激光在手機上的應用詳解

來源:榮格國際工業激光商情    關鍵詞:激光, , 激光技術, 激光, 手機,    發布時間:2019-11-03

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自iPhoneX對于人臉識別功能的應用的開始,各大手機廠商都爭相在此版塊布局,VCSEL激光器也隨之成為人們關注的重點。而2018年起蘋果跟進無人駕駛,2019年10月華為也宣布了將布局激光雷達產業,激光雷達也開始被媒體圈熱議。似乎黑科技都與激光染上了不解之緣。原因在于,激光測距的精度與準度,以及用戶傳感的靈敏度和穩定性,是目前已知光介質中效果最好的,自然各行業也就想盡方法引入激光應用。
 
9月26日,華為在上海舉行2019年度旗艦新品發布會,正式發布華為Mate30系列國行版本,值得注意的是,據e公司消息,華為Mate30系列在華為商城銷售額1分鐘破5億,這體現了消費者對5G手機的強烈需求。
 
本次,本刊便以華為mate30為例與讀者一同探討激光技術在手機上的應用。
 
一般來說,大眾用戶所關注的更多是產品功能,對于激光在生產制造環節的大量應用則是不為人知的。實際上,激光加工具有切割質量好、切割效率高、切割速度快等特點,相較于傳統接觸式切削加工具有突出的優勢。現已在通訊半導體工業、消費電子制造、汽車工業等需要高精度、高效率的制造領域被越來越廣泛接受,呈現出“光制造”的時代趨勢。
 
在手機制造環節中,包括品牌LOGO打標、3D玻璃及OLED面板切割、金屬中框以及手機內構件的焊接等在內的所有加工環節,幾乎全都離不開激光加工設備。除了手機越來越多應用激光技術,手機制造流程各環節也越發依賴激光設備,基本上沒有激光不能完成的工藝,以此激光已經成為手機制造大殺器。
 

 
激光打標:手機上的每個標記,都是用激光設備
 
撰寫的激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或發生顏色變化的化學反應,從而留下永久性標記的一種標刻方法,具有精度高、速度快、標記清晰等特點。手機采用激光打標這種永久標記方式,可提高防偽能力,還能增加附加值,使產品看上去檔次更高,更有品牌感。
 
激光打標技術目前已經非常成熟其價格便宜,加工速度快,標記質量好,因此被廣泛采用,在手機領域中主要是應用在表面的logo標記、文字標記,以及內部的電子元器件、線路板的logo、文字標記等。手機上的Logo、按鍵、外殼、電池以及手機飾品所見到的標記,目前都是用激光設備完成的。
 
激光切割:堅硬的、超薄的材料,全都交給激光
 
激光切割可對金屬或非金屬零部件等小型工件進行精密切割或微孔加工,具有切割精度高、速度快、熱影響小等優點。手機上常見的激光切割工藝有:藍寶石玻璃手機屏幕激光切割、攝像頭保護鏡片激光切割、FPC柔性電路板激光切割、手機聽筒激光打孔等等。
 
手機外殼中的激光切割技術主要是外殼的切割和屏幕玻璃的切割,在屏幕切割上激光切割技術用的更多一點,而外殼上很多公司采用的都是一次性成型技術和機械加工技術。手機配置不斷迭代,手機外觀也為了配合更多新技術新元件的引入,也在與時俱進,3D玻璃、藍寶石鏡頭保護膜及OLED屏的應用,便是其中的典型。這些材料要么超薄易碎,要么硬度更高,因此只能采用激光技術來做處理。
 
手機3D玻璃切割。以OLED面板為主要材料的全面屏,是當前以及未來2年手機主流,3D玻璃則是搭載OLED面板的最佳選擇。由于3D玻璃的結構具有特殊性,同時厚度過薄,傳統的切割方式會導致成品率低。激光切割技術以非接觸切割方式進行加工,使局部升溫產生應力,應力軟化產生裂紋使玻璃沿著激光掃描方向開裂,使得切割邊緣光滑平整無裂紋。激光技術的多自由度,尤其適合曲面工件的加工,解決了手機3D玻璃切割的工藝難題,是目前脆性材料加工的主流方向。
 
