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通快:应用于多种量产的工业级超短脉冲激光技术

发布时间:2020-05-14
来源:通快
阅读量:2239

5G 通信, 7nm 光刻芯片,柔性显示技术—— 这些在数十年前从未出现的词汇,如今已成为时代的宠儿。一方面,这些日新月异的技术在不断改变着我们的日常生活方式;另一方面,新材料的不断出现、精密加工技术的更高要求,使得传统加工技术面临着严峻挑战。超短脉冲激光技术,正是在这样的时代背景下一路闯进电子及通信工业应用,并在近年来实现井喷式的发展。


1、第一个十年


TruMicro 5000 工业级皮秒激光器的研发,源于汽车工业的量产应用。罗马不可能在一天之内建成,任何成果的最终呈现离不开长期的准备。通快,作为一家拥有百年历史的德国传统家族性企业,长期致力于为工业生产提供更优质稳定的激光技术。2000 年是通快超短脉冲工业激光技术的元年,在位于黑森林地区的施兰贝格小镇上,第一代基于碟片技术的工业皮秒激光器 TruMicro 5000 项目顺利开启。与如今不同,当时绝大多数超短脉冲激光器均位于实验室中,此类激光器距离满足 7/24 的工业生产还很遥远,在工业上也没有对于超精密加工的大量需求,这意味着,公司将执行一个数年的无营收的投资项目。


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第一、二代 TruMicro 5000


得益于家族企业的制度优势——无需向股东解释运营收益,可长期稳定执行研发决定,此项目从始至终一直被集团高度重视并持续注资,2003 年,第一台原型机 Quattro 诞生;2009 年,随着第二代 TruMicro 5000 系列正式发布,通快 TruMicro 5000 系列才成功的实现第一笔营收 —— 来自于汽车行业的喷油嘴钻孔项目。传统方式加工的喷油嘴,仅可局部浸润气缸,使得活塞工作比较低效;而使用超短脉冲可实现不同方向和孔径的小孔,这使得喷油嘴浸润气缸方向极大优化,燃烧室效率提高 20%, 仅在德国,此项技术就减少了一千两百万吨汽车二氧化碳排放量,在 2013 年,通快 TruMicro 5000 同相关合作伙伴共同获得德国未来奖。


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2、第二个十年


TruMicro 系列迎来更多成员,与电子工业共同成长。2010 年后,随着通信设备的摄像及娱乐功能越发丰富,新型非金属材料成为电子设备厂商的选择。蓝宝石、新型脆性材料加工成为首先拥抱超短脉冲激光技术的行业,TruMicro 5000 系列激光器红外产品与应时推出的 TopCleave 脆性材料切割镜组,在行业内受到广泛的好评。尤其在蓝宝石材料的加工中,对于激光器的单脉冲稳定性,平均功率稳定性,运行稳定性要求尤为苛刻。碟片激光技术在设计之初就充分考虑到工业应用场景,碟片放大晶体拥有其他设计无法比肩的散热特性,这极大保证了激光器光学稳定性,而得益于在对于产品安全,生产稳定性要求更加严格,生产环境更加严苛的汽车工业生产的经验,TruMicro 5000 系列的电子行业应用水到渠成,基本成为蓝宝石加工工艺的指定激光器品牌。


2014 年后,OLED 作为新一代显示技术,在中小尺寸显示中逐步对 TFT-LCD 技术进行替换,并向着柔性可折叠的技术方向发展;另一方面高功率超短脉冲及短脉冲激光在绿光与紫外的倍频技术也日趋成熟。基于气体激光器的初代 OLED LLO(激光剥离技术)产线一直是 OLED 从业者生产中的痛点——换气频率过高影响稼动, 运营成本大,损耗品储存条件苛刻。DPSS 固体激光器无需换气且损耗件极少,TruMicro 系列的新成员——基于 DPSS 技术的高功率纳秒紫外激光器 TruMicro 7370 系列成功在 2015 年后全球范围内的新 OLED LLO(激光剥离技术)产线投产中,基本替代了上一代气体激光器,成为了新一代 LLO 激光剥离技术领导者。为了满足客户对于产品功率的更高需求,2019 年,TruMicro 7370 在实现输出功率双倍升级后,正式更名为 TruMicro 8320/8340,为客户进一步节约了设备空间与初期投资。


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应用于 OLED LLO 的新一代 DPSS 解决方案


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应用于 OLED LLO 的新一代 DPSS 解决方案的 TruMicro 7370 激光器


而另一方面,针对 OLED 的超短脉冲激光切割工艺,绿光与紫外版本的 TruMicro 5000 系列凭借其多年积累的稳定性,良好的光束质量,在各行业的巨大装机量中经验丰富的售后团队,已成为面板工厂对于此工艺的不二之选,实际装机市占率接近 100%。最新的 TruMicro 5000 系列实现了从红外到紫外,从皮秒到飞秒的可选择参数全覆盖。


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OLED 切割


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新 TruMicro 5000


5G 时代的到来将激发更多超短脉冲激光技术的潜在应用。针对7nm EUV极紫外光刻设备,通快已成为指定激光器供应商。另一方面,为了满足客户对于低功率的皮秒及飞秒激光产品的需求,给客户提供最经济优化的选择,除了对于高功率,高设备表现力的超短脉冲激光系列的不断升级外, TruMicro  产品家族中功率最小的成员——TruMicro 2000 应运而生,基于光纤技术的 TruMicro 2000 参数十分灵活,脉宽可在 350fs~20ps 间动态可调,对于电子行业脆性材料切割,精密标记均有不凡表现, 2019 年全新升级后的 TruMicro 2000 可搭载最新 Top Weld 玻璃焊接镜头,可实现多种混合脆性材料焊接,为电子产品设计者提供了更多的加工可能性。


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新 Top Weld 焊接头


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新 TruMicro 2000


3、下一个十年


通快超短脉冲产品系列将持续升级,助力更多行业发展。2020 年是通快超短脉冲激光技术的第 20 个年头,而超短脉冲激光技术的发展趋势并未减缓,通快探索超短脉冲激光器的脚步愈发加快。位于慕尼黑的通快科研型高功率超短脉冲激光器生产及研发中心的最新项目 Dira 不断刷新着人们超短脉冲能量极限的认知,在协助诸多科研机构完成 ICS 逆康普顿散射,光参量啁啾脉冲放大,电子加速,极紫外 EUV 与 X 射线发生等科研应用之后,可在 1ps 下实现 1000W,200mJ 的最新科研型超短脉冲激光器再一次刷新了对于超短脉冲激光器的认知——要知道,普通的工业超短脉冲激光器仅能实现不足 100W,单脉冲能量数百微焦(µJ)。


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Dira 超高功率科研型超短脉冲激光器系列


制造精密化是发展的必然趋势,下一个十年,我们有理由相信超短脉冲激光产品将应用于越来越多的工业制造。面对行业的快速发展、宏观政策的变化以及国产激光的成熟化,通快 TruMicro 超短脉冲及短脉冲系列将如何在瞬息万变的环境中引领行业发展?我们将在 5 月 14 日的在线研讨会中为您一一揭晓,您可直接扫描以下二维码报名参加。

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