在“中国制造2025”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,60多年间,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。特别是在中国,虽然2016年GDP增速降至6.7%,创下了自1990年以来的最低增速,但激光行业依然出现了良好的增长,据研究报告称,全球激光市场将由2016年的104亿美元增长到2022年的146.7亿美元,预计2017年激光器销售额将增长至近111亿美元。
高精密加工技术推动激光器市场发展
市场研究公司BBC Research发布的报告显示,预计到2020年,全球工业激光器的市场规模将达到63亿美元,其中,消费电子领域将成为工业激光器最大的终端应用产业,其市场份额有望达到20亿美元。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。
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。据悉,到2020年,超快脉冲激光器的市场规模有望超过15亿美元。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。
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。
创新求变 2017中国激光高端精密加工创新大会
亚洲是全球消费品行业的“生产热点地区”,而珠三角又是其中的生产重镇,这里聚集着大量电子制造、集成电路、医疗、通信、IT等产业集群,这些消费市场正呈现“爆发式”的增长,并且带来大量的激光应用潜力。
在此大背景之下,中国国际光电博览会(CIOE)联合中国科学技术协会、中国光学学会举办“2017中国激光高端精密加工创新大会”,配合同期举办的CIOE激光技术及智能制造展,共同推动该领域的创新应用步伐。
出席本次论坛的嘉宾有国际著名激光专家顾波教授、北京理工大学机械与车辆学院院长姜澜教授、华中科技大学武汉光电国家实验室甘棕松教授、中科院西安光机所光子制造与系统应用研究中心主任杨小君、深圳市海目星激光科技有限公司精密激光中心总经理彭信翰、北京光电技术研究所高级工程师王嘉庆、以及深圳市隆庆智能激光有限公司、JPT等企业代表。
作为本次论坛的特邀嘉宾姜澜教授是国家“特支计划(万人计划)”首批科技创新领军人才、教育部长江学者特聘教授、国家重点基础研究发展规划(“973”计划)项目首席科学家、国家杰出青年科学基金获得者、国家高技术研究发展(863)计划主题专家、“增材制造与激光制造”国家重点研发计划总体专家组组长。主要从事激光微纳制造领域的科研工作。作为项目负责人承担科技部国家重点基础研究发展计划项目(973)、国家自然科学基金委重大研究计划集成项目和重点项目、国家重大科技专项课题、国家杰出青年科学基金、国家高技术研究发展计划课题、教育部重大培育项目、国防基础科研项目、总装探索项目、总装预研项目等。
姜澜教授的演讲题目为《电子动态调控的飞秒激光微纳加工》,姜澜教授提出了电子动态调控的超快激光微纳加工新方法,通过超快激光时域/空域设计与实现调控光子-电子相互作用过程及局部瞬时电子状态(电子密度、温度、激发态分布等),从而调控材料局部瞬时特性(光学和热力学特性等),进而调控材料相变等过程,实现高精度、高效率和高质量的激光微纳制造。
在激光精密制造领域,无论是依赖于多光子效应的三维加工,还是传统的半导体芯片光刻制造,其制造分辨率都取决于所使用的光的波长。为了获得更高的分辨率,如今14 nm节点CPU所使用的深紫外光刻技术的光波长为193nm。然而深紫外光的使用不仅仅使得制造成本大幅飙升(ASML14 nm光刻机售价高达1亿美元每台),更由于材料对紫外光的吸收使得利用光学聚焦到材料内部实现三维制造的优势完全丧失。在本次论坛上,华中科技大学武汉光电国家实验室甘棕松教授将介绍如何利用双光束诱导-抑制方法,实现远场超衍射极限到纳米尺度的激光精密制造,并着重介绍双光束超分辨激光三维纳米制造技术在集成电路光刻领域的具体应用和发展前景。
来自深圳市海目星激光科技有限公司精密激光中心总经理彭信翰将以《激光:让消费电子更好起飞》为题,介绍如何应用精密激光加工技术解决消费性电子各种器件生产遇到的问题,并可大幅提高良率,达到”零报废”的工艺方式。
我国航空航天领域的飞速发展对关键零部件的制造提出了更高要求,传统加工手段如电火花加工等,无法满足极致要求的表面完整性、极度要求的加工精度、极端要求的复杂微结构等制造新需求。超快激光加工技术因其无材料选择性、超精细、冷消融等特点成为解决以上制造瓶颈的唯一手段。中科院西安光机所光子制造与系统应用研究中心主任杨小君的演讲将引用实例着重介绍超快激光加工技术在航空、航天领域的应用。
大咖齐聚,共同探讨激光精细加工给消费电子、医疗、航空航天等领域带来的变革,同期还举办CIOE激光技术及智能制造展,欢迎业界朋友莅临现场,更多详情请登录:
关于中国光博会(CIOE) 华南作为全国最有影响力的制造中心、微电子、轻工业最为密集的地区之一,一直都是激光、光电行业密切关注的焦点。为了更好地引领和推动激光产业发展,全球最大光电展---CIOE整合旗下光电产业资源,于2017年9月6-9日深圳会展中心2号馆,全新打造CIOE激光技术及智能制造展,作为开拓华南激光应用市场的绝佳平台,绝对是不可错过的一场行业大展! 中国国际光电博览会(中国光博会,CIOE)是目前全球最大规模、最具影响力和权威性的光电专业展览,分设光通信展、激光技术及智能制造展、红外技术及应用展、精密光学展、镜头及摄像模组展、LED技术及半导体制程设备展、中国蓝宝石技术及触摸屏展、光电子技术创新馆。2017年总展出面积将达11万平米,预计将吸引国内外光电企业1,600家; 目前CIOE展商涉及光器件、光学玻璃、陶瓷、蓝宝石、显示屏、触摸屏、机器视觉、半导体等主流企业,是激光企业不可多得的重要买家; 同时,专业观众方面,每年参观CIOE的观众人数50000多名,连续成功举办18届的光博会也积累了百万级的专业数据库,多年来积累的丰富专业观众资源,结合全球第二大展览集团UBM提供的强大支持,在汽车(主要采购红外夜视、车载镜头、激光雷达等)、手机/平板(主要采购手机镜头、手机玻璃/蓝宝石、透镜,红外光源/激光器等)、半导体、机械制造、医疗、安防、军工,智能硬件等领域积累丰富买家资源,这类客户属于“泛光电”应用客户,均可对激光领域产生重大需求。 (转载)