激光在玻璃表面加工的新應(yīng)用
由喬布斯主導設(shè)計的iPhone4以及iPhone4S采用雙面玻璃機身，深受消費者的喜愛。此后一段時間，大多數(shù)手機以金屬后蓋為主，只有少數(shù)采用玻璃和樹脂等材料，但是從iPhone X開始，各手機企業(yè)似乎又重新用回了玻璃作為機身材料。無線充電技術(shù)市場的興起和5G時代的來臨，提高了對手機后殼的技術(shù)要求，越來越多的手機選用玻璃材質(zhì)。
玻璃的美觀，可使機身承載更多顏色，并具備手感溫潤、舒適等優(yōu)點，因此玻璃機身的手機很受大眾的歡迎；然而，玻璃機身容易顯臟。目前，我們可通過玻璃表面磨砂處理的方式，使得玻璃機身與人手的觸摸面積變小，并且玻璃表面從鏡面變成磨砂面，使玻璃表面變成漫反射，以此來減弱玻璃臟污對外觀的影響。玻璃毛化或AG效果，不僅提升了玻璃機身的視覺效果，用戶手感體驗也更好。
傳統(tǒng)的玻璃表面毛化技術(shù)有噴砂/磨砂毛化、化學刻蝕毛化。玻璃具有較高的化學穩(wěn)定性，而化學刻蝕毛化所采用的化學試劑具有驗證的化學腐蝕性，對環(huán)境、設(shè)備和操作人員的危害比較大；噴砂/磨砂毛化則使生產(chǎn)良率降低、效率減慢，工序管控嚴苛，并且也會對環(huán)境有一定的污染。采用超快激光玻璃表面毛化處理，可以有效解決傳統(tǒng)加工工藝的痛點，具備快速高效、無污染、對環(huán)境友好、損耗低的特點，可以推動玻璃加工工藝技術(shù)革新，實現(xiàn)一定的經(jīng)濟價值。
玻璃表面超快激光毛化工藝技術(shù)將在未來玻璃材料加工（毛化）使用越來越廣泛的技術(shù)，其生產(chǎn)出的玻璃毛化產(chǎn)品毛化紋理靈活可控、高效穩(wěn)定，同時操作方便、工序簡單，將會逐步取代或替換傳統(tǒng)的工藝加工方式。
由于玻璃硬脆的特性，激光能量控制不當，容易導致玻璃微裂紋擴展、受熱開裂或者破片。為了追求不同的霧度、透光率、粗糙度以及玻璃強度，必須選取調(diào)整合適的激光工藝參數(shù)。
圖1
美國德克薩斯大學Adela Ben-Yakar[1]研究發(fā)現(xiàn)：超快激光輻射玻璃材料，盡管會產(chǎn)生非線性效應(yīng)及極短時間尺度上非熱材料去除，但是依然在燒蝕區(qū)域下方存在一層薄層的熔化層。如果熔化層的壽命足夠長，或者作用在液體上的力度足夠大，熔化的材料將從中心驅(qū)動到火山口邊緣。多個激光脈沖照射現(xiàn)象表明，這種邊緣的形成會導致表面一定的粗糙度。圖1為美國德克薩斯大學Adela Ben-Yakar[1]利用脈寬為200fs的780nm紅外激飛秒光器加工的玻璃表面為熔坑。
超快激光加工玻璃產(chǎn)生的薄熔化區(qū)域，材料損傷區(qū)深度小，玻璃強度衰減??；光斑底部平整，毛化效果透光性好；超快激光峰值功率高，玻璃的燒蝕閾值小，所需激光功率低。大族顯視與半導體根據(jù)上述理論，配合自身的強大的工藝研發(fā)能力和系統(tǒng)整合能力，推出超快激光表面毛化設(shè)備（圖2）。設(shè)備采用超快激光器配合高速掃描設(shè)備，大幅提升了加工的效率。配合高精度掃描控制系統(tǒng)，解決了大幅面毛化加工出現(xiàn)的問題：掃描間距不均勻、工作不不平整造成的毛化不均勻。能實現(xiàn)大幅面、高效率、高質(zhì)量的超快激光毛化工藝。
圖2
圖3
由于玻璃毛化后可以解決透明玻璃存在的問題點，增加產(chǎn)品差異性，提升產(chǎn)品質(zhì)感，越來越多的消費類電子終端產(chǎn)品會使用到該工藝。本項目目的就在于自主研發(fā)的玻璃表面超快激光毛化設(shè)備上進行不同效果及性質(zhì)的工藝研究，不斷積累經(jīng)驗，增強技術(shù)的核心競爭力，更好地位用戶解決問題，從而達到降低成本、提升產(chǎn)品競爭力的目的。
參考文獻：
[1]. Adela Ben-Yakar, Anthony Harkin, Jacqueline Ashmore, Robert L Byer and Howard A Stone. Thermal and fluid processes of a thin melt zone during femtosecond laser ablation of glass: the formation of rims by single laser pulses [J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 2007 40: 1447-1459.
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