激光技术在半导体行业当中的应用

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浅谈激光加工技术在冶金行业的应用

作者：何广源

来源：《山东青年》2015年第12期

摘要：对于浅谈激光加工技术在冶金行业中的应用研究，主要是为了能够了解在冶金行业中，激光加工技术的有效应用和相应成果，从而为日后提高激光加工技术在冶金行业中的应用水平提供宝贵的建议。随着社会经济文化的不断进步和科学技术的迅猛发展，激光加工技术在社会各领域中得到广泛应用，尤其是在冶金行业中得到显著的发展。本篇文章主要对激光加工技术在在冶金行业生产中的应用进行概括，同时对对该技术在冶金设施中的应用和在冶金产品中的应用进行分析。

关键词：激光加工技术；冶金行业；冶金产品

前言：随着社会经济文化的不断进步，信息化时代日渐来临，科学技术的迅猛发展带动了激动加工技术在社会各行业中的有效应用，尤其是在冶金行业中，激光加工技术在切割原材料、焊接带钢和硅钢、表面热处理等方面都有较为广泛的应用，并且取得了一定的成效，为冶金企业创造了较大的经济效益。激光加工技术在以其先进的科技逐渐在冶金行业中占有十分重要的地位，因此本文对于加工技术在冶金行业中的应用研究具有一定显示意义。

一、 激光加工技术在冶金生产中的应用

（一） 利用激光技术对硅钢进行刻痕

利用激光技术对硅钢进行刻痕是激光加工技术在冶金生产中的主要应用。通常情况下，冶金在生产过程中使硅钢降低铁损并提高磁场感应的方法是增加相应的硅含量、将磁畴进行细化以及将钢板的薄厚程度进行削减和削薄等。而在细化磁畴并改变磁畴的分布情况的过程中，利用激光加工对硅钢表面刻痕的技术是其重要的手段，能够在一定程度上促进冶金生产的同时降低相应的硅钢铁损。该技术的主要应用机理是在利用激光技术照射硅钢的过程中，硅钢片会在激光的照射和冲击力作用下，在产生力的区域内发生变形并致使部分密度错位，从而使细化后的磁场在外磁场的作用下发生改变，有效降低硅钢的铁损[1]。

光泵浦垂直外腔面发射半导体激光技术——推动激光行业发展的新引擎

当今，激光技术已经渗透到各行各业，成为科技领域的重要支撑。而在不同的激光技术中，光泵浦垂直外腔面发射半导体激光技术（简称OP-VECSEL）作为一种创新的技术手段，备受关注。它以其特有的优势，正推动着激光行业的发展，成为新一代的激光技术引擎。

1. OP-VECSEL技术的原理

OP-VECSEL技术是一种基于半导体材料的激光技术，其核心原理是通过外部光泵浦的激发，实现半导体材料内部载流子的再组合，从而产生激光辐射。相较于传统的激光技术，其在结构上更加简单，光路更加清晰，能够实现高效的激光发射。

2. OP-VECSEL技术的优势

在实际应用中，OP-VECSEL技术具有明显的优势。其激光输出功率可实现很高的水平，能够满足多种应用领域的需求；其单色性和光束质量优秀，能够实现高精度的激光加工和光通信传输；其结构简单、制造成本低，有望在产业化应用中取得更广泛的应用。

3. OP-VECSEL技术在激光领域的应用

在激光领域，OP-VECSEL技术已经被广泛应用。在激光医疗设备中，其高功率的激光输出能够实现更为精准的治疗效果；在激光显示领域，其高质量的光束能够实现更加清晰、高对比度的显示效果；在激光雷达和光通信中，其单色性和光束质量则能够实现更加稳定的信号传输。

4. 个人观点与展望

作为一种新型的激光技术手段，OP-VECSEL技术的发展前景十分广阔。随着光通信、激光雷达、激光制造等领域的不断拓展，对激光技术提出了更高的要求，而OP-VECSEL技术以其独特的优势，有望在这些领域中得到更加广泛的应用。

光泵浦垂直外腔面发射半导体激光技术作为一种新型的激光技术手段，以其独特的优势，正成为推动激光行业发展的新引擎。期待在未来的发展中，能够看到更多激光技术带来的创新应用和行业变革。激光技术是现代科技领域的重要支撑，而光泵浦垂直外腔面发射半导体激光技术（OP-VECSEL）作为一种创新的激光技术手段，正在成为推动激光行业发展的新引擎。本文将从该技术的发展历程、关键技术特点、未来发展趋势等方面展开详细论述。

