激光加工

激光加工是激光系統(tǒng)最常用的應用。根據激光束與材料相互作用的機理，大體可將激光加工分為激光熱加工和光化學反應加工兩類。激光熱加工是指利用激光束投射到材料表面產生的熱效應來完成加工過程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標、激光鉆孔和微加工等；光化學反應加工是指激光束照射到物體，借助高密度高能光子引發(fā)或控制光化學反應的加工過程。包括光化學沉積、立體光刻、激光刻蝕等。

由于激光具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性四大特性，因此就給激光加工帶來一些其它加工方法所不具備的特性。由于它是無接觸加工，對工件無直接沖擊，因此無機械變形；激光加工過程中無"刀具"磨損，無"切削力"作用于工件；激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小。因此，其熱影響的區(qū)小工件熱變形小后續(xù)加工最??；由于激光束易于導向、聚焦、實現(xiàn)方向變換，極易與數控系統(tǒng)配合、對復雜工件進行加工因此它是一種極為靈活的加工方法；生產效率高，加工質量穩(wěn)定可靠，經濟效益和社會效益好。

 激光加工作為先進制造技術已廣泛應用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機械制造等國民經濟重要部門，對提高產品質量、勞動生產率、自動化、無污染、減少材料消耗等起到愈來愈重要的作用。

激光加工優(yōu)點

①激光功率密度大，工件吸收激光后溫度迅速升高而熔化或汽化，即使熔點高、硬度大和質脆的材料(如陶瓷、金剛石等)也可用激光加工；

②激光頭與工件不接觸，不存在加工工具磨損問題；

③工件不受應力，不易污染；

④可以對運動的工件或密封在玻璃殼內的材料加工；

⑤激光束的發(fā)散角可小于1毫弧，光斑直徑可小到微米量級,作用時間可以短到納秒和皮秒,同時,大功率激光器的連續(xù)輸出功率又可達千瓦至十千瓦量級，因而激光既適于精密微細加工,又適于大型材料加工；

⑥激光束容易控制,易于與精密機械、精密測量技術和電子計算機相結合，實現(xiàn)加工的高度自動化和達到很高的加工精度；⑦在惡劣環(huán)境或其他人難以接近的地方，可用機器人進行激光加工。
 

激光切割

激光切割技術廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質量。激光切割是應用激光聚焦后產生的高功率密度能量來實現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的板材加工方法相比 , 激光切割其具有高的切割質量、高的切割速度、高的柔性(可隨意切割任意形狀)、廣泛的材料適應性等優(yōu)點。

激光焊接

激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一，焊接過程屬熱傳導型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其獨特的優(yōu)點，已成功地應用于微、小型零件焊接中。與其它焊接技術比較，激光焊接的主要優(yōu)點是：激光焊接速度快、深度大、變形小。能在室溫或特殊的條件下進行焊接，焊接設備裝置簡單。

激光鉆孔　

隨著電子產品朝著便攜式、小型化的方向發(fā)展，對電路板小型化提出了越來越高的需求，提高電路板小型化水平的關鍵就是越來越窄的線寬和不同層面線路之間越來越小的微型過孔和盲孔。傳統(tǒng)的機械鉆孔最小的尺寸僅為100μm，這顯然已不能滿足要求，代而取之的是一種新型的激光微型過孔加工方式。目前用CO2激光器加工在工業(yè)上可獲得過孔直徑達到在30-40μm的小孔或用UV激光加工10μm左右的小孔。目前在世界范圍內激光在電路板微孔制作和電路板直接成型方面的研究成為激光加工應用的熱點，利用激光制作微孔及電路板直接成型與其它加工方法相比其優(yōu)越性更為突出，具有極大的商業(yè)價值。

 激光加工在服裝行業(yè)具體應用：

因為激光加工工藝具有自動化程度高、加工精確高、速度快、效率高、操作簡單方便等特點，適應了國際服裝生產技術潮流所以激光加工技術以及設備正在以驚人的速度在服裝行業(yè)內得到推廣和普及。

