精密激光加工的應用

　?。?）精密激光打孔

　　隨著技術的進步，傳統(tǒng)的打孔方法在許多場合已不能滿足需求。例如在堅硬的碳化鎢合金上加工直徑為幾十微米的小孔；在硬而脆的紅、藍寶石上加工幾百微米直徑的深孔等，用常規(guī)的機械加工方法無法實現(xiàn)。而激光束的瞬時功率密度高達108 W／cm2，可在短時間內(nèi)將材料加熱到熔點或沸點，在上述材料上實現(xiàn)打孔。與電子束、電解、電火花、和機械打孔相比，激光打孔質(zhì)量好、重復精度高、通用性強、效率高、成本低及綜合技術經(jīng)濟效益顯著。國外在激光精密打孔已經(jīng)達到很高的水平。瑞士某公司利用固體激光器給飛機渦輪葉片進行打孔，可以加工直徑從20μm到80μm的微孔，并且其直徑與深度之比可達 1∶80。激光束還可以在脆性材料如陶瓷上加工各種微小的異型孔如盲孔、方孔等，這是普通機械加工無法做到的。

　　（2）精密激光切割

　　與傳統(tǒng)切割法相比，激光精密切割有很多優(yōu)點。例如，它能開出狹窄的切口、幾乎沒有切割殘渣、熱影響區(qū)小、切割噪聲小，并可以節(jié)省材料 15％～30％。由于激光對被切割材料幾乎不產(chǎn)生機械沖力和壓力，故適宜于切割玻璃、陶瓷和半導體等既硬又脆的材料，加上激光光斑小、切縫窄，所以特別適宜于對細小部件作各種精密切割。瑞士某公司利用固體激光器進行精密切割，其尺寸精度已經(jīng)達到很高的水平。 　　激光精密切割的一個典型應用就是切割印刷電路板PCB（Printed circuits Boards）中表面安裝用模板（SMT stencil）。傳統(tǒng)的SMT模板加工方法是化學刻蝕法，其致命的缺點就是加工的極限尺寸不得小于板厚，并且化學刻蝕法工序繁雜、加工周期長、腐蝕介質(zhì)污染環(huán)境。采用激光加工，不僅可以克服這些缺點，而且能夠?qū)Τ善纺０暹M行再加工，特別是加工精度及縫隙密度明顯優(yōu)于前者，制作費也由早期的遠高于化學刻蝕到現(xiàn)在的略低于前者。但由于用于激光加工的整套設備技術含量高，售價亦很高，目前僅美國、日本、德國等少數(shù)國家的幾家公司能夠生產(chǎn)整機。

　　（3）精密激光焊接

　　激光焊接熱影響區(qū)很窄，焊縫小，尤其可焊高熔點的材料和異種金屬，并且不需要添加材料。國外利用固體YAG激光器進行縫焊和點焊，已有很高的水平。另外，用激光焊接印刷電路的引出線，不需要使用焊劑，并可減少熱沖擊，對電路管芯無影響，從而保證了集成電路管芯的質(zhì)量。　經(jīng)過二十多年的努力，在激光精密加工工藝與成套設備方面，我國雖然已在陶瓷激光劃片與微小型金屬零件的激光點焊、縫焊與氣密性焊接以及打標等領域得到應用，但在激光精密加工技術中技術含量很高、應用市場廣闊的微電子線路模板精密切割與刻蝕工藝、陶瓷片與印刷電路板上各種規(guī)格尺寸的通孔、盲孔與異型孔、槽的激光精密加工等方面，尚處于研究與開發(fā)階段，未見有相應的工業(yè)化樣機問世。國內(nèi)的廣大用戶一般采用進口模板或到香港等地委托加工，其價格高、周期長，嚴重影響了產(chǎn)品開發(fā)周期；近年來，國外少數(shù)大公司看到我國在激光精密加工業(yè)中巨大的潛在市場，已開始在我國設立分公司。但高昂的加工費用增加了產(chǎn)品成本，仍使許多企業(yè)望而卻步。

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