手機攝像頭藍寶石切割。在手機攝像頭方面,雙攝像頭目前已經成為手機產品主流。手機攝像頭的鏡頭保護膜和home鍵,目光廣泛使用藍寶石材料,其相比于玻璃有更好的耐刮性和更高的硬度。這種硬度也使普通機械加工無法對其進行高效切割,只有激光切割機能完成對其的加工。
 
手機OLED面板切割。OLED面板作為雙側玻璃結構的超薄脆性材料,傳統切割工藝會導致其邊緣的斷裂和崩邊。激光采用非接觸加工方式,對于薄玻璃及超薄玻璃均可加工。
 

 
激光打孔:肉眼看不到的地方,也能由激光打孔
 
激光切割技術在目前的手機制造工藝中是非常普遍的,對手機內部構造的切割,一般采用UV紫外激光技術精密切割,主要是切割FPC軟板、PCB板,軟硬結合板和覆蓋膜激光切割開窗等等。激光打孔,也算是激光內部構造切割的一部分。
 
激光打孔在手機應用中可用于PCB板打孔、外殼聽筒及天線打孔、耳機打孔等,具有效率高、成本低、變形小、適用范圍廣等優點。手機一個巴掌大地方聚焦200多個零部件,手機廠商對于手機制造過程中的打孔工藝,要求速度快、質量好、成本低,只有激光聚焦光斑可以聚一波長量級,在很小的區域內集中很高的能量,特別適合于加工微細深孔,最小孔徑只有幾微米,孔深和孔徑比可大于50微米。
 
激光焊接:手機零部件焊接,只有激光能勝任
 
激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源,使材料表層熔化再凝固成一個整體。熱影響區域大小、焊縫美觀度、焊接效率等,是判斷焊接工藝好壞的重要指標。激光焊接相比傳統點焊和弧焊,具有熱形變小、效率高、精密度好等眾多優勢,只是目前價格相對較貴,滲透率較低。
 
手機內部結構精細,利用焊接進行連接時,要求焊接點面積很小,普通焊接式難以滿足這種要求,因此手機中主要零部件之間的焊接大多采用激光焊接。手機內部構造,手機上的很多芯片元器件,也必須使用激光設備來完成。
 
激光蝕刻:高精度剝離,離不開激光
 
激光蝕刻主要是手機屏幕導電玻璃的激光蝕刻。其作用是在一整塊的導電材料上,通過激光蝕刻工藝,將其隔離開,這種工藝的精度要求高,人眼是無法識別的,需要借助放大鏡才能看,他的蝕刻精度是正常人頭發直徑的幾分之一。
 
LDS激光直接成型:激光一次成型,最大程度節省空間
 
LDS激光直接成型技術,現今已廣泛用于智能手機的制造中。其優勢在于,通過使用激光直接成型技術標刻手機殼上的天線軌跡,不管是直線、曲線,只要激光能到的地方,都能打造3D效果,能最大程度地節省手機空間,而且能夠隨時調整天線軌跡。這樣一來,手機就能做得更輕薄、更精致,穩定性和抗震性也更強。
 
除了在手機制造過程中需要激光參與切割、焊接、打標等生產工以外,其他激光的應用也越來越多。
 
首先是手機投影,擁有此功能的手機,都是通過激光在手機功能上的應用來實現。
 
其次,3D傳感。iPhoneX發布后火爆的3D傳感,主要應用于其人臉識別以及更強的增強現實體驗。事實上,3D傳感使用的是VCSEL激光傳感器。而且,iPhoneX會引領更多手機搭載3D傳感,會造就一個千億級大市場。
 
第三,激光對焦。手機通過記錄紅外激光從裝置發射,經過目標表面反射,最后再被測距儀接收到的時間差,來計算目標到測試儀器的距離。在LGG3首次使用此技術以后,蘋果、華為、小米的多款機型都引入了激光對焦技術。不過應用還是略有區別,譬如iPhone8采用激光對焦主要還是為了增強AR功能。
 
總結起來,激光在手機制造流程中的應用,主要用于手機外觀與內部構造的材料切割與焊接,以及鉆孔與打標。除了手機制造過程應用激光,手機在功能是現實也越來越多的應用激光。事實上,如果沒有激光設備的應用,很多目前的手機工藝是無法實現的。
 
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