激光加工简要总结

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发展波长更短的激光是提高激光存储技术的关键。 激光划线技术。 由于激光对划片材料几乎不产生机械冲力和压力， 加上激光光斑小、 划缝窄，所以特别适宜于对细小部件作各种精密加工。但由于用于激光加工的整套 设备技术含量高，售价亦很高。 激光清洗技术。激光清洗技术的使用有效地解决了集成电路的清洗。 激光热处理。激光热处理是指利用激光高能量密度的能量照射金属材料表面时，材 料表层温度迅速升高，当激光停止作用后，材料基体温度迅速下降，从而使材料表 层经历一个热处理过程。激光热处理技术由于成本高、控制复杂，还处于实验室技 术层面，还没有大范围、大面积的工业化应用。 表面处理技术。激光表面处理主要包括以下几方面的工艺：激光表面相变硬化（ L TH ） 、激光表面熔化（LSM ） 、激光表面合金化（LSA ） 、激光表面涂覆（LSC ）以 及激光表面冲击硬化（LSH ） 。
激光加工
激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称 LASER 的音译，是取自英文 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的各单词头一个字母组成的缩写词，意 思是“通过受激发射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。1964 年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。 刘东华《激光加工的原理与器件》 ： 激光的特点： （1） 发射出来的激光其频率、相位、方向和偏振态等都完全相同，因而，激光具有许多 宝贵的特性，可归纳为亮度高、颜色纯、方向性好和相干性强等四个方面。所以激 光束可在时间上和空间上实现高度的集中，也就是说，激光具有良好的聚集性能。 强大的激光束，经过聚焦后，可以形成微细的光斑，从而达到极高的功率密度（如 105 ~109 ������/������������2 ） ， 其亮度和威力大大超过普通的光源。 甚至比世界上最强大的光源 太阳的亮度还要高数亿倍。 激光的聚焦特性与其波长、模式、发散角、以及聚焦透镜的焦距等因素有关。
林树忠等《激光加工技术的应用及发展》 ： 原理： （1）激光加工的实质是激光将能量传递给被加工材料，被加工材料发生物理或化学变化， 从而达到加工的目的。 按照激光与被加工工件之间作用机理的不同， 可将激光加工分为两类： 一类是激光热加 工， 一类是激光冷加工。 激光热加工是指激光作用于加工工件表面所引起的快速热效应的各 种加工过程，如激光焊接、激光打孔、激光切割等；激光冷加工是指激光借助高能量高密度 光子引发或控制光化学反应的各种加工过程，亦称为激光光化学反应加工，如激光刻蚀、激 光掺杂、表面氧化等。 特点： 激光具有高亮度、方向性强、单色性好、相干性好、空间控制和时间控制性好等优越性 能，容易获得超短脉冲和小尺寸光斑，能够产生极高的能量密度和功率密度，几乎能加工所 有的材料。特别适用于加工自动化，而且对被加工材料的形状、尺寸和加工环境要求很低。
（1） 无接触加工。激光加工是通过激光光束进行加工，与被加工工件不直接接触，降低 了机械加工惯性和机械变形，方便了加工。同时，还可加工常规机械加工不能或很 难实现的加工工艺，如内雕、集成电路打微孔、硅片的刻划等。 （2） 加工质量好，加工精度高。由于激光能量密度高可瞬时完成加工，与传统机械加工 相比，工件热变形小、无机械变形，使得加工质量显著提高；激光可通过光学聚焦 镜聚焦，激光加工光斑非常小，加工精度很高，如 PC 机硬盘高速转子采用激光平衡 技术，其转子平衡精度可达微米或亚微米级。 （3） 加工效率高。激光切割可比常规机械切割提高加工效率几十倍甚至上百倍；激光打 孔特别是微孔可比常规机械打孔提高效率几十倍至上千倍；激光焊接比常规焊接提 高效率几十倍；激光调阻可提高效率上千倍，且精度亦显著提高。 （4） 材料利用率高，经济效益高。激光加工与其他加工技术相比可节省材料 10 ~ 30 %， 可直接节省材料成本费，且激光加工设备操作维护成本低，对加工费用降低提供了 先决条件。 应用： （1） 激光快速成型技术。激光快速成型技术一改传统加工“去除”成型加工工艺，改为 “堆积”成型加工工艺，在加工领域具有划时代的意义。 （2） 激光焊接技术。激光焊接是利用高能量激光束照射焊接工件，工件受热融化，然后 冷却得到焊接的目的。激光焊接的显著特征是大熔、焊道、小热影响区，以及高功 率密度，大气压力下进行不要求保护气体，不产生 X 射线，在磁场内不会出现束偏 移， 更加之该法焊速快、 与工件无机械接触、 可焊接磁性材料便于实现遥控等优点， 尤其可焊高熔点的材料和异种金属，并且不需要添加材料，因此很快在电子行业中 实现了产业化。激光焊接有两种基本方式：传导焊与深熔（小孔）焊。 （3） 激光打孔技术。激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成本低和综合技术 经济效益显著等优点。激光打孔技术朝着多样化、高速度、高精度、直径更微小的 方向发展。 （4） 激光切割技术。 激光切割以其切割范围广、 切割速度高、 切缝窄、 切割面粗糙度低、 热影响区域小、加工柔性好、可实现众多复杂零件的切割等优点而应用越来越广。 激光切割技术可广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降 低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材 料，后者是激光切割技术的重要应用领域。 （5） 激光打标技术。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打标方法。激光打 标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米量到微米量级，这对产 品的防伪有特殊的意义。 （6） 激光刻蚀技术。激光刻蚀技术主要应用在高集成度电路的制作。 （准分子激光） （7） 激光微调技术。激光微调主要用于调整厚膜电路或薄膜电路中的电阻、电容以及其 他多种功能参数。激光调阻时，受到照射的部位受热汽化挥发，阻值区域截面面积 减小，随之阻值增大。激光微调的实质是打孔，每次打孔都很浅，约至几十纳米至 几十微米之间，然后通过连续不断的打孔，搭接成一条线。激光微调电阻除用强光 照射将部分电阻膜气化外， 还可通过无损伤照射改变膜的结构达到调整阻值的目的。 激光调阻技术主要应用于精密电阻阻值调解，精度可达 0.1 ‰ ~ 0.02 ‰。 （8） 激光存储技术。激光存储技术是信息以反射/ 非反射带（正常表面和凹坑）的序列 编码，已达到信息存储的目的。因数据存储密度与激光波长的平方成反比，所以，
袁根福《激光加工技术的应用与发展现状》 ： 特点： （1）无接触、不需要工模具、清洁、效率较高、方便实行数控和可以用来进行特殊加工。 应用： （1） 激光打孔和切割。由于激光可以通过聚焦而获得高密度能量（106~8 ������/������������2 ） ，瞬间 可使任何固体材料熔化，甚至蒸发，因此，从理论上说可以用激光来加工任何种类 的固体材料。 （2） 激光焊接。利用激光的高密度能量，可以对高熔点、难熔焊接（如玻璃的焊接） ；加热速度快，作用时间 短，热影响区小，热变形可以忽略；属于非接触焊接，无机械应力和机械变形；激 光焊接装置容易与计算机联机；可以在大气中焊接和无污染等一系列优点。 （3） 激光表面改性技术。激光表面改性技术包括：激光表面相变硬化、激光表面合金化 与熔覆、激光表面非晶化与微晶和激光冲击强化等。利用激光表面改性技术可以极 大地提高零件表面的机械、物理和化学性质，现在已经广泛应用于工业生产。 （4） 激光刻蚀、 铣削与毛化。 