激光切割蓝宝石玻璃成亮点
蓝宝石激光器工作原理
蓝宝石激光器工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊蓝宝石激光器的工作原理，这可真是个神奇又有趣的玩意儿呢！
你看啊，蓝宝石激光器就好像是一个超级厉害的能量小怪兽。
蓝宝石呢，就像是这个小怪兽的家，给它提供了一个安稳的地方。
在这个小怪兽的家里，有一些特殊的物质，它们就像是小怪兽的食物一样。
当有电流通过的时候，哇塞，就像是给小怪兽喂了一顿大餐，让它充满了能量。
然后呢，这些能量就开始在小怪兽家里跑来跑去，相互作用。
就好像是一群小朋友在玩游戏，你追我赶的，热闹极了。
这时候，神奇的事情发生啦！这些能量聚集在一起，形成了一束超级亮的光。
这束光可不得了，它有着超强的力量，可以用来做很多很多厉害的事情呢！
比如说，它可以像一把精准的手术刀，在一些精细的手术里发挥大作用，帮助医生们更好地治疗病人。
你说神奇不神奇？
又或者它可以在工业上帮忙，就像一个勤劳的小助手，切割呀、焊接呀，干得可起劲了。
它还能在通信领域露一手呢，传递信息又快又准，比快递小哥还厉害呢！
你想想，要是没有蓝宝石激光器，我们的生活得失去多少乐趣和便利呀！它就像是一个隐藏在幕后的超级英雄，默默地为我们付出。
蓝宝石激光器的工作原理虽然听起来有点复杂，但其实也没那么难理解啦。
不就是能量的转化和聚集嘛，就像我们吃饭有了力气去干活一样。
所以啊，我们真的应该好好感谢这个小小的蓝宝石激光器，是它让我们的生活变得更加丰富多彩呀！它真的是科技的魅力所在，让我们感受到了人类智慧的伟大。
这就是蓝宝石激光器，一个让人惊叹不已的存在！。
激光切割在非金属加工中的工艺优势
激光切割在非金属加工中的工艺优势随着现代工业技术的不断发展，激光切割技术已经成为非金属加工的一个重要分支。
相比于其他加工工艺，激光切割具有许多独特的优势，这些优势主要包括以下几个方面。
一、高精度加工激光切割是一种高精度加工工艺，它可以实现对非金属材料的精密加工。
相比于传统的机械切割方法，激光切割具有更高的加工精度和更低的误差率。
利用激光束可以对材料进行非接触式的切割，避免了传统机械切割损伤材料表面的情况，因此可以获得更高的切割精度。
二、高效率加工激光切割具有高效率的加工优势，这主要得益于激光切割具有快速、准确、连续的加工特点。
在激光切割中，激光束可以自由控制切割速度和切割深度，从而实现对非金属材料的高效率加工。
以一款激光切割机为例，它能够以每分钟30米的速度将非金属材料进行切割，这是其他加工方法无法比拟的。
三、兼容性广泛激光切割可以处理几乎所有的非金属材料，无论是塑料、木材、纸张还是橡胶等材料，都可以通过激光切割来实现精密加工。
这种兼容性广泛的优势，可以满足不同领域的加工需求。
例如，在木工行业中，激光切割可以用于切割木制品，制成家具、装饰品、玩具等；在手工艺品生产中，激光切割可以用于制作各种精美的手工艺品。
四、无污染加工激光切割是一种无污染的加工工艺，它可以避免传统机械切割方法会产生的大量废弃材料和二次污染问题。
在激光切割中，激光束可以直接将材料切割成所需的形状和大小，材料的浪费率很低。
同时，激光切割还可以在一些特定的加工条件下，将材料切割得非常干净和整洁，不会留下任何切割痕迹和残留物质。
五、可编程加工激光切割可以实现精细的编程控制，以适应各种不同的加工需求。
使用激光切割机进行加工过程中，操作人员只需要简单的设置机器的加工参数和模板，激光切割机就可以按照设定的任务自动进行加工，从而大大提高了加工的效率和精度。
例如，在汽车零部件生产领域中，激光切割可以通过编程的方式对汽车金属零部件完成切割和加工。
谈谈激光对于手机到底是怎样的绝密杀器
谈谈激光对于手机到底是怎样的绝密杀器2017年下半年，随着iPhone X对于人脸识别功能的开启，VCSEL激光器也成为人们关注的重点。
而苹果跟进无人驾驶，激光雷达也开始被媒体圈热议。
有没有感觉，似乎黑科技都与激光染上了不解之缘。
原因在于，激光测距的精度与准度，以及用户传感的灵敏度和稳定性，是目前已知光介质中效果最好的，自然各行业也就想尽方法引入激光应用。
激光在手机制造的应用图示大众用户关注的更多是产品功能，大家看不到的是激光在生产制造环节的大量应用。
激光加工具有切割质量好、切割效率高、切割速度快等特点，相较于传统接触式切削加工具有突出的优势。
而这类优势已经在通讯半导体工业、消费电子制造、汽车工业等需要高精度、高效率的制造领域显示出替代式应用的趋势。
尤其是在手机制造环节中，手机的品牌LOGO 打标、3D玻璃及OLED面板切割、金属中框以及手机内构件的焊接等，全都离不开激光加工设备。
除了手机越来越多应用激光技术，手机制造流程各环节也越发依赖激光设备，基本上没有激光不能完成的工艺，以此激光已经成为手机制造大杀器。
本篇文章，就与大家聊聊激光对于手机到底是怎样的绝密杀器。
激光打标：手机上的每个标记，都是用激光设备撰写的激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种标刻方法，具有精度高、速度快、标记清晰等特点。
手机采用激光打标这种永久标记方式，可提高防伪能力，还能增加附加值，使产品看上去档次更高，更有品牌感。
激光打标技术目前已经非常成熟其价格便宜，加工速度快，标记质量好，因此被广泛采用，在手机领域中主要是应用在表面的logo标记、文字标记，以及内部的电子元器件、线路板的logo、文字标记等。
手机上的Logo、按键、外壳、电池以及手机饰品所见到的标记，。
07-蓝宝石加工中的激光 用于新型超高清显示(20150523)
蓝宝石加工中的激光 用于新型超高清显示导读： "冷"激光加工能够提供更好的断面质量，但是它们通常比用于热激光切割蓝宝石、能够产生高达300W 的平均输出功率的光纤激光器更昂贵。
蓝宝石是目前应用广泛的一种材料，其同时具有耐划伤、耐冲击与柔性的各种性能。
蓝宝石长期以来用于制作手表保护玻璃或相机镜头的防护玻璃罩和滤光玻璃，现在其也越来越多地应用于制作手机屏幕。
蓝宝石玻璃由无色的合成刚玉板（即采用熔融氧化铝生产的多种矿物质）构成。
事实上，严格说来蓝宝石并不是一种玻璃，因其并不具备玻璃质的无定形结构，而是一种晶体结构。
由于其莫氏硬度为9，蓝宝石在所有透明材料中硬度排名第二，仅次于钻石。
由于蓝宝石独有的特性，与通常用于显示器行业的化学强化玻璃相比，更具优势。
蓝宝石材料硬度高但易碎，因此只有借助先进的激光加工技术,才可有效地应用于批量生产。
为此,来自于德国罗伊特林根的高科技设备制造商Manz 集团根据客户需求已经成功研发出两种独特的工艺流程，这两项工艺各自优势在于：采用微秒级短脉冲激光器的"热"激光束切割;采用超短脉冲"冷"激光加工法(所谓超短脉冲激光器的脉冲持续时间只有几个皮秒)。
