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用于智能制造的滨松激光解决方案

为实现激光核聚变的能源开发,滨松与大阪大学的激光工程学院合作,共同推进用于固态激光激发的高功率输出LD的研发以及相关技术的研究。此为滨松激光技术的起源。在不断成熟的过程中,滨松希望将自身的激光技术带入产业应用中。以此为原点,积极推进了各类激光器技术的研发。逐渐拥有了包括了半导体激光器、固体激光器、激光器配套附件、以及有着全球专利的隐形切割仪等产品。


随着中国制造2025的不断深入推进,激光技术已成为一种不可或缺的支撑技术,在晶圆切割、手机屏幕粘贴、玻璃切割、塑料焊接以及表面处理等众多应用中都极为重要。而针对这些应用,滨松可提供从元器件一直到整套系统的全产线产品。并以各自的独特性能,为目前的技术应用带来更好的可能。以下为用于智能制造的滨松激光解决方案的具体介绍。


# 元器件产品


半导体激光器泵浦源作为光纤激光器的重要组成部分,主要由半导体激光器芯片(CWLD)和快轴准直镜(FAC)封装而成。滨松拥有两款输出功率分别为12W和22W的 CWLD芯片,对应的条宽分别为100μm和190μm。


由于CWLD发射的激光在快轴方向的发散角较大,非常不利于耦合,因此需要在芯片发射前加上FAC进行快轴方向光束准直。为此,滨松可提供在800 nm~1050 nm波长范围为内透过率达到99%以上的FAC来解决上述问题。同时,对于FAC的尺寸规格(长度、高度、宽度)以及有效焦距,可根据需求进行定制。


# 模块化产品


为了解决大功率半导体激光器封装的问题,滨松可为客户提供巴条模块和叠阵模块供选择。巴条模块主要有以下两款产品:L8413-50-808及L8413-50-940,输出功率分别为50W和60W。


巴条模块除了可以单个使用外也可以组合使用。多巴条模块呈线阵排列,在与冷却装置配合使用时可达到高输出功率以及高可靠性。此外,滨松还可将多个巴条一起封装成940nm的叠阵模块。该叠阵模块内含15个巴条,输出功率高达1200W(80 W/Bar),可用于高功率固体激光器泵浦源或是材料的表面处理。


巴条模块



叠阵模块 

# 半导体激光器


随着传统工业制造朝着更加精密的方向发展,激光焊接俨然成为激光加工领域的市场风口。激光加热光源(LD-Heater & SPOLD)作为滨松在激光焊接领域的主要产品,其重要程度自然不言而喻。


激光加热光源适用于新型的塑料焊接和OLED屏幕焊接。这些产品主要有能量分布均匀的平顶光束、改变镜头实现可变光斑面积、可实时监测表面温度,加工效果"可视化"等优势。针对不同的客户需求,滨松可提供波长为808nm、915nm以及940nm,输出功率从10W至200W的产品。目前在OLED屏焊接和无损拆解、智能腕表的防水焊接等中都发挥着重要作用。


 

LD-Heater & SPOLD

LD-heater应用示例

除了激光加热光源之外,滨松也提供基于叠阵模块集成开发的直接输出半导体激光器(DDL)。该产品功率有2000W,4000W和6000W可供选择。尽管功率很高,但是该产品的体积非常小,仅仅有两条烟的大小,非常适用于熔覆和淬火等表面处理。激光器部分的尺寸另外还配备输出光匀化的镜头,使输出的光达到平顶光的效果。并且输出的光斑长宽比可以按照客户的要求进行改变,如下图所示:

直接输出半导体激光器(DDL)

光斑长度比


# 超快激光加工解决方案


皮秒固体激光器(Moil-ps)与Wavefront shaper空间光调制器模块的结合,是滨松可为超快激光加工提供的,包括激光器和整形系统的全套解决方案。


滨松超快加工解决方案

此套方案可实现在ITO薄膜上同时钻孔1000个(单孔直径为φ1.5μm),也可实现在电子元件上微型二维码的一次成型。滨松拥有自建的应用实验室,针对此套方案,进行了多类的实际应用验证。同时,实验室还开放样品加工测试的服务,帮助客户实际体验到滨松方案带来的效率提升。

ITO薄膜同时钻孔1000个,单孔直径1.5μm

电子元件微型二维码一次成型

Wavefront Shaper空间光调制器模块是滨松在光束整形领域的最新产品,其是基于空间光调制器(LCOS-SLM)的相位调制模块,不仅具有反射式SLM所享有的高光能利用率与调制精度,而且还具有精心设计的透射式光路。


相对于元件级别的空间光调制器,其具有高集成度、易于使用的优点,在二维码打标、并行加工、全息相干加工等领域具有广泛应用。

 

滨松Wavefront Shaper空间光调制器模块

# 隐形切割引擎(SDE)


隐形切割可以说颠覆了现有的切割概念。该方法将激光聚焦至晶圆内部进行预切割,再通过扩张膜的张力实现晶圆的划片。相比传统的砂轮切割,可以实现完全干式工艺,切割后晶圆无崩片、高强度,并且可缩小切割道的宽度。


滨松隐形切割是世界首创,也是唯一可进行晶圆内部切割的技术,目前在全球拥有600多项专利。为了提高使用的便捷性,滨松可为客户提供系统化产品——隐形切割引擎(SDE)。


隐形切割系统示意图及原理图

滨松隐形切割引擎(SDE)介绍

滨松主要以OEM的形式面向系统集成商提供SDE产品,其激光切割设备,目前也已广泛用于Si晶圆、第三代半导体、蓝宝石、LED材料切割等应用中。

滨松成立于1953年,已有66年的历史,其与中国结缘于1988年合资工厂的建立。为顺应中国市场发展,全资子公司——滨松光子学商贸(中国)有限公司,于2011年成立,负责集团在中国的产品技术、服务、市场以及销售,随后在上海和深圳设立了分公司,以更好地服务于各地区的客户。


针对激光加工的市场需求,滨松中国于本土配备了专门的产品技术、市场及销售人员。在提供更快速、优质、本土化的服务外,还会基于滨松集团的广阔视野,为客户带去具有价值的前沿产品技术、应用、市场信息。


同时滨松中国也不断推进着与国内高校的合作,如通过成立联合实验室这种方式,进一步优化产品的使用,加强与市场联系。以期为客户提供可更好满足应用需求的优质产品解决方案。

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