一、激光切割應用：

激光切割過程中，不會使布料變形或起皺，激光切割尺寸精度高，激光切割形狀可隨著圖稿進行任意更改，增加了設計的實用性和創(chuàng)造性。另外，激光切割技術是用“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、精確度高達到自動“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。

二、激光雕刻應用：
 

激光雕刻是利用軟件技術，按設計圖稿輸入數據進行自動雕刻。激光雕刻是激光加工技術在服裝行業(yè)中運用最成熟、最廣泛的技 術，能雕刻任何復雜圖形標志，還可以進行射穿的鏤空雕刻和表面雕刻，從而雕刻出深淺不一、質感不同、具有層次感和過渡顏色效果的各種圖案。

三、激光打標應用：

激光打標具有打標精度高、速度快、標記清晰等特點。激光打標兼容了激光切割、雕刻技術的各種優(yōu)點，可以在各種材料上進行精密加工，還可以加工尺寸小且復雜的圖案，激光標記具有永不磨損的防偽性能。

激光加工技術在電子工業(yè)中的應用

激光加工技術屬于非接觸性加工方式，所以不產生機械擠壓或機械應力，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的高效率、無污染、高精度、熱影響區(qū)小，因此在電子工業(yè)中得到廣泛應用。

1.激光劃片

激光劃技術是生產集成電路的關鍵技術，其劃線細、精度高(線寬為15-25μm，槽深5-200μm)、加工速度快(可達200mm/s)，成品率達 99.5%以上。集成電路生產過程中，在一塊基片上要制備上千個電路，在封裝前要把它們分割成單個管芯。傳統(tǒng)的方法是用金剛石砂輪切割，硅片表面因受機械力而產生輻射狀裂紋。用激光劃線技術進行劃片，把激光束聚焦在硅片表面，產生高溫使材料汽化而形成溝槽。通過調節(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，在溝槽邊25μm的地方溫升不會影響有源器件的性能。激光劃片是非接觸加工，硅片不會受機械力而產生裂紋。因此可以達到提高硅片利用率、成品率高和切割質量好的目的。還可用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池的劃片以及硅、鍺、砷化稼和其他半導體襯底材料的劃片與切割。

 2.激光微調

激光微調技術可對指定電阻進行自動精密微調，精度可達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，制造誤差達上15一20%，只有對之進行修正，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，加工時對鄰近的元件熱影響極小，不產生污染，又易于用計算機控制，因此可以滿足快速微調電阻使之達到精確的預定值的目的。加工時將激光束聚焦在電阻薄膜上，將物質汽化。微調時首先對電阻進行測量，把數據傳送給計算機，計算機根據預先設計好的修調方法指令光束定位器使激光按一定路徑切割電阻，直至阻值達到設定值，同樣可以用激光技術進行片狀電容的電容量修正及混合集成電路的微調。優(yōu)越的定位精度，使激光微調系統(tǒng)在小型化精密線形組合信號器件方面提高了產量和電路功能。

3.激光打標

激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學反應，從而留下永久性標記的一種打標方法。激光打標有雕刻和掩模成像兩種方式:掩模式打標用激光把模版圖案成像到工件表面而燒蝕出標記。雕刻式打標是一種高速全功能打標系統(tǒng)。激光束經二維光學掃描振鏡反射后經平場光學鏡頭聚焦到工件表面，在計算機控制下按設定的軌跡使材料汽化，可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級，激光標記是永久性的，不易磨損，這對產品的防偽有特殊的意義。已大量用在給電子元器件、集成電路打商標型號、給印刷電路板打編號等。近年來紫外波段激光技術發(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合鍵，從而實現(xiàn)剝蝕加工，加工邊緣十分齊整，因此在激光標記技術中異軍突起，尤其受到微電子行業(yè)的重視。