"冷"激光加工能够提供更好的断面质量，但是它们通常比用于热激光切割蓝宝石、能够产生高达300W 的平均输出功率的光纤激光器更昂贵。
说明：用激光束切割脆性材料时，材料会在相互作用区域内熔化，需借助工艺气体从切边移除。
"热"激光切割适用于切割盖板玻璃的外轮廓和内轮廓，比如用于安装相机、LED 或扬声器的孔。
通常情况下，玻璃基底厚度不超过1毫米，切割后经过抛光减薄，最终厚度在600-800微米之间。
在这种情况下，切割就是一种熔化的过程：通过将能量传递到接触面的方式来熔化加工材料，在相对高压气体的作用下，熔体从相互作用区吹出来。
如此一来，在切边上不会有熔体残留，再次冷却固化而损害切边质量。
蓝宝石衬底退火中“亮点”缺陷的形成机理
第33卷第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀超㊀硬㊀材㊀料㊀工㊀程V o l.33 2021年2月S U P E R HA R D MA T E R I A LE N G I N E E R I N G F e b.2021ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ蓝宝石衬底退火中 亮点 缺陷的形成机理谢斌晖1,胡中伟2,陈铭欣1,李㊀论2,余学志1,萧尊贺1(1.福建晶安光电有限公司,福建泉州㊀362411;2.华侨大学制造工程研究院,福建厦门㊀361021)摘㊀要:针对蓝宝石衬底退火过程中所产生的 亮点 缺陷,采用扫描电子显微镜(S E M)和能谱仪(E D S)对亮点 区域的表面形貌及元素含量进行观察与检测,并根据对蓝宝石化学性质的理论分析,揭示出了蓝宝石衬底退火过程中表面 亮点 缺陷的形成机理,即 亮点 缺陷的形成主要是由于清洗过程中在蓝宝石衬底表面有碱性物质的残留,在退火过程中碱性物质在高温条件下与蓝宝石发生反应,生成了偏铝酸盐,熔融的偏铝酸盐填充蓝宝石衬底表面的微裂纹缝隙,形成所谓的 亮点 缺陷㊂通过揭示 亮点 缺陷的形成机理,可以减少甚至避免退火过程中蓝宝石衬底表面 亮点 缺陷的形成,提高产品的良品率,降低生产成本㊂关键词:蓝宝石衬底;退火; 亮点 缺陷;形成机理中图分类号:T N305;T S933㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1673-1433(2021)01-0061-04F o r m a t i o nm e c h a n i s ma n a l y s i s o f"b r i g h t s p o t"d e f e c t i n s a p p h i r e s u b s t r a t e a n n e a l i n gX I EP i n h u i1,HUZ h o n g w e i2,C H E N M i n g x i n1,L IL u n2,Y U X u e z h i1,X I A OZ u n h e1(1.F u j i a nJ i n g'A nO p t o.E l e c t r o n i c sC o.,L t d,Q u a n z h o u,362411,C h i n a;2.I n s t i t u t e o f M a n u f a c t u r i n g E n g i n e e r i n g,H u a q i a oU n i v e r s i t y,X i a m e n,361021,C h i n a)A b s t r a c t:T h e s u r f a c em o r p h o l o g y a n de l e m e n t c o n t e n to f t h e"b r i g h t s p o t"a r e aa r eo b-s e r v e d a n dd e t e c t e db y s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y(S E M)a n de n e r g y d i s p e r s i v e s p e c-t r o m e t e r(E D S)f o r t h e"b r i g h t s p o t"d e f e c t s i n t h e s a p p h i r e s u b s t r a t e a n n e a l i n gp r o c e s s.A c c o r d i n g t ot h et h e o r e t i c a la n a l y s i so fc h e m i c a l p r o p e r t i e so fs a p p h i r e,t h ef o r m a t i o nm e c h a n i s m o f"b r i g h ts p o t"d e f e c to fs a p p h i r es u b s t r a t ea n n e a l i n g s u r f a c e i sr e v e a l e d.T h e f o r m a t i o no f"b r i g h t s p o t"i sm a i n l y d u e t o t h e r e s i d u a l o f a l k a l i n e s u b s t a n c eo n t h es a p p h i r e s u b s t r a t e s u r f a c e d u r i n g t h e c l e a n i n gp r o c e s s.D u r i n g t h e a n n e a l i n gp r o c e s s,t h ea l k a l i n e s ub s t a nc e r e a c t sw i t ht h es a p p h i r eu nde rh i g ht e m p e r a t u r ec o n d i t i o nt o p r o d u c em e t a a l u m i n a t e,a n d t h em o l t e nm e t a a l u m i n a t e i s f i l l e dw i t h t h em i c r o c r a c ko n t h e s u r f a c eo f t h es a p p h i r es u b s t r a t e t of o r m as o-c