2012.8Market50网印工业 / Screen Printing Industry移印，属于特种印刷方式之一。它能够在不规则异型物品表面上印刷文字、图形和图像，已经成为一种重要的特种印刷工艺。例如，各种塑胶玩具表面的文字和图案就是采用这种印刷方式，还有计算机键盘、化妆品包装、仪器、仪表和家用电器面饰板等很多产品的表面印刷，都以移印工艺完成。移印工艺是自80年代初期由欧洲传到中国，由于其在小面积、凹凸面的产品上面进行印刷具有非常明显的优势，弥补了网版印刷工艺的不足。90年代初期，随着中国市场开放，大批以电子、塑胶、礼品、玩具等传统产业为主体的外资企业相继进入中国市场，移印技术和网版印刷技术作为主要的装饰方式更是得到超常的发展，据不完全统计，移印技术和网版印刷技术在上述行业的应用分别达到27%、64%、51%、66%。移印钢板激光蚀刻工艺的现实意义传统钢板的工艺过程包括图文设计、菲林输出、钢板清洗、曝光、显影、冲洗和烘干一系列复杂过程，特别是对凹版的深度要根据不同图形精度要求，凹版腐蚀程度过深，曝光时操作不当或灰尘影响，使凹版腐蚀效果不理想，这些工艺环节数据完全依赖师傅经验掌握，各工序都需要实践经验控东莞市恒德光电设备制造有限公司 任建明制。此外广泛应用于金属类印版的腐蚀采用的是无色透明的酸性液体， 由于金属印版和酸类的反应的副产品对环境有一定破坏，使用时需要用大量清水稀释，直接导入污水对环境影响很大。腐蚀水含有强烈的氧化剂，对皮肤有强烈的腐蚀作用。以上种种情况，极大制约了这一技术的发展。激光蚀刻就是针对传统移印钢板工艺提出的激光加工技术在特印行业的新应用——激光蚀刻移印钢板新工艺2012.8Market

51Screen Printing Industry / 网印工业 率；使用寿命可达10年之久；6．利用本软件系统特有的智能数据库功能，可对所有参数进行优化并自动保存，大大节省了人力物力。操作简单，易学易懂，即或是新员工，稍为熟悉即可上机工作。移印钢板激光蚀刻工艺、图形处理及控制软件移印钢板激光蚀刻主要是两个方面的技术难点：第一是激光功率稳定和频率实时变化；第二是图像的挂网处理和控制软件；经过反复测试，在图像处理方面，我们使用Photoshop等软件将RGB格式或者JPEG格式文件进行“挂网”处理。遇到关键问题：分色：分色是一个印刷专业名词，指的就是将原稿上的各种颜色分解为青（C）红（M）黄（Y）黑（K）４种原色颜色.在电脑印刷设计或平面设计图像类软件中，分色工作就是将扫描图像或其它来源的图像的色彩模式转换为CMYK模式。如果要印刷的话，必须进行分色，分成黄、品红、青、黑４种颜色，这是印刷的要求。分色操作其实非常简单：只需要把图像色彩模式转换为CMYK模式即可。图像在输出菲林印刷过程中，连续调和半色调图像都是由网点的疏密来进行调整表现的。而通过将CMYK４色的网点混合，则可以表现出无穷多的颜色。挂网：目前印刷上主要采用调幅网点（AM）和调频网点（FM）.激光蚀刻移印钢板采用调频网点工艺，调频网点是90年代以来新发展起来的一种加网一种崭新的新工艺——激光蚀刻移印钢板技术。该系统采用先进的全固态激光系统，具有高效率、高精度、高稳定性的优点，配合图形图像排版控制软件，彻底改变传统移印钢板加工复杂的工艺过程和环境污染问题。该设备的成功研发填补了国内网印工业的一项空白，2008年荣获《广东省重点新产品证书》，具有巨大的市场推广前景。激光蚀刻移印钢板装备系统的组成激光移印钢板蚀刻系统装备由3大部分组成：1．高峰值功率的激光器及控制电源；2．光学导光系统光路集成；3．计算机及控制软件。该激光器采用特殊新型激光介质，利用特有的稳定与非稳定激光传输相结合技术，能稳定输出，重复频率大于250KHz，峰值功率大于10ＫＷ的激光输出。激光蚀刻移印钢板的优点激光蚀刻移印钢板简化蚀刻工艺：只需要一套“激光蚀刻移印钢板雕刻机”和计算机控制系统，实现图文直接输出。1．时间节省：制作一块10×10cm的钢版仅需3~4分钟；2．本机没有任何耗材和易损品，每小时约0.5度电力消耗；3．环保节能：激光蚀刻工艺不需要任何化学试剂，全部过程在洁净的公司办公室即可完成；4．体积小，重量轻，便携手提式随时移动，可以置放在办公桌类似于打印机一样插上笔记本电脑即可工作；5．质量可靠，性能稳定，高度集成；零故障2012.8Market52网印工业 / Screen Printing Industry方式，它和调幅网点不同之处在于：调频网点的网点大小是固定的，它是通过控制网点的密集程度来实现阶调。亮调部分的网点稀疏，暗调部分的网点密集，这个主要由激光束大小和脉冲频率易于控制来决定的。激光蚀刻决定了只能采用调频网点再现原稿的连续调层次，原稿图像一经加网以后，就把图像分割成无数个规则排列的网点，即把连续调图像信息变成离散的网点图像信息。网点越大，表现的颜色越深，层次越暗；网点越小，表现的颜色越浅，表示的层次越亮。每个网点占有的固定空间位置大小是由加网线数决定的，例如，加网点目数为150lpi，则在一英寸的长度或宽度上有150个网点。网点空间的位置和网点大小是两个不同的概念，例如C50%代表的含义是网点大小占网点空间位置的50%，100%是指网点大小全部覆盖网点空间位置，即印刷中所称的"实地"，0%由于没有网点，只有网点空间位置，所以这块地方就没有油墨被印上。显然挂网目数越大，网点所占空间位置越小，能描述的层次就越多，越细腻。事实上，原稿的层次和色彩就是通过这种挂网的方法被再现出来的。由上所知，激光束在高频（10Khz）的频率下发出的脉冲能量（可达10KW）足可以在移印钢板上面蚀刻无数个凹点，每个脉冲能能可达1mj；调屏网点的网点大小是固定的，通过疏密实现图像的明暗变化。激光蚀刻移印钢板的市场前景激光蚀刻设备在移印钢板制作领域的引入，极大改善了工作环境，提高了工作效率，节省了人力，一块传统蚀刻凹版蚀刻（如果包括制图、菲林输出等印前工作）大约需要20分钟，使用激光蚀刻仅需要4分钟即可完成。并且，从环保角度看也是传统工艺所无法比拟的。因此，从市场角度分析，激光移印钢板蚀刻设备系统极具市场价值，推广和应用会带来整个产业革命，不仅节省人力、提高效率，而且没有腐蚀过程，属于环保绿色生产；从经济角度讲，2007~2008年这套系统市场价格在25~28万之间，经过近３年的不断改进和降低成本，目前市场销售价格降至14~15万之间；这个价格大多数用户基本可以接受！激光蚀刻移印钢板存在的问题激光蚀刻移印钢板，在整个移印行业，占有70~80%印量的矢量图文和黑白图像基本解决，但是还有真彩图像的逼真输出问题没有完全彻底解决，主要是在挂网算法处理方面有一定难度，我们正在进行相应的算法改进；随着市场的发展，人工费用增高，人才流失和具有丰富移印钢板蚀刻实践经验人才的短缺，制约公司发展的态势越来越多的被企业关注，所以，激光蚀刻移印钢板新工艺市场应用前景十分广阔。 激光蚀刻钢板，耗时82s

