通快應用于多種量產的工業級超短脈沖激光技術

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5G通信,7nm光刻芯片,柔性顯示技術——這些在數十年前從未出現的詞匯,如今已成為時代的寵兒。一方面,這些日新月異的技術在不斷改變著我們的日常生活方式;另一方面,新材料的不斷出現、精密加工技術的更高要求,使得傳統加工技術面臨著嚴峻挑戰。超短脈沖激光技術,正是在這樣的時代背景下一路闖進電子及通信工業應用,并在近年來實現井噴式的發展。

1、第一個十年

TruMicro 5000工業級皮秒激光器的研發,源于汽車工業的量產應用。羅馬不可能在一天之內建成,任何成果的最終呈現離不開長期的準備。通快,作為一家擁有百年歷史的德國傳統家族性企業,長期致力于為工業生產提供更優質穩定的激光技術。2000年是通快超短脈沖工業激光技術的元年,在位于黑森林地區的施蘭貝格小鎮上,第一代基于碟片技術的工業皮秒激光器 TruMicro 5000項目順利開啟。與如今不同,當時絕大多數超短脈沖激光器均位于實驗室中,此類激光器距離滿足7/24的工業生產還很遙遠,在工業上也沒有對于超精密加工的大量需求,這意味著,公司將執行一個數年的無營收的投資項目。

得益于家族企業的制度優勢——無需向股東解釋運營收益,可長期穩定執行研發決定,此項目從始至終一直被集團高度重視并持續注資,2003年,第一臺原型機Quattro誕生;2009年,隨著第二代TruMicro 5000系列正式發布,通快TruMicro 5000系列才成功的實現第一筆營收 ——來自于汽車行業的噴油嘴鉆孔項目。傳統方式加工的噴油嘴,僅可局部浸潤氣缸,使得活塞工作比較低效;而使用超短脈沖可實現不同方向和孔徑的小孔,這使得噴油嘴浸潤氣缸方向極大優化,燃燒室效率提高20%,僅在德國,此項技術就減少了一千兩百萬噸汽車二氧化碳排放量,在2013年,通快TruMicro 5000同相關合作伙伴共同獲得德國未來獎。

2、第二個十年

TruMicro系列迎來更多成員,與電子工業共同成長。2010年后,隨著通信設備的攝像及娛樂功能越發豐富,新型非金屬材料成為電子設備廠商的選擇。藍寶石、新型脆性材料加工成為首先擁抱超短脈沖激光技術的行業,TruMicro 5000系列激光器紅外產品與應時推出的TopCleave脆性材料切割鏡組,在行業內受到廣泛的好評。尤其在藍寶石材料的加工中,對于激光器的單脈沖穩定性,平均功率穩定性,運行穩定性要求尤為苛刻。碟片激光技術在設計之初就充分考慮到工業應用場景,碟片放大晶體擁有其他設計無法比肩的散熱特性,這極大保證了激光器光學穩定性,而得益于在對于產品安全,生產穩定性要求更加嚴格,生產環境更加嚴苛的汽車工業生產的經驗,TruMicro 5000系列的電子行業應用水到渠成,基本成為藍寶石加工工藝的指定激光器品牌。

2014年后,OLED作為新一代顯示技術,在中小尺寸顯示中逐步對TFT-LCD技術進行替換,并向著柔性可折疊的技術方向發展;另一方面高功率超短脈沖及短脈沖激光在綠光與紫外的倍頻技術也日趨成熟。基于氣體激光器的初代OLED LLO(激光剝離技術)產線一直是OLED從業者生產中的痛點——換氣頻率過高影響稼動,運營成本大,損耗品儲存條件苛刻。DPSS固體激光器無需換氣且損耗件極少,TruMicro系列的新成員——基于DPSS技術的高功率納秒紫外激光器 TruMicro 7370系列成功在2015年后全球范圍內的新OLED LLO(激光剝離技術)產線投產中,基本替代了上一代氣體激光器,成為了新一代LLO激光剝離技術領導者。為了滿足客戶對于產品功率的更高需求,2019年,TruMicro 7370在實現輸出功率雙倍升級后,正式更名為TruMicro 8320/8340,為客戶進一步節約了設備空間與初期投資。

而另一方面,針對OLED的超短脈沖激光切割工藝,綠光與紫外版本的TruMicro5000系列憑借其多年積累的穩定性,良好的光束質量,在各行業的巨大裝機量中經驗豐富的售后團隊,已成為面板工廠對于此工藝的不二之選,實際裝機市占率接近100%。最新的TruMicro5000系列實現了從紅外到紫外,從皮秒到飛秒的可選擇參數全覆蓋。

5G時代的到來將激發更多超短脈沖激光技術的潛在應用。針對7nmEUV極紫外光刻設備,通快已成為指定激光器供應商。另一方面,為了滿足客戶對于低功率的皮秒及飛秒激光產品的需求,給客戶提供最經濟優化的選擇,除了對于高功率,高設備表現力的超短脈沖激光系列的不斷升級外,TruMicro產品家族中功率最小的成員——TruMicro2000應運而生,基于光纖技術的TruMicro2000參數十分靈活,脈寬可在350fs~20ps間動態可調,對于電子行業脆性材料切割,精密標記均有不凡表現,2019年全新升級后的TruMicro2000可搭載最新TopWeld玻璃焊接鏡頭,可實現多種混合脆性材料焊接,為電子產品設計者提供了更多的加工可能性。

3、下一個十年

通快超短脈沖產品系列將持續升級,助力更多行業發展。2020年是通快超短脈沖激光技術的第20個年頭,而超短脈沖激光技術的發展趨勢并未減緩,通快探索超短脈沖激光器的腳步愈發加快。位于慕尼黑的通快科研型高功率超短脈沖激光器生產及研發中心的最新項目Dira不斷刷新著人們超短脈沖能量極限的認知,在協助諸多科研機構完成ICS逆康普頓散射,光參量啁啾脈沖放大,電子加速,極紫外EUV與X射線發生等科研應用之后,可在1ps下實現1000W,200mJ的最新科研型超短脈沖激光器再一次刷新了對于超短脈沖激光器的認知——要知道,普通的工業超短脈沖激光器僅能實現不足100W,單脈沖能量數百微焦(μJ)。

制造精密化是發展的必然趨勢,下一個十年,我們有理由相信超短脈沖激光產品將應用于越來越多的工業制造。面對行業的快速發展、宏觀政策的變化以及國產激光的成熟化,通快TruMicro超短脈沖及短脈沖系列將如何在瞬息萬變的環境中引領行業發展?我們將在5月14日的在線研討會中為您一一揭曉。

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