a l l e d"b r i g h t s p o t".B y r e v e a l i n g t h e f o r m a t i o nm e c h a n i s mo f"b r i g h t s p o t"d e f e c t,i t i s p o s s i b l e t o r e d u c e o r e v e n a v o i d t h e f o r m a t i o no f"b r i g h t s p o t"d e f e c t o n t h e s a p p h i r e s u b s t r a t e s u r f a c ed u r i n g t h e a n n e a l i n gp r o c e s s.T h eg o o d p r o d u c t r a t e c a nb e i m p r o v e d a n d t h e p r o d u c t i o n c o s t c a nb e r e d u c e d.K e y w o r d s:s a p p h i r e s u b s t r a t e,a n n e a l i n g,"b r i g h t s p o t"d e f e c t,f o r m a t i o nm e c h a n i s m收稿日期:2020-12-10基金项目:福建省区域发展项目(2019H4014);国家自然科学基金资助项目(51675192)通讯作者:胡中伟,男,副教授,博士,主要从事硬脆性材料精密磨削/研磨加工机理与工艺的研究,E-m a i l:h u z h o n g w e i@h q u.e d u.c n㊂引文格式:谢斌晖,胡中伟,陈铭欣,等.蓝宝石衬底退火中 亮点 缺陷的形成机理[J].超硬材料工程,2021,33(1):61-64.㊀㊀发光二极管(L i g h tE m i t t i n g D i o d e,L E D)是一种能将电能转化为光能的电子元件,具有节能环保,低功耗㊁高寿命等优点,被称为第四代光源[1]㊂目前被广泛运用于指示灯㊁照明㊁显示板等领域,也可用作电视机采光装饰㊁显示器和各种特种用途光源,展现出了十分美好的应用前景[2-5]㊂而蓝宝石由于其优良的机械性能㊁介电性能和化学稳定性,成为制备L E D 衬底的最佳材料,目前蓝宝石占整个L E D衬底的80%以上[6]㊂在蓝宝石衬底制备过程中,退火作为一道重要的工序,其主要目的是消除研磨加工过程中在衬底表面所产生的残余应力,避免后续单面铜抛和单面C M P加工后由于单面残余应力使得衬底出现严重的变形,进而使得蓝宝石衬底的面形精度难以满足要求㊂然而,由于蓝宝石衬底在退火过程中很容易产生一些表面缺陷,因此严重影响了退火工艺产品的成品率,增加了生产成本㊂ 亮点 是退火过程中最容易出现的缺陷之一,是退火过程中在蓝宝石衬底表面形成的一些直径在几至十几甚至上百微米的透光小区域㊂ 亮点 缺陷的存在会对后续L E D芯片制备中的光刻质量产生严重的影响[7]㊂所有出现 亮点 缺陷的衬底必须进行重新加工或报废,这大大降低了产品的良品率,增加了生产成本㊂因此,为了减少或避免退火过程中蓝宝石表面产生 亮点 缺陷,本文将对 亮点 缺陷的特征以及 亮点 的形成机理进行研究㊂1㊀退火设备及工艺1.1㊀退火原理及设备蓝宝石衬底的退火过程就是将蓝宝石衬底放入高温退火炉中,以一定速度加热,当温度达到一定值后,保温一段时间,然后以适当的速度进行冷却,直到炉内温度降低至室温㊂为了避免高温退火过程中蓝宝石衬底表面有残留物而造成表面污染,蓝宝石衬底在退火前需要进行清洗㊂在清洗过程中,先把衬底放入清洗槽中,然后加入一定浓度的碱性药液进行清洗㊂清洗完成后,用旋干机将衬底片旋干㊂最后把衬底片放入马沸炉的匣钵中间,进行退火㊂蓝宝石衬底退火采用的是箱式马沸炉[8],如图1所示㊂炉体部分采用双层炉壳,壳体表面温度小于45ħ,两侧均匀分布U型加热元件,升温速度快,且炉内温度分布均匀㊂采用数字式P I D控制器,根据需要可调节升温曲线㊁保温温度和保温时间㊂1.2㊀退火工艺蓝宝石衬底退火工艺分三个阶段:升温阶段㊁保温阶段和降温阶段,如图2所示㊂蓝宝石衬底堆装放图1㊀退火炉F i g.1㊀A n n e a l i n g f u r n a ce图2㊀退火工艺曲线图F i g.2㊀A n n e a l i n gp r o c e s s c u r v e入退火炉后,退火炉加热,在升温阶段以5ħ/m i n的速度快速升高至1400ħ,然后进入恒温阶段,保持炉内温度不变,恒温时间为4小时㊂最后进入降温阶段㊂降温阶段主要包括炉冷和空冷两步,第一步为炉冷,关闭电源停止加热,使炉中温度从1400ħ逐渐缓冷至600ħ;第二步为空冷,将蓝宝石衬底移出炉外空气中,使其温度从600ħ降至室温㊂2㊀ 亮点 缺陷区形貌观察与元素含量分析为了能够更好地了解 亮点 缺陷的特征,揭示 亮点 缺陷的形成机理,有必要对 亮点 区域的表面形貌进行观测并对 亮点 区域的元素含量进分析㊂首先采用扫描电子显微镜(S c a n n i n g E l e c t r o n M i-c r o s c o p e,S E M)对 亮点 区域和非 亮点 区域形貌进行观察,对比分析 亮点 区域与非 亮点 区域的形貌差异,其次,采用能谱分析仪(E n e r g y D i s p e r s i v e S p e c t r o s c o p y,E D S)对 亮点 区域和非 亮点 区域的元素含量进行检测,并对 亮点 区域与非 亮点 区域26超硬材料工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年2月元素成分及含量差异进行比较分析㊂2.1㊀亮点 缺陷的形貌特征为了观察 亮点 缺陷区域表面形貌的特征,选取已产生 亮点 缺陷的蓝宝石衬底,并标记 亮点 缺陷的位置,采用S E M 对 亮点 区和非 亮点 区域的表面形貌进行对比观察㊂通过扫描电镜观察可以发现亮点 区域的形貌与非 亮点 区域的形貌存在明显的不同,如图3所示, 亮点 缺陷的直径通常在几十微米至几百微米㊂为了更好地对比 亮点 区与非 亮点 区形貌特征的差异,采用S E M 分别在1000倍㊁3000倍和5000倍下分别对 亮点 区和非 亮点 区的表面形貌进行观察,如图4所示㊂通过对比观察发现,亮点区形貌和非亮点区形貌存在明显的不同,非 亮点 区域表面存在很多由于研磨加工引起的表面裂纹,且表面碎片棱角尖锐,表面较为粗糙;而 亮点 区表面裂纹较少,且表面碎片棱角较为圆润和光滑㊂根据 亮点 区表面透光的现象及 亮点 区与非 