火花飛濺的圖像以及大型的五軸激光系統的精確性已經成為工業領域內熟知的特點，正如設備制造商們在大型工具展，比如在芝加哥每兩年舉行一次的IMTS上所展示的。最近，一系列新的激光工具已經開始成為人們關注的中心，即激光微加工系統。 這些激光產品為實現目前工業制造中復雜的要求提供了技術途徑。目前的工業制造中要求具有超高精度，工具尺寸幾乎是無窮? Ｖ圃煲抵腥找嫜細竦囊笠殉晌率擔宦勰閌竊諞桓鲇脖掖笮〉男酒閑醇甘詬齙繾又噶罨故竊諫桓販⑺看笮〉某萋趾橢Ъ堋? 薄壁（0.010英寸）不銹鋼焊接的樣品，而后對管身和端蓋進行拋光激光微加工技術為一些用其他技術無法解決的問題提供了解決方案。比如，它使得加工過程無須進行零件接觸，在零件上也沒有機械作用力，此外，它能夠得到幾乎是無窮小且不會破裂的工具?？梢允褂貌煌ㄩL的激光來加工特定的材料，而不影響同一個零件上的其他地方。激光器的能量可控性和輸出的一致性使得它可以得到微米量級的加工深度。對激光加工來說，材料的硬度不是一個重要的問題，這樣在陶瓷或者鉆石上鉆一個直徑為0.005英寸的孔，就和在不銹鋼、銅或FR4 PCB材料上鉆孔一樣了。因為激光束光斑小，能量可控，所以利用激光來焊接精細部件，如箔這類金屬薄片，或者是進行密封焊接都沒有問題。這樣，極小的孔，甚至是盲孔，使用合適的波長和光學元件也能夠很好的完成。激光技術最有用的特點之一就是激光束的波長。激光波長分為不同的顏色，可見光和不可見光。所有的材料吸收或者反射不同波長的光；硅，用于IC核心芯片（IC芯片的大腦）的制造，一般它不吸收大于1100 nm的光。玻璃，二氧化硅，或者常見的透明材料，能夠透過紅外波段的光（1064 nm），使得光波穿透材料且沒有任何影響。CO2激光，波長為10,600 nm，能夠被大部分的有機材料吸收而不管它們是什么顏色的。 通常激光微加工系統利用了這些特點來做特別的工作。比如，在汽車收音機里的背光按鈕中包括了一個塑料按鈕，上面有一層白色油漆，在上面是一層黑色或者其他暗色。紅外波長的（1064nm）激光能去除黑色油漆，它會被激光吸收，但是，激光在白色油漆上被反射，這樣就不會破壞下面的白色。只要有一點光，你就能看到在“黑暗里發光”的收音機按鈕了。 當你有一系列多色的包裝用標簽，需要寫“生產日期”和批號作為必要的永久標記，在這里可使用CO2波長激光器（10,600 nm），它的光束可以被所有不論是白色的還是黑色的涂料和墨水吸收。 另一個問題是如何密封地焊接一個不銹鋼的可移植起博器，它必須在一個真空室內被焊接。使用一個真空的手套盒，使用一套內置的手套來加載和處理零件，在該設施的頂部插入玻璃窗，然后使用紅外波長（1064 nm）激光，它可以穿透玻璃，這樣就在真空腔內的零件上得到了焊縫。 波長可選的加工過程的樣品。1064 nm激光燒蝕鑄?；衔铮潜Ａ袅撕苄〉暮妇€和焊點——IC失效分析 高頻且連續帶電的激光空腔，其調Q脈沖頻率范圍為1kHz到100kHz （有些脈沖激光甚至可以高達MHz范圍），而低頻脈沖激光器設計范圍為10Hz到100Hz。調Q頻率越低，停機時間就越長，每個脈沖的能量就越大。低的調Q頻率被用于切割，打孔和加工制造。高頻脈沖，其峰值功率較小，但是可用于焊接和熔化的平均功率更大，而切口和劃線不會受到熱影響區（HAZ）的負面效應。 在脈沖激光器中，每次激光器調制脈沖，就有一次激光能量被送出。這些脈沖通常其能量層次要高于調Q激光器，而且對能量的控制要更好。脈沖激光器的脈沖能量十分連續，可被用于許多情況，或者是要求有精確的深度控制的情況，或者是要求在難以加工的材料中鉆深孔。 激光器的脈寬是在設計激光器腔體時就固定了的，很可能這是在微加工中最為重要的特性之一。在激光器的每個脈沖中，不論它是調Q激光器（工作在1KHz到100KHz）或者是脈沖激光器（工作在1Hz到100Hz），都有一個周期時間，在這段時間內脈沖的實際能量被釋放。這段時間間隔對激光器系統的任何過程來說都是至關重要的。