激光技术在印制电路板行业的应用

作者：宋金月

来源：《科学与技术》2019年第21期

摘要：激光直接成型（LDS）技术，指利用激光将数字化的图形照射到高分子材料表面，通过对照射过的区域进行直接金属化，最终在高分子材料表面形成图案的技术。它可以在高分子壳体上直接形成金属化的图案。本文详细探讨了LDS技术的原理、加工方法、应用方向、在印制电路板中的应用前景以及目前存在的应用缺陷。

关键词：激光技术；印制电路；应用

引言：

激光（Laser）是20世纪科技领域中与原子能、半导体及计算机齐名的4项重大发明之一。50年来，激光技术发展异常迅猛。以激光器为基础的激光技术在我国得到了迅速的发展，现已广泛用于工业生产、通信、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科学研究等各个领域。随着电子产品朝着多功能、便携式、小型化的方向发展，对印制电路板高密度化和小型化提出了越来越高的需求。提高印制板高密度化水平的关键在于越来越窄的线宽、线距和越来越小的层间互连孔直径、连接盘，以及严格的尺寸精度，于是激光技术被引入印制板加工中。

一、概述

关于激光的起源，最早还要追溯到科学家爱因斯坦，爱因斯坦在上世纪初就提出了受激辐射的理念。随后，上世纪中期，美国微波领域的著名科学家肖洛和汤斯发表了关于“红外与光学激射器”的论文，全文明确阐述了受激辐射发光的可能性，同时也阐述了受激辐射发光的条件――“粒子数反转”。1960年，美国科学家梅曼成功发明了一台世界上最早的红宝石激光器。至此，激光和激光技术开始了迅猛的发展。而我国的第一台激光器是在王志江院士的主持之下于1961年成功制造出来的。而关于我国的激光和激光技术起源，主要还是受到国外的影响。但是激光技术自从在我国起源就得到了良好的发展，无论是发展成果的质量还是数量都与世界水平差异不大。

二、激光技术组成和特性