激光在玻璃表面加工的新應用
由喬布斯主導設計的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，大多數手機以金屬后蓋為主，只有少數采用玻璃和樹脂等材料，但是從iPhone X開始，各手機企業似乎又重新用回了玻璃作為機身材料。無線充電技術市場的興起和5G時代的來臨，提高了對手機后殼的技術要求，越來越多的手機選用玻璃材質。
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。
傳統