如果脈寬很短，少于60納秒，在目標材料上就會有燒蝕或者汽化過程產生，熱影響區域很? Ｐ磯喙丶奈⒓庸す炭贍芏約す饌ü澆那蚧蛘咦榧揮腥扔跋臁Ｔ謔褂彌械牡縉璞干峽梢災苯擁玫郊す馇鋅冢慫枰男Ч?，矒Q岫運牡縉匭源雌淥謀洹? 更長的脈寬，大于100 ns，每個脈沖有更小的峰值功率，但是因為能量在那里的時間更長，所以這些脈沖可以提供在很多激光應用中有用的特性。當材料過于敏感，而不能忍受更短脈寬的更高能量的沖擊，比如鉆石打孔或者切割，或者材料需要吸收更多熱量或激光來獲得切割和劃線時更干凈的邊緣質量，如ITO微修時所要求的那樣，更長脈寬就是有利而非有害的了。 激光束一個明顯的優勢就是不論光束有多?。ㄉ踔列∮?5微米），它都不會在工件內破裂，它也不會在零件內部加工時變鈍。這種非接觸式的加工特點有著許多方面的優勢。 零件上沒有應用任何力矩，所以只需很少量且不昂貴的固定裝置。許多系統都不使用固定裝置：零件被放置在視覺系統中，確定了位置和角度后被輸入發射激光的計算控制系統，而后對零件進行加工。其他系統允許操作員在攝像機下放置一個零件，然后CAD圖像被“拖動和放置”到正確的位置，然后進行零件加工。 無限小的加工工具的想法很合乎人們的需要，因為在傳統的加工，特別是微加工中，工具越小，相應的困難就越大。傳統的工具會斷裂，小的鉆頭會折彎或者移位，而銑刀甚至放電加工中的電極只對某一些最小特征尺寸起作用。 利用改變波長和光學裝置，激光光斑大小可被調整到任意尺寸。小到25微米的切口寬度和小到25微米的小孔都成為可能，此外，通過使用掩膜和象平面的光學裝置，可以實現特征尺寸在微米甚至亞微米量級。 許多微加工應用涉及了精確的深度控制（達微米和亞微米精度），例如潤滑油膜的凹腔，或者是液體循環設備的柔性材料上打的溝道。 脈寬和熱影響區效應的實例——陶瓷上的15微米的小孔。 左邊的小孔是由皮秒紫外激光得到的，右邊是由飛秒紫外激光得到的。其他的例子可能需要在微米量級的誤差內移除物質層以保護下面的部分，例如在一個微型多層混合電路版中去掉銅的一層，而不破壞下面的其他層。另一個例子是在多線電纜中去除外面的絕緣層而不影響里面電線的絕緣性，而且整條電纜直徑只有200微米，絕緣層的厚度在微米量級。 太硬而不能用傳統技術來加工的材料是激光微加工的主要備選材料。比如鉆石，它被用于工業領域的很多場合，也被用于珠寶業和化妝品業。激光技術被用于生產水噴嘴，以及用于拉絲的硬模。對于水切割系統中的噴嘴，利用激光技術，小孔被打在一個鉆石嵌入頭上。這些噴嘴要承受的壓力超過55,000 psi，水的流速為3000 ft/s。小孔直徑范圍為50-400微米。 為了得到很細的絲，人們通過拉絲硬模對材料進行撥絲作業；這就是為什么在這些條件下要選擇金剛石。 依賴激光技術來進行生產制造的另一個例子是，在硬質材料（如Hastalloy）上鉆很小的孔或很深的孔，從而得到噴氣發動機葉片上的散熱孔。在這項應用中，使用了脈沖激光來進行沖擊鉆孔。這項技術使用了重復形式的脈沖，每個具有穩定高能量的脈沖都去除了固定數量的材料。 激光焊接系統具有的小尺寸光斑和可控的、穩定的能量使得它成為一些傳統MIG焊接，TIG焊接，氣體焊接或者送絲設備所不適用場合中的理想選擇。 直徑為1.88 mm薄壁型的圓柱狀電子晶體，它的壁厚可以僅為125微米，內部的組件封裝必須被焊到一起，使得蓋子可以位于柱體內部大約一半的位置。實現這個焊接又不會帶來過多熱量的唯一方法就是使用聚焦的激光束。 今天，在制造業的高技術含量領域，甚至在許多傳統生產的低技術含量領域，激光微加工系統的使用是無窮無盡的。這里所提到的激光技術基本特點和例子只是對這個快速進步的制造工具的一些初步介紹。 Greg Anderson是Control Systemation Inc. (CSI)公司（Orlando, FL）的總裁，該公司是激光微加工系統的供應商。網址www.controlsystemation.com。