走出实验室：飞秒激光打开微细加工应用大门

氮化铝、氧化铝、氮化硅和氧化锆等陶瓷材料已成为在很多领域颇受欢迎的高性能材料。它们具有很好的电气绝缘性能，同时耐高温，因而成为手机天线及高性能发光二极管（LED）封装等产品不可分割的一部分。

钻削和切割陶瓷是飞秒激光器彰显卓越性能的一个领域。生产商可以获得高品质的几何形状。所加工的孔具有精密的形态、光滑的内壁，最大限度地降低了表面碎屑的产生（图2）。由于后续加工需求很少甚至可免，飞秒激光器往往能够大幅提高生产率以及降低生产成本。 

图2：这个不锈钢箔上清洁、无碎屑的切割孔凸显了飞秒激光器对薄型材料加工的优势。

在强化玻璃产品的加工方面，飞秒激光微细加工设备可以很容易地实现对于机械系统来说极具挑战的高品质直线切割、曲线切割和内部切割。高峰值功率的飞秒激光器可实现高速加工，并且提供出色的边缘质量和强度。 

薄型材料的去除

集成电路复杂性和密集度的提高，给半导体行业带来了新的加工挑战。如，半导体晶圆的厚度在持续变薄，材料使用更多样化，尺寸更小型化。所有这些特征将传统制造方法逼到了极限的边缘。

由于能实现所要求的材料加工品质和精度，超快激光器成为这些新应用的首选工具。例如，在选择性激光烧结加工中，有可能在不影响底层的情况下，切除厚度仅为十分之几纳米的极薄的一层材料。

 尽可能降低对打标和雕刻的影响

采用标准和防伪解决方案实现产品商标识别和可追踪性对于现代制造手段而言是十分必要的。就很多应用而言，对材料内部进行激光打标是非常有吸引力的解决方案。但是，对于低脉冲激光系统来说，打标激光器的脉冲周期足以引发材料因受热而产生微裂纹，从而影响品质和长期可靠性。相较之下，飞秒激光器在很短的脉冲周期内积聚了能量，热量不会传递到周边材料上。激光打标过程因而也不会受到热量影响，微裂纹便不会形成（图3）。 

图3：在100微米的钴铬（CoCr）线缆上的这些盲孔显示，飞秒激光器可以消融表面，并且不会出现微裂纹