亮点区表面形貌的图3㊀S E M100倍观察到的亮点 形貌F i g .3㊀T h e "b r i g h t s p o t "m o r p h o l o g y ob s e r v e d b y SE Ma t 100t i m e s 对比可以判定, 亮点 区在高温退火过程中发生了化学反应,且化学反应生成了一种熔融的物质,这种熔融物质填充了蓝宝石衬底表面的裂纹缝隙,因此,通过扫描电子显微镜观察到的 亮点 区域表面裂纹较少,且表面更加光滑㊂图4㊀ 亮点 区与非 亮点 区域的S E M 形貌图F i g .4㊀S E Mi m a g e o f "b r i g h t s p o t "a r e a a n d"n o n -b r i g h t s po t "a r e a 2.2㊀亮点 缺陷区元素含量分析通过对 亮点 缺陷区域的表面形貌观察可以初步判定,在高温退火过程中, 亮点 区域发生了化学反应㊂为了进一步证实 亮点 区所发生的化学反应,对 亮点 区与非 亮点 区进行能谱分析,比较 亮点 区与非 亮点 区元素成分及其含量的差异㊂图5所示为非 亮点 区域的能谱图,在非亮点区主要含有三种元素,铝(A l )㊁氧(O )和铯(S e ),其中铝的质量百分比为50.8%,氧的质量百分比为47.2%,而铯的质量百分比为2%,如表1所示㊂而蓝宝石是一种单晶氧化铝,即A l 2O 3,其中A l 的质量百分比为52.9%,O 的质量百分比为47.05%,可以推断非亮点区的主要36第33卷㊀第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀谢斌晖等:蓝宝石衬底退火中 亮点 缺陷的形成机理成分还是A l 2O 3㊂至于S e 元素,是在研磨过程中,研磨液中的含S e 元素的物质黏附在蓝宝石衬底片的表面,而在后续清洗阶段未清洗干净而造成的[9]㊂图5㊀非 亮点 区能谱图F i g .5㊀E n e r g y s p e c t r u mo f "n o n -b r i g h t s po t "a r e a 图6所示是 亮点 区域的能谱图,从图中可以看出, 亮点 区域的元素主要也是铝(A l )㊁氧(O )和铯(S e)三种,但这三种元素所占的质量百分比与非亮点区却不一样㊂其中,铝(A l )的质量百分比为43.8%,氧(O )的质量百分比为54.5%,铯(S e )的质量百分比为1.8%,如表2所示㊂这与蓝宝石(A l 2O 3)中铝和氧的质量百分比存在明显的不同,尤其是氧的质量百分比明显偏高㊂这能进一步说明 亮点 区发生了化学反应,改变了铝和氧的质量百分比含量的比例㊂然而,蓝宝石(A l 2O 3)是一种中性物质,即可以跟酸反应,也可以跟碱反应,反应后容易生产偏铝酸盐,而在A l O -2中,A l 的质量百分比为45.76%,O 的质量百分比为54.2%,与 亮点 区中A l 元素和O 元素的含量基本一致,因此,可以推断 亮点 区发生化学反应生成了A l O -2㊂表1㊀非 亮点 区各元素质量百分比T a b l e 1㊀M a s s p e r c e n t a ge of e a c he l e m e n t i n"n o n -b r igh t s po t "a r e a 元素编号元素符号元素名称原子浓度/%误差/%13A l A l u m i n i u m 50.80.68OO x y ge n 47.25.334S e S e l e n i u m 2.00.1图6㊀ 亮点 区的能谱图F i g .6㊀E n e r g y s p e c t r u mo f "b r i g h t s po t "a r e a 表2㊀ 亮点 区各元素质量百分比T a b l e2㊀M a s s p e r c e n t a g e o f e a c h e l e m e n t i n "b r i g h t s po t "a r e a 元素编号元素符号元素名称原子浓度/%误差/%13A l A l u m i n i u m 43.80.48OO x y ge n 54.57.134S e S e l e n i u m 1.80.1㊀㊀为了避免结果的偶然性,对不同蓝宝石衬底上的 亮点 区和非 亮点 区进行了多次的能谱检测,所测得的元素及其质量百分比含量基本一致,统计结果如图7所示㊂ 亮点 区域,氧(O )元素的含量比(A l)元素含量要高,元素含量占比与A l O -2基本一致,可以推断在 亮点 区发生化学反应主要生成了A l O -2㊂而在非 亮点 区,铝(A l )元素的含量高于氧(O )元素,元素含量占比与A l 2O 3基本一致,可以推断非 亮点 区未发生化学反应,其主要成分还是A l 2O 3㊂图7㊀ 亮点 区和非 亮点 区元素及其含量对比F i g .7㊀C o m p a r i s o no f t h e e l e m e n t c o n t e n t s i n"b r i g h t s po t "a n d"n o n -b r i g h t s po t "a r e a s 2.3㊀亮点 形成机理分析通过对 亮点 区与非 亮点 区的表面形貌及元素成分含量的对比分析,可以确定在蓝宝石衬底退火过程中, 亮点 区发生了化学反应㊂根据文献[10]可知,蓝宝石即单晶氧化铝在高温(1000ħ~1200ħ)条件下,可与熔融状态下的碱发生化学反应,以氢氧化钾为例,其化学反应方程如式(1)所示,蓝宝石会与熔融的氢氧化钾发生反应,生成偏铝酸钾和水,水以气体的形式挥发㊂另外蓝宝石也可与熔融的碳酸钾反应,反应方程如式(2)所示,生成偏铝酸钾和二氧化碳㊂㊀㊀为了避免蓝宝石衬底表面残留的污物在高温退火的过程中造成衬底表面的污染,在蓝宝石衬底进行46超硬材料工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年2月高温退火前需进行清洗㊂为了更好地清洗衬底表面的污物,往往需要加入一定浓度的碱性溶液来进行清洗,而这些碱性溶液中含有一定量的氢氧化钾和碳酸钾㊂若在清洗过程中,这些碱性物质残留在蓝宝石衬底表面,在退火过程中就会跟蓝宝石发生化学反应㊂因为蓝宝石衬底的退火温度是在1200ħ~1500ħ,而氢氧化钾的熔点为380ħ,碳酸钾的熔点为891ħ㊂由此可知,在高温退火的过程中,残留在蓝宝石衬底片表面的氢氧化钾与碳酸钾都是熔融状态,这种熔融状态的氢氧化钾和碳酸钾会与蓝宝石发生化学反应,生成偏铝酸钾㊂这种化学反应使得蓝宝石衬底表面在研磨加工过程形成的脆裂尖角被腐蚀,形成比较圆润的表面,同时偏铝酸钾在熔融状态下填充了研磨过程中所产生的裂纹缝隙,使得反应区域表面光滑且透光,形成所谓的 亮点 区域㊂因此,为了减少或避免蓝宝石衬底在退火过程中形成 亮点 缺陷,应减少或消除碱性物质在蓝宝石衬底表面的残留㊂3㊀结论通过对蓝宝石衬底退火过程中所产生的 亮点 缺陷进行表面形貌观察和成分元素含量检测,并结合蓝宝石化学性质的理论分析,揭示了 亮点 缺陷的形成机理,具体结论如下:(1) 亮点 区域与非 亮点 区域形貌存在明显的不同, 亮点 区域表面形貌更为光滑,且呈现熔融层形貌,证明 亮点 区域发生了化学反应㊂(2) 亮点 区域与非 亮点 区域氧元素和铝元素的含量发生了变化, 亮点 区域氧元素含量较高,而铝元素相对较低,而在非 亮点 区域氧元素较低,而铝元素则较高㊂(3) 亮点 缺陷的形成主要是由于在清洗过程中有碱性物质残留在蓝宝石衬底表面,在高温退火过程中,碱性物质与蓝宝石发生化学反应,产生熔融透明的偏铝酸盐,熔融的偏铝酸盐填充蓝宝石衬底表面的微裂纹缝隙,形成了所谓的 亮点 缺陷㊂参考文献:[1]㊀文益华.