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当激光相遇消费电子: 助推制造业转向高端精密加工

2018-07-11 新闻摘自:广东省激光行业协会
  从服务机器人到智能硬件,从智能出行到自动驾驶,从人脸识别到无人商店,这些前沿科技产品汇聚一堂,共同铸就了制造业的深化改革。在中国制造不断深化的背景下,如今,传统的制造业正面临深度转型和升级。其中的一个重要战略便是转向附加价值和技术壁垒更高的高端精密加工。

  那么,如何才能实现高端精密加工?如果你用过"最快的刀"、"最准的尺"、"最亮的光",就一定能猜到,是的,激光。




  激光技术自问世以来,取得了飞跃的发展,其应用几乎涵盖所有工业领域,除轻工业、汽车、航空航天、动力及能源行业外,正逐步向精细、微细加工领域拓展,有力推动了电子制造、集成电路、通讯、机械微加工、医疗、牙科、美容仪器设备及新兴应用的发展。

    即便在全球经济低迷时期,激光市场依然表现良好,包括固体激光器、超快激光器等在内的激光技术在精密加工、微加工领域呈现持续增长。

    2017年全球各类激光器销售额近 120 亿美元(数据来源:Laser Manufacture News),其中光纤激光器占全球激光器市场份额的51%以上。据不完全统计:2017年中国光纤激光器出货量在10万台以上,紫外激光器装机量在9000台左右。

    从市场格局来看,国产品牌占小功率光纤激光器市场份额占比达70%以上,自主品牌出货量超越国外品牌;中功率方面国产与进口品牌各占半壁江山;高功率仍以国外进口品牌为主。2017年激光切割机市场出货量超过1.5万台,其中国产接近1.3万台,板材加工和3C消费电子领域激光加工市场贡献率较大。

高精密加工技术推动激光器市场发展


    随着科技的不断进步,全球创新型电子消费产品日新月异,它们不仅外观炫目多彩,并内置了各种复杂精密的集成技术。因而,电子行业的瞬息万变也给激光制造业带来了巨大的机遇和挑战。

    资料显示,以"冷加工"技术为代表的高精密加工技术正在中国得到飞速发展,大大促进了固体激光器、超快激光器在精细微加工领域如消费电子用芯片、高分子材料、软硬电路板切割领域;精细打标如高分子材料和透明材料打标、特种金属表面处理和3D打印领域的应用。

    例如,手机、微处理器、显示器、内存芯片等精密复杂的消费电子产品及组件都是由大量不同的异形、微型材料所组成,尤其需要高精密的加工技术支撑。在此情况下,超快激光技术便以其在精细加工、光束控制和光束传输技术等方面的显著优势获得青睐。这一技术也成为未来成功制造更为复杂的消费电子设备的关键所在。

    因而,超快激光提供了前所未有的极端制造与精密制造潜力,旨在攻克常规工艺难以实现的高、精、尖、硬、难等加工瓶颈。据业内人士表示,未来三到五年,消费电子市场对智能设备将提出更高的要求,目前比较流行的如VR、AR等新技术将会推动超快激光器市场的进一步发展。




智能时代:激光与手机交融


    移动互联网时代早已颠覆了人们的生活、工作和思维模式。随着消费电子行业的迅猛发展,智能手机俨然成为了人们生活中不可缺失的元素之一。据Gartner的分析报告称,2016年,全球智能手机的出货量约为14.5亿部,同比增长0.6%;2017年预计的出货量将在15亿部左右。

    手机无疑是电子消费品中当仁不让的宠儿。随着手机市场竞争愈发激烈,手机制造业对产品自然也提出了更高的要求。据悉,约70%的手机加工制造环节都应用到激光技术(超过20种不同的工艺)及相关的制造设备。无论你肉眼能看到的,抑或不能看到的,激光的身影都以不同形式“穿插”其中。

    尤其是随着近年来高功率、深紫外和超快激光加工等技术的发展,持续推动了智能手机制造技术的飞跃。究其缘由,想必与激光工艺特性及手机精密制造需求息息相关。凭借其功率密度高、方向性好、清洁、高效、环保等众多优势,激光加工在手机制造中取代传统技术的趋势也日益明显。

    例如,精密激光切割在加工智能手机的众多结构元素,如Home键、蓝宝石屏、tft液晶屏、AMOLED屏、玻璃盖板、导电玻璃、音量孔、不锈钢外壳、PCB电路板、柔性电路板、背盖壳、以及其它薄膜材料和脆性材料等都是大有用武之地的技术。另外,如今电子元器件集成化要求越来越高、设计愈发倾向微小化,许多精细的深孔,如采用传统加工方式便很难完成,激光钻孔由此成为重要的工艺手段。激光聚焦光斑能在很小的区域内集中很高的能量,尤其适用于加工微细深孔,最小孔径只有几微米,孔深和孔径比可大于50微米。同时, 一部手机上随处可见激光打标的影子,如:Logo、手机按键、手机外壳、电池、PCB、手机饰品以及手机内部的零部件等等。



    亚洲是全球消费品行业的“生产热点地区”,以其消费电子业占据领先地位。预计到2019年,亚洲地区的智能手机用户规模将达到26.6亿,这一市场正呈现“爆发式”的增长,并且带来大量的激光应用潜力。智能手机制造除了应用传统的激光切割、激光焊接和激光打标技术外,更多新型的激光工艺正大显身手。例如:基于超短脉冲激光器的玻璃切割工艺。这类激光器主要被用于切割使用硬化玻璃和蓝宝石玻璃等材料制成的电视屏、电脑屏、平板电脑和显示屏。另外一个例子是用于焊接移动电话摄像模块的低功率二极管激光器。

    精密加工需求正推动以飞秒和皮秒激光器为代表的超快激光器在工业市场上获得越来越广泛的应用。兆瓦峰值功率、皮秒和飞秒脉冲宽度的超快激光器在3C产业(包括计算机、通信和消费电子产品如智能电话、平板电脑器件领域)等加工领域将获得迅猛发展。

  到2020年,超快脉冲激光器的市场规模有望超过15亿美元。

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