355nm紫外納秒激光器的“冷”與“熱”
激光加工技術(shù)近年來取得了快速的發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋了汽車制造、航空航天、集成電路、消費(fèi)電子、顯示面板、醫(yī)療衛(wèi)生、動力能源,以及其它新興產(chǎn)業(yè)。憑借高加工效率、低能耗及高度靈活性,無論是宏觀的加工,還是更加細(xì)微的精細(xì)微加工領(lǐng)域,激光加工呈現(xiàn)逐漸替代傳統(tǒng)的加工工藝的趨勢。
在激光精細(xì)微加工領(lǐng)域,355nm紫外納秒激光器具有的短波長、短脈沖、光束質(zhì)量高、體積小、效率高、“冷”加工等優(yōu)點(diǎn),是對熱敏感、薄硬脆材料進(jìn)行打標(biāo)、鉆孔、切割、劃片等激光加工的理想可靠光源,而且為了滿足微細(xì)加工日益嚴(yán)苛的精度要求,尤其在我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級關(guān)鍵時期的背景下,355nm紫外納秒固體激光器成為當(dāng)前引人注目的激光器之一。
355nm紫外納秒激光器的“冷”
在材料加工中,可見光和紅外光激光主要通過聚焦到焦點(diǎn)進(jìn)行局部集中加熱,使物質(zhì)融化或氣化方式進(jìn)行加工,這是一種熱處理過程,寬泛的熱影響區(qū)容易影響激光加工的質(zhì)量,比如在切割或者鉆孔的邊緣產(chǎn)生熔融物、碳化等現(xiàn)象,所以整體精度不高,邊緣不齊整,甚至需要二次加工成型。
而355nm紫外光的單光子能量高,約為3.5eV,而C-C鍵和C-N鍵的化學(xué)鍵鍵能分別約為3.4eV和3.17eV,因此作用在含有C-C鍵和C-N鍵的材料上可能直接打斷分子鍵,使之從材料表面脫離,這樣的工作方式不會產(chǎn)生高的熱量,熱影響程度非常低,很大程度上降低材料的機(jī)械變形且加工熱影響小,避免了長波長激光加工引起的熱致缺陷和不足,加之大部分材料對355nm紫外光的吸收率普遍較高,因此采用355nm紫外激光加工也可稱為“冷加工”,這對熱效應(yīng)非常敏感的材料,如碳聚合物、ITO薄膜、玻璃、藍(lán)寶石、硅片等材料進(jìn)行精細(xì)微加工時具有重要的意義。
355nm紫外納秒激光器的“熱”
“冷”加工的特性讓355nm紫外納秒激光器在微加工領(lǐng)域如魚得水。在激光打標(biāo)應(yīng)用中,355nm紫外光的光束質(zhì)量好,聚焦光斑極小,可達(dá)10-20um,能實(shí)現(xiàn)超精細(xì)標(biāo)記,清晰牢固,優(yōu)于一般油墨噴碼且無污染,還能保持優(yōu)良的定位精度。標(biāo)記的圖文信息對比度更高,分辨率高,邊緣光滑齊整。

隨著激光技術(shù)的不斷突破,以及市面上的工業(yè)應(yīng)用對于激光加工效率和要求的不斷提高,355nm紫外納秒激光器的功率不斷提高,從3W、5 W,到10 W、15 W,再到20W、30 W不斷延伸,更高的功率意味著更高的加工效率,采用355nm紫外納秒激光器進(jìn)行高精度切割、鉆孔、刻蝕應(yīng)用越來越廣泛,如FPC柔性線路板切割、硅晶圓片微孔、盲孔加工、LCD液晶玻璃切割、玻璃器具表面打孔、以及太陽電池板的刻蝕等,是名副其實(shí)的多面手。隨著5G產(chǎn)業(yè)、太陽電池、鋰電池、面板顯示等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,更高功率、更高重頻的355nm紫外納秒激光器市場的需求將得到快速增長。

正向的市場反饋源源不斷,355nm紫外納秒激光器出貨量表現(xiàn)亮眼,有研究報(bào)告顯示2019年我國紫外激光器出貨量19000臺,其中,納秒紫外激光器出貨量17465臺,占比92%。為了適應(yīng)工業(yè)加工精度要求的提高,納飛光電研發(fā)設(shè)計(jì)的355nm紫外納秒激光器穩(wěn)定性高,結(jié)構(gòu)緊湊,光束質(zhì)量高(M2<1.2),具有多種功率可選,能夠滿足絕大多數(shù)工業(yè)精密加工要求。