探析L E D 产业发展现状及发展展望[J ].科技㊁经济㊁市场,2016(11):93-94.[2]㊀H a d i s M A ,C o o p e rP R ,M i l w a r d M R ,e ta l .D e v e l o pm e n t a n d a p p l i c a t i o no fL E Da r r a y s f o ru s e i n p h o t o t h e r a p y r e s e a r c h [J ].J o u r n a l o f B i o p h o t o n i c s ,2017.[3]㊀L IG ,WA N G W ,Y A N G W ,e t a l .E p i t a x i a l g r o w t ho f g r o u pI I I -n i t r i d e f i l m sb yp u l s e d l a s e rd e p o s i t i o na n dt h e i ru s e i nt h e d e v e l o p m e n to f L E D d e v i c e s [J ].S u r f a c e S c i e n c e R e po r t s ,2015,70(3):380-423.[4]㊀S a n t a n aM RD ,G a r c i aRG ,N a a s IDA ,e t a l .L i g h t e m i t t i n gd i o de (L E D )u s e i n a r t if i c i a l l igh ti n gf o r b r o i l e r c h i c k e n p r o d u c -t i o n [J ].E ng e nh a ri aA g r íc o l a ,2014,34343(3):422-427422.[5]㊀P i m p u t k a rS ,S p e c kJS ,D e n B a a r sSP ,e ta l .P r o s p e c t sf o r L E D l i g h t i n g [J ].N a t u r e p h o t o n i c s ,2009,3(4):180-182.[6]㊀卓志国,周海,徐晓明,等.L E D 用蓝宝石衬底抛光技术进展[J ].机械设计与制造,2013(4):249-251.[7]㊀李刚.半导体照明发光二极管(L E D )芯片制造技术及相关物理问题[J ].物理,2005,34(11):58-64.[8]㊀庄敏杰.蓝宝石衬底面形特征对退火工艺的影响研究[D ].华侨大学,2016.[9]㊀周海,杭寅,姚绍峰.蓝宝石晶片表面净化技术研究[C ]//机械电子学学术会议,2005:42-45.[10]㊀陈寿椿.重要无机化学反应[M ].上海科学技术出版社,1982(2):211-255.ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ北大在碳晶体管,哈工大在金刚石芯片均取得进展前段时间,以彭练矛为首的北大科研团队传出喜讯,在以石墨烯为基础的碳基领域取得了突破,不仅掌握了整套碳基C MO S 集成电路无掺杂的制备技术,而且还制作出了栅长达5n m 工艺的碳晶体管,尺寸方面比肩市场上主流的硅基晶体管㊂这无疑是一项中国式 奇迹 ,因为中科院的8英寸石墨烯已经让我们领跑全球了,如今的碳基技术更是展开了碳基芯片的蓝图,其他各国只能望其项背㊂近日国内再次传出好消息,韩杰才院士带领的哈尔滨工业大学科研团队,与香港城市大学㊁麻省理工学院等单位合作后,在金刚石芯片领域取得了新进展㊂金刚石芯片被誉为新型半导体材料的终极形态,除了大家理解的耐用性之外,整体性能远超目前主流的硅基芯片㊂在台积电实现5n m 工艺芯片的量产之后,有关硅基芯片即将达到物理极限的话题就不止一次地被提及,受硅材料性能的限制,再进一步的工艺,比如3n m ㊁2n m 的研发,不仅需要夸张的成本,而且所制成芯片的稳定性也难以保证㊂但必须要知道,衡量一个国家半导体产业是否发达,在于这些先进的技术能否变现成商业价值,绝非仅仅是纸面上的理论层次㊂在新型半导体材料这个领域,我国科研机构已经努力了十多年,时至今日,虽然有多项巨大的成果,但依然不能实现量产和商用,实际应用中还有太多的问题需要改进㊂根据I CI n s i gh t s 的报告,未来3~5年内,硅基芯片仍是半导体市场的主力军,甚至中低端40n m 及以上工艺水平的芯片仍据占着约37%的市场㊂所以现在谈论弯道超车还为时过早㊂㊀(百度新闻)56第33卷㊀第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀谢斌晖等:蓝宝石衬底退火中 亮点 缺陷的形成机理。
蓝宝石晶圆切割方法
蓝宝石晶圆切割方法蓝宝石是一种常见的宝石材料，具有高硬度、高折射率和高熔点等特点，因此在珠宝、光学和电子等领域得到广泛应用。
蓝宝石晶圆是一种薄片状的蓝宝石材料，用于制造光学器件和电子元件。
如何高效、精确地切割蓝宝石晶圆是制造过程中的关键步骤。
蓝宝石晶圆切割主要有两种方法：机械切割和激光切割。
下面将详细介绍这两种方法的原理和应用。
机械切割是一种传统的切割方法，它主要通过机械力和磨料对蓝宝石晶圆进行切割和研磨。
具体步骤如下：1. 材料准备：选择高质量的蓝宝石原料，进行清洗和研磨，以获得平整的晶圆。
2. 切割定位：使用专用设备将蓝宝石原料固定在切割台上，并确定切割方向和切割角度。
3. 研磨切割：使用研磨工具和磨料对晶圆进行精确的切割。
切割过程中需要控制切割速度、切割深度和切割力度，以避免损坏晶体结构。