激光刻蚀在微电子行业可以用于半导体器件和芯片的加工， 也可以用于精密光学器件的加工；利用激光的高密度能量，可以对硬脆性难加工材 料进行激光铣削加工；利用脉冲激光还可以对轧辊进行毛化，经过毛化的轧辊轧制 的汽车簿板具有着油漆牢固的特点。 另外， 还可以利用激光对钢套等零件进行毛化， 可以大大地提高其耐磨寿命。 （5） 激光物理气相沉积、激光化学气相沉积、激光诱导液相化学镀和激光诱导固相反应 沉积。激光物理沉积（LP V D）主要是利用蒸发机制制膜，利用此种方法可以制非金 属膜，也可以制金属膜（包括难熔金属膜） 。激光化学气相沉积（LC V D）是利用激 光束的局部高温、高能诱导反应气体发生化学反应沉积成膜的方法。激光诱导液相 化学镀（L IEP）可将基板样品直接放入镀液中，用激光辐照诱导反应沉积。与普通 化学镀相比，激光诱导化学镀沉积速度要快得多，镀层更加平整致密。一般认为激 光诱导化学镀的机理是由于激光可在局部产生高温，使照射区溶液迅速升温活化， 分离出金属粒子。而基板表面同时被高温活化，吸附能力大为增强，所以沉积易于
原理： （1） 当激光束照射到材料表面时，由于材料吸收光能后转变为热能，使材料加热升温， 改变材料的物理化学性质或将照射区内的材料熔融，甚至汽化溅出，将材料去除或 破坏。利用这种激光与材料相互作用时的热效应，便可有效地进行各种激光加工。
特点： （1） 由于激光束的功率密度很高、威力很大，因而可以加工各种金属和非金属材料，特 别适合于加工高硬、耐热合金、陶瓷、宝石、石英、玻璃等硬而脆的难加工材料。 （2） 激光的聚集特性良好，可以将激光束聚集到微米级，且功率大小容易调节，因而可 以用于精密微细加工。 （3） 由于是非接触加工，在激光加工过程中，没有加工阻力，没有工具摩损等问题，因 而能实现高速度、高精度的加工。且光束的照射部位、光斑的大小均容易控制，易 于实现自动化。 （4） 能进行远距离遥控加工，也可以通过透明材料对一些特殊环境（例高温、剧毒、水 下、放射性及真空）中的工件进行激光加工，这是用常规的加工方法难以办到的。 （5） 普通机械加工时，噪音大、屑末多、耗能大。而采用激光加工时，既无噪音、又无 屑末， 且工件变形小， 无须后续加工， 可以省略二次加工。 既节省资源又节约能源， 工效高。 （6） 激光束在大气中传输时无能量损失， 因而不象电子束加工那样， 需用复杂的真空室。 也不会产生电子束加工那样的 X 射线，不会发生放射性危害，也无加工污染，不会 发生公害，无需安装公害防治装置。 在现代激光加工系统中，往往是集激光器、导光聚集装置、工作机床、计算机数控系统 和机器人等于一体的整机。
进行。激光诱导固相沉积法直接采用激光诱导固体膜发生作用，反应生成金属或合 金沉积在基板上。利用此种方法可以用来进行电路板布线。 （6） 激光快速成型技术。快速成型（Rapid Prototyoing，简称 RP）是通过把材料堆积，快 速、精密地制造出实际零件，它体现了计算机辅助设计、数控、激光加工、新材料 等学科和技术的综合利用。它不需要借助其它设备和工具迅速和精确地制造出复杂 的工模具、模型和工艺品。激光快速成型技术主要有激光层叠法、粉末烧结法、光 固化法等。 （7） 激光标记和艺术品制作。激光标记和艺术品制作就是利用高密度能量的激光束，会 聚在工件表面的对目标进行表面扫描，使材料表面发生物理或化学的变化，导致目 标表面的光反射特性的变化，从而获得可见图案。它属于一种非接触的标刻方式。 与传统的加工方式（如喷墨打印，电火花加工，机械刀刻等）相比，它具有许多难 以比拟的优点。如它采用计算机控制技术，效率高、节奏快；激光刻划精细，可以 对各种材料的表面进行标记，并且耐久性非常好；采用激光标刻的防伪效果好等。 （8） 激光材料合成、激光清洗和激光加工在建筑上的应用。激光清洗可以使物体表面的 污垢吸收光能而蒸发去除，或者在表面产生力学共振而使污垢凝结脱落。 激光加工作为先进制造技术，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材 料消耗等起到愈来愈重要的作用。