面是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的流通追溯。

激光加工里面，打標(biāo)打碼是發(fā)展得最成熟的工藝，無(wú)論什么材料要打出圖案容易，但是要打出所需要的效果，仍然有些學(xué)問(wèn)，而且有些還是不容易實(shí)現(xiàn)。比如在白家電上，遙控器和家電外殼要做出彩色圖案，比如空調(diào)、冰箱，要打灰色和黑色，都是容易實(shí)現(xiàn)，然而家電的廠家以及終端消費(fèi)者更青睞于彩色，顯得更有活力，家居色調(diào)更豐富。激光打彩色其實(shí)就是激光能量在與材料作用過(guò)程中的氧化作用形成了顏色變化，這個(gè)在金屬片上可以實(shí)現(xiàn)，在塑料件上顯得更為困難，而且其激光能量的變化會(huì)影響彩色效果的穩(wěn)定性。據(jù)了解在格力電器、TCL電子產(chǎn)品上均有這類需求，但是要實(shí)現(xiàn)有較大的難度。在個(gè)人用的電子產(chǎn)品，更多的是使用有色塑料甚至是混色塑料，比如耳機(jī)、手機(jī)外殼、手提電腦外殼以及穿戴手環(huán)等，對(duì)激光打標(biāo)又提出了新的要求，紅外激光的熱影響還是偏大，塑料件的激光應(yīng)用以紫外激光最為合適，因此一旦一些工藝方案解決了，紫外激光的需求是非?？捎^的。

激光的宏加工發(fā)展迅速，而精細(xì)加工應(yīng)用似乎長(zhǎng)期受到“冷落”，一個(gè)重要原因是精密激光設(shè)備門(mén)檻較高、采購(gòu)成本昂貴，另一方面是激光精細(xì)加工需求端沒(méi)有明顯放大。紫外激光切割機(jī)以其良好的性價(jià)比快速切入精密切割應(yīng)用，成為了精細(xì)加工的一個(gè)理想選擇，未來(lái)超短脈沖級(jí)的紫外激光切割的出現(xiàn)也是必然的。

紫外激光微切割目前主要使用在FPC軟性電路板、陶瓷和晶圓等材料，包括鉆孔、劃線，國(guó)產(chǎn)的設(shè)備目前以10-30瓦的為主，未來(lái)30瓦以上的高功率紫外激光應(yīng)用會(huì)逐漸增加。相比較于傳統(tǒng)工藝，紫外激光加工的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需開(kāi)模，生產(chǎn)周期短、無(wú)毛刺、無(wú)應(yīng)力變形、無(wú)溢膠、無(wú)燒焦、是一種可靠的加工手段，是目前精細(xì)加工的一種主流加工工具。

紫外激光切割還用于一些陶瓷材料、光伏硅片、樹(shù)脂、高分子材料的加工，特別是一些電子元件追求小型化，加工精度要求更高，紫外激光切割將會(huì)迎來(lái)更多機(jī)遇。