4. 研磨抛光：经过切割后，需要对切割面进行抛光处理，以获得光滑的表面。
机械切割方法具有成本低、工艺简单等优点，但也存在一些缺点。
例如，切割过程中容易产生热量，导致晶圆变形或破裂；同时，机械切割方法也不能实现对蓝宝石晶圆的高精度切割。
激光切割是一种先进的切割方法，它利用激光束的高能量密度和高聚焦性能对蓝宝石晶圆进行切割。
具体步骤如下：1. 激光参数设置：选择合适的激光器和激光参数，如激光功率、脉冲频率和聚焦模式等。
2. 切割定位：使用激光切割机对蓝宝石晶圆进行定位和对准，确保切割的精度和稳定性。
3. 激光切割：通过调整激光器的参数，将激光束聚焦到极小的点上，对蓝宝石晶圆进行切割。
激光切割具有高精度、高效率和非接触性等优点。
4. 切割后处理：切割后的晶圆需要进行清洗和抛光处理，以获得光滑的表面。
与机械切割相比，激光切割方法具有更高的切割精度和更少的损伤。
然而，激光切割设备的成本较高，需要专业的操作技术。
除了机械切割和激光切割，还有一种新兴的切割方法被广泛应用于蓝宝石晶圆的切割，那就是等离子体切割。
等离子体切割利用等离子体的高能量和高速度实现对蓝宝石晶圆的切割。
科技成果——掺钛蓝宝石激光晶体
科技成果——掺钛蓝宝石激光晶体
掺钛蓝宝石激光晶体介绍
掺钛蓝宝石激光晶体是由微纳米技术（MNT）技术开发的一种新型半
导体材料，它主要由蓝宝石晶体掺入少量的金属钛（Ti）而成。
这种新型
半导体材料具有高发光亮度、高稳定性和良好的耐高温性能，在照明、显
示和发光二极管（LED）等方面具有重要的应用价值。
本文主要介绍掺钛
蓝宝石激光晶体的性能优势及其应用前景。
掺钛蓝宝石激光晶体性能优势
掺钛蓝宝石激光晶体具有良好的抗温性能和发光亮度。
应用微纳米技术，把少量金属钛（Ti）掺入蓝宝石晶体中，使蓝宝石晶体的发光亮度极
大提高，从而提高了激光晶体的发光亮度。
另外，由于掺入金属钛（Ti），使激光晶体的抗温性能得到显著改善。
被掺钛蓝宝石激光晶体在200℃时
仍保持稳定发光，且在进行十二次连续激光脉冲时，发光保持稳定。
掺钛蓝宝石激光晶体应用前景
由于掺钛蓝宝石激光晶体具有出色的发光亮度、高抗温性能和良好的
发光稳定性，因此在照明、显示和发光二极管（LED）领域具有重要的应
用前景。
激光切割技术在玻璃加工中的应用研究
激光切割技术在玻璃加工中的应用研究激光技术作为一种高精度、高效率的切割工艺，已广泛应用于各个工业领域。
其中，在玻璃加工中，激光切割技术也得到了广泛的研究和应用。
本文将对激光切割技术在玻璃加工中的应用进行研究和总结。
一、激光切割技术的原理及特点1. 激光切割技术的原理激光切割技术是利用激光器将激光束集中在一个小的点上，通过高能量密度将材料瞬间加热至融点甚至汽化状况，然后利用氮气、氩气等在焊缝上产生的高压气流吹散熔融的材料，从而实现对工件进行切割。
2. 激光切割技术的特点激光切割技术在玻璃加工中具有诸多优点，如下所示：（1）高精度：激光束极为细小，可以实现非常精确的切割，最小切割线宽可以达到几微米甚至更小。
（2）无接触加工：激光切割技术是一种无接触的加工方式，可以避免材料表面的损伤和变形，保持材料的原有性能。
（3）快速高效：激光切割技术速度快，高效率，适用于加工大量或重复数量的玻璃制品。
（4）灵活性强：激光切割技术可以根据不同的切割要求进行参数调整，实现对玻璃材料的不同形状和尺寸的切割。
（5）无振动：激光切割技术没有机械切削过程中的振动，可以避免玻璃材料的破裂和碎裂。
二、激光切割技术在玻璃加工中的应用1. 平板玻璃的切割平板玻璃是激光切割技术最常见的应用领域之一。
激光切割技术可以实现对平板玻璃的快速、高效、精确的切割，制作出大小符合要求的平板玻璃制品。
使用激光切割技术对平板玻璃进行切割，操作简便，切割速度快，没有机械切割过程中的振动，能够保持玻璃的完整性和表面质量。
同时，激光可以实现对复杂形状的切割，并且切割光线是非常细小和准确的，可以实现较小切割线宽，为平板玻璃行业提供更多的设计和创新空间。
2. 玻璃管的切割玻璃管在医疗、实验室等领域中有着广泛的应用。
常规的玻璃管切割方式需要使用金刚石刷，效率低且易损伤玻璃。
而激光切割技术能够高速、精确地切割玻璃管，避免了传统的切割方式对玻璃的损伤。
激光切割玻璃管的过程中，可以通过调节激光的功率和频率，实现对不同直径和厚度的玻璃管进行切割。
蓝宝石玻璃 切割加工工艺
蓝宝石玻璃切割加工工艺
蓝宝石玻璃是一种非常珍贵的宝石，它的切割加工工艺是非常
精细和复杂的。
首先，蓝宝石玻璃的切割加工需要经过严格的规划
和设计。
宝石匠师通常会使用计算机辅助设计软件来设计切割方案，以最大限度地展现蓝宝石玻璃的色彩和光泽。
设计完成后，宝石匠
师会使用专业的切割工具，如切割机和研磨机，根据设计方案将蓝
宝石玻璃进行精确的切割和打磨。
在切割加工过程中，宝石匠师需要考虑蓝宝石玻璃的硬度和脆
弱性，以避免造成损坏。
他们会采用精细的切割技术，如切割、打
磨和抛光，以确保蓝宝石玻璃的外观和光学特性得到最大程度的展现。
此外，不同形状和大小的蓝宝石玻璃可能需要不同的切割方法，因此宝石匠师需要根据实际情况进行灵活的调整和处理。
除了切割加工，蓝宝石玻璃的加工工艺还包括其他方面，如打孔、镶嵌和抛光等。
这些工艺都需要经验丰富的宝石匠师来完成，
以确保蓝宝石玻璃的最终形态达到最佳效果。
总的来说，蓝宝石玻璃的切割加工工艺是一项需要精湛技艺和
专业知识的工作。
宝石匠师通过精心设计和精细加工，将蓝宝石玻璃打造成各种精美的珠宝和工艺品，展现出其独特的美丽和价值。
激光切割设备在玻璃加工中的应用
激光切割设备在玻璃加工中的应用近年来，激光技术的发展带动了各行各业的创新与进步。
在制造业中，激光切割作为一种高效、精确的加工方式，被广泛应用于不同材料的加工过程中。
特别是在玻璃加工领域，激光切割设备的应用正日益受到关注。
本文将探讨激光切割设备在玻璃加工中的应用，并分析其优势和挑战。
激光切割设备是一种利用高能激光束将材料切割成所需形状的工具。
与传统的机械切割方法相比，激光切割具有许多独特的优势。
首先，激光切割不产生机械接触，因此可以避免材料表面的损伤和变形。
这对于玻璃等脆性材料来说非常重要，因为它们容易破裂或产生裂纹。
其次，激光切割可以实现高精度和复杂形状的切割，可以满足不同行业对于精准度和美观性的要求。
此外，激光切割还具有高效率、自动化程度高以及无需刀具更换等特点。
在玻璃加工行业中，激光切割设备具有广泛的应用前景。
首先，激光切割可以用于玻璃板材的切割。
无论是普通玻璃还是特殊处理的玻璃，激光切割都能够实现高效、精准的切割。
例如，玻璃门窗制造商可以利用激光切割设备来切割不同尺寸的玻璃板，满足客户个性化需求。
其次，激光切割可以应用于玻璃工艺品的制作。
