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)越來越普及，各行各業(yè)人士也或多或少接觸過激光，在一些工業(yè)區(qū)主干道更是隨意可見一些代工門店，專業(yè)的金屬激光加工廠為數(shù)也不少。激光制造帶來的效率、利潤效益以及加工質(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)用過于集中，目前主要應(yīng)用于鋼鐵金屬加工、消費電子產(chǎn)品制造、表面打標(biāo)記/打碼、電池焊接等幾個領(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)成有量的市場方向就集中了大部分激光設(shè)備企業(yè)，導(dǎo)致了惡性競爭。很多潛力較大的行業(yè)沒有人去做、去開發(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)格來說，無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，對高精度要求少一些。而粗加工的市場開發(fā)是穩(wěn)步增長，當(dāng)然競爭也激烈。金屬激光加工，無論是切割、還是焊接，簡單的單機應(yīng)用早已是拼價格的惡性競爭，在薄利時代進入洗牌是遲早的事情。未來的激光發(fā)展趨勢必然是對小的、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)激光還開發(fā)出了綠光、紫外光，藍(lán)色激光還在探索實踐。毋庸置疑紅外激光是目前最成熟、使用最廣泛的，同時也是最實惠的一種，綠光和紫外光的潛力較大，目前看來尚未充分挖掘，特別紫外激光的應(yīng)用，市場潛力是巨大的。

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械變形，且加工熱影響區(qū)較小等優(yōu)點，是實現(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，及對硅片晶圓進行復(fù)雜的微切割等應(yīng)用。

實現(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比，因此過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年國內(nèi)紫外激光器出貨使用突破了一萬臺。

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、測量系統(tǒng)。

隨著國家對醫(yī)療產(chǎn)品藥品加強監(jiān)督，近幾年國內(nèi)一些藥廠紛紛采用上了激光打標(biāo)，主要是對紙裝外殼和瓶裝外殼的產(chǎn)地日期進行標(biāo)示。電路板的打標(biāo)也受到越來越多廠家重視，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，而且有些還是不容易實現(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，都是容易實現(xiàn)，然而家電的廠家以及終端消費者更青睞于彩色，顯得更有活力，家居色調(diào)更豐富。激光打彩色其實就是激光能量在與材料作用過程中的氧化作用形成了顏色變化，這個在金屬片上可以實現(xiàn)，在塑料件上顯得更為困難，而且其激光能量的變化會影響彩色效果的穩(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，但是要實現(xiàn)有較大的難度。在個人用的電子產(chǎn)品，更多的是使用有色塑料甚至是混色塑料，比如耳機、手機外殼、手提電腦外殼以及穿戴手環(huán)等，對激光打標(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常可觀的。

激光的宏加工發(fā)展迅速，而精細(xì)加工應(yīng)用似乎長期受到“冷落”，一個重要原因是精密激光設(shè)備門檻較高、采購成本昂貴，另一方面是激光精細(xì)加工需求端沒有明顯放大。紫外激光切割機以其良好的性價比快速切入精密切割應(yīng)用，成為了精細(xì)加工的一個理想選擇，未來超短脈沖級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，國產(chǎn)的設(shè)備目前以10-30瓦的為主，未來30瓦以上的高功率紫外激光應(yīng)用會逐漸增加。相比較于傳統(tǒng)工藝，紫外激光加工的優(yōu)勢在于無需開模，生產(chǎn)周期短、無毛刺、無應(yīng)力變形、無溢膠、無燒焦、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，紫外激光切割將會迎來更多機遇。