传统方法中，手工雕刻或机械切割都对玻璃表面容易产生磨损或划痕。
而激光切割则可以在不破坏玻璃表面的情况下，实现精致的图案和花纹切割。
此外，激光切割还可以实现复杂的玻璃拼接，提供更多样化的设计选择。
激光切割设备在玻璃加工中的应用不仅带来了便利和效率，同时也带来了一些挑战。
首先，激光切割设备的高能激光束需要配备相应的安全措施，以防止辐射损伤。
这对于操作人员和周围环境来说都是一个重要的问题。
其次，激光切割设备的成本相对较高，这需要制造商在购买设备时考虑投资回报率。
此外，激光切割设备对于材料的透明性和热敏性较高，因此需要进行适当的调整和控制，以避免材料的破损或变形。
这需要操作人员具备专业的知识和经验。
尽管存在一些挑战，但激光切割设备在玻璃加工领域的应用前景依然十分广阔。
揭秘蓝宝石易碎的伪命题
蓝宝石易碎的伪命题原创专栏 2014-12-10当蓝宝石概念在手机行业风行之际，蓝宝石易碎的话题也喧嚣尘上。
但飚哥与多家蓝宝石厂家和加工厂家沟通后才发现，曾被手机业界定论的蓝宝石易碎的命题是一个伪命题。
基于同样原因，有多年蓝宝石生产和加工经验的日本京瓷公司与美国运营商Verizon在8月共同推出一款配备了蓝宝石玻璃材质显示屏的三防智能手机KyoceraBrigadier。
为展示该手机屏幕的坚固程度，京瓷公司特意在视频分享网站YouTube上传了一部有关暴力测试的视频。
视频使用了两款分别安置普通防撞击玻璃屏幕和京瓷蓝宝石玻璃屏幕手机模型，进行了多种防刮擦撞击试验。
试验结果是：普通防撞击玻璃屏幕裂了，而蓝宝石玻璃屏幕完好无损。
该视频让生产大猩猩Gorilla屏幕的美国康宁也很无奈，仅表示，蓝宝石玻璃材质价格昂贵且对环境有害。
多家蓝宝石厂家和专业蓝宝石加工厂家高层对飚哥表示，现在整个手机业界都拿康宁大猩猩玻璃与蓝宝石作比较，包括性能、价格等等方面。
但实际上，这是不公平的，首先蓝宝石在硬度方面是世界上仅次于钻石的材料，天生具有宝石的特性，注定其身份不菲。
其次，现在绝大部分加工蓝宝石手机盖板的加工工艺，与加工玻璃类似，但蓝宝石的晶体结构与玻璃截然不同，这也是导致蓝宝石易碎的根本原因。
传统的工艺玻璃加工成手机盖板过程中，都会出现毛刺和裂纹，但玻璃可以用化学强化手段作填补修复。
而蓝宝石最大的问题就在于加工过程中出现了裂纹，后期很难被消除掉，其结果就是业界所看到的蓝宝石易碎的问题。
飚哥的苹果手机曾贴过一片蓝宝石保护片，仅使用了一个月，就出现裂纹。
究其原因就是，加工过程中出现了裂纹。
后来更换了另一家的蓝宝石保护片，使用到今天，期间还是不小心摔过几次，也没有任何损坏，倒是粘贴在手机后盖的玻璃保护片倒是摔裂了。
飚哥还在一家激光公司亲眼看到，仅用十几秒的时间就将0.3mm 厚度的蓝宝石薄片，切割出一个苹果公司的LOGO。
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激光切割蓝宝石玻璃成亮点2013-09-17 08:11:28 | 编辑： | 【小中大】【打印】【关闭】苹果公司在美国加州总部召开发布会，正式发布两款新iPhone，分别是是iPhone 5C和iPhone 5S。
这与媒体此前曝光的消息完全一致。
自从iphone手机诞生以来，乔布斯将创新性的体验集成于智能手机中，这样才迎来了iphone手机在全球的热卖。
但是随着乔布斯的趋势，苹果手机还能不能有大的创新一直是人们关注的焦点。
通过11日iPhone 5C和iPhone 5S的发布会现场，我们已经感觉到苹果手机的创新正在逐渐减退，而“微创新”却成为其中的亮点。
例如利用激光加工的蓝宝石玻璃就是其中之一。
蓝宝石玻璃(SAPPHIRE CRYSTAL)一般是指人工合成的蓝宝石，与人们平常理解的珠宝——天然蓝宝石有着很大的区别，一般用于腕表镜面的制造。
它与钨钛合金和高科技陶瓷都是抗磨损的材料。
这些材料虽能抗磨损，但却不能承受强力撞击，同时一些硬度相同或更高的物质(例如：磨石，砂纸，指甲挫，花岗石面，混凝土墙面及地面等)都有可能会刮花这些材料的表面。
激光切割蓝宝石玻璃成亮点业内分析人士认为，苹果此次在硬件上的创新或低于预期，“微创新”将是一大特色，显示出高端智能机的发展已遭遇瓶颈。
由于有中移动的加入，iPhone5C的销量将得到一定保证。
整体低于预期据悉，苹果在此次发布会上将推出四款硬件产品，分别为iPhone5S、iPhone5C（即之前传言的廉价版）、MP3播放器shuffle和笔记本电脑Macbook Pro，另外还有新的操作系统IOS7。
两款苹果手机自然会是最大的亮点。
和以往苹果的大刀阔斧不同，此次iPhone5S的创新程度再度被缩小。
iPhone5曾经使用的in-cell显示屏，被誉为一次技术革命。
但此次苹果在触控上并未有技术升级，仅仅是处理器和摄像头“例行公事”般提升性能。
此次iPhone5S的硬件创新将主要集中在home键上。
据了解iPhone5S的home键将使用新型材料“蓝宝石”。
蓝宝石作为玻璃的替代，目前制造成本相当高昂。
供应链人士透露，若将蓝宝石材料做成iPhone手机屏幕大小，成本将是康宁大猩猩玻璃的四倍以上，且该项技术在中大尺寸玻璃上难以实现，目前仅能用在小尺寸领域。
分析人士认为，苹果此次使用蓝宝石材料，主要是为了显示其高档的定位。
为了配备这一主题，苹果甚至为home 按键打造了一个蓝色光圈。
iPhone5C则是另一个焦点。
低价、多款色彩，显示了苹果的手机战略已经发生了巨大变化。
早在今年五月，供应链人士即向中国证券报记者表示存在这款产品，由于采用塑胶机壳，市场曾认为这将给国内供应链带来了一些机会。
但据了解，由于苹果对塑胶机壳同样有较高要求，中国大陆基本没有厂商有能力做配套。
据悉，iPhone5C的售价将在3000元左右，定位中端。
分析人士认为，此次苹果新品在技术创新上低于预期。
作为高端产品标杆的苹果创新脚步进一步放缓，也显示出高端智能手机的创新遭遇到一定的瓶颈。
微创新下的小机会尽管苹果的新品整体上进步不多，但产品的“微创新”仍有可能对产业以及上市公司构成一定影响。
首先home键使用蓝宝石材料预示着材料领域技术提速。
之前iPhone只在摄像头领域用到蓝宝石材料，此次将蓝宝石材料做到home键大小已属创新。
尽管一块home键大小的蓝宝石售价在5元钱左右，若以iPhone当前的全球销售规模测算，这将给蓝宝石材料带来5亿元的新市场。
另外苹果将在iPhone5S的home键中集成指纹识别功能。
分析人士认为指纹识别在新一轮手机更新换代中将占有重要位置。
这种将生物科技集成到手机的技术，将个人安全验证在移动互联网领域开创了全新的模式。
激光技术应用于蓝宝石玻璃加工玻璃，蓝宝石和陶瓷是普遍应用于微加工技术和精细加工的材料。
然而，它们给传统的制造工艺带来了越来越多的挑战，这种挑战也给强大的超短脉冲激光器赢得了更多机会。
这些材料优质的属性对很多产品来说是不可或缺的：玻璃用来制作智能手机的显示屏，显示屏有着钢化的外壳；陶瓷坚硬，化学性质稳定，可用来制作电子零部件和电路基板，以及电气绝缘体。
蓝宝石极其坚硬，耐划伤，适合用于半导体和 LED 技术。
但玻璃、陶瓷、和蓝宝石有个共同点就是很难加工。
由于它们易碎而且都是非常坚硬的材料，他们挑战着铣、钻、磨等传统制造工艺的极限。
加工这些材料时刀具磨损快，并且需要好几个加工环节才能得到足够好的加工质量。
1、在坚硬、易碎的材料上使用激光光束激光光束在坚硬、易碎的材料特别能展现出良好的效果。
它们不会磨损且能聚焦到最小直径。
扫描振镜能灵活定位光束，能几乎满足各种形状轮廓的加工需要。
超短脉冲激光器（图1）特别适合加工易碎的材料。
对于小于10皮秒的激光脉冲，在热传导到周边的材料上之前，被加工区域的材料已经汽化了。
只要激光参数精确调整到和应用相匹配，那么就不需返工。
图1：为了将超短脉冲激光的卓越特性应用到高生产率要求的工业制造中，通快按比例增加了皮秒激光光器TruMicro 5000的输出功率。
对可见光以及近红外的光谱范围内的光来说，很多像玻璃这样的宽带隙电介质是透光的。
然而，高强度的皮秒脉冲能通过多光子电离产生自由电子。
大量连续的电离进一步释放电荷载体，这些电荷载体能够破坏材料中的化学键，最终达到烧蚀材料的目的。
2、低热输入避免产生裂缝当加工易碎材料时，避免产生小裂缝是经常要遇到的挑战，这些小裂缝会削弱零部件的强度。
产生裂缝的一个原因是过度的热量进入了零部件。
热量导致材料膨胀，加快了裂缝的生成。
适当的加工策略可以防止小裂纹的形成。
这其中就包括精准定义加工参数，如脉冲能量、脉冲重叠度、重复频率、焦点直径和激光加工次数。
最佳工作点取决于材料、加工形状、加工时间和质量的要求，并通过应验试验加以确认。
位于德国南部Ditizingen 的Trumpf公司和德国西部 Aachen的Fraunhofer激光技术研究所开展联合研究，发展了优化激光加工脆性材料效果的理论基础。
不同标准可用来评估质量：零部件的弯曲强度（用来测量材料的断裂强度，裂缝会使断裂强度降低）、切割边缘粗糙度以及边缘视觉效果。
切割边缘的情况可以通过光学显微镜以及借助扫描电子显微镜来测量。
（图二）图2：激光加工的蓝宝石微结构的扫描电镜图像测量零部件弯曲强度的普通方法是四点折弯测试(cf. DIN EN 843-5)。
用两根圆柱对一定加工轮廓的实验样品进行支撑和定位。
另外两个圆柱以既定速度对样件不断加力，直到它被折断。
破坏时间点的压力被测量，断裂强度可以通过零部件的形状以兆帕为单位计算得出。
尽管小裂缝的产生以及它们对断裂强度的影响会因不同的零部件而异，但是可以通过Weibull统计法来说明。
通常来说，选取10-15个被加工样件来进行四点折弯测试。
图4是使用通快超短脉冲激光器切割的手机玻璃显示面板（"Corning Eagle XG"）Weibull分布图。
10%的断裂可能性发生点可作为零部件的弯曲强度的特性值。
不同的加工方法可通过这种方式进行比较。
图3：使用皮秒激光器切割玻璃图4：使用通快超短脉冲激光器切割的手机玻璃显示面板（"Corning Eagle XG"）威布尔分布图。
零部件抗折强度的特性值所对应的破坏率为10 % 。
3、加工强化玻璃智能手机的兴起加大了显示屏的重要性。
智能触摸显示屏（触摸屏）已经超越了手机键盘成为最主要的用户界面。
典型的智能手机包括四块玻璃平板：两块在显示屏上，容纳薄膜晶体管和液晶材料；一块提供触摸功能；还有一块化学钢化玻璃盖板保护底层免于划伤，冲击损伤和脏物。
由于用户想要轻便、纤薄的智能手机，更薄的玻璃面板被使用。
典型的玻璃显示面板为0.3毫米厚；化学钢化玻璃盖板0.7毫米厚。
这使得传统的切割工艺达到了极限。
切削轮子已经不适合加工这种玻璃，因为他们都经过特殊的化学强化处理，而铣削加工则需要大量研磨和抛光上的返工工作。
红外和绿光波长的超短脉冲激光器正好可用于这种材料的加工。
皮秒脉冲能减少裂缝的产生，切割质量远远超过普通的铣削加工。
激光光束多次扫过被加工材料来实现切割。
速度，边缘质量和边缘的角度可以由加工策略来决定。
相对于其他的激光工艺，烧蚀工艺更稳妥：例如，轻微变形的玻璃并不影响加工结果。
在测试中，使用绿光皮秒激光器，"Corning Eagle XG"的弯曲强度达280兆帕。
使用红外皮秒激光器的测试结果表明速度增加三倍，边缘的弯曲强度略低。
更强大的皮秒激光器使我们有更大的机会来提高加工玻璃的效率。
我们比较钢材和玻璃的烧蚀速度以及加工效率时这种机会尤为明显。
（图5）由于等离子体屏蔽的原因，钢材的烧蚀效率在5 J/cm2的脉冲能量密度时开始降低，而玻璃允许更高的脉冲能量密度，直到加工效率达到最高。
因此当加工玻璃时，更高的脉冲能量可以转化为更高的烧蚀效率。
图5：上图：钢材的烧蚀速度开始从5 J/cm2的流量下降；下图：玻璃的烧蚀速度没有从更高的流量密度降低。
因此，更高的脉冲能量能提高加工的效率当考虑进一步降低玻璃的重量和厚度时，人们可能会使用超薄玻璃。
50微米厚的玻璃处理起来更微妙，对于机械加工也更敏感。
事实上，这样的玻璃不用激光来加工已经是不可能了。
4、适用于任何棘手情况的蓝宝石蓝宝石是地球上仅次于钻石第二坚硬的材料，很难使用机械的方法来加工。
使用激光器来切割蓝宝石是当今LED制造业的标准加工方法，蓝宝石在这里用作基板衬底。
由于其抗划伤性和透光性，蓝宝石会用来生产手表和光学仪器的保护镜面。
当加工细小的轮廓时，超短脉冲激光器可以实现精准的加工。
例如当切割圆形部件和钻微孔时，柔性的轮廓加工可以通过高速扫描器来实现。
超短脉冲除去了加工时的热影响，从而产生极好的切割边缘质量。
图 6 显示了0.4 毫米厚的圆形、正方形和三角形轮廓，使用 TruMicro 5070 红外皮秒激光切从蓝宝石上切割下来。
最小轮廓尺寸是0.2毫米。
与超短脉冲相结合的智能加工方式可以避免形成缺口及开裂。
经验表明100微焦左右的脉冲能量是最佳的。
例如，将脉冲能量为250微焦的激光光束分成两个125 微焦的独立激光光束同时加工两个零部件就可以获得更高的产量。
卓越的加工质量取决于加工方法、除尘和工件夹具之间的适宜的配合。
图6：圆形，正方形和三角形轮廓，0.4毫米厚，使用红外皮秒激光器"TruMicro 5070"从蓝宝石上切割下来5、陶瓷--耐磨、耐高温工程陶瓷经常会用于暴露在高温或要求耐磨损的零部件上。
在许多应用中，对材料的电绝缘性要求很高。
例如，工程陶瓷用于汽车行业中传感器芯片的PCB材料，用于油泵的耐磨损贮存材料，或用于食品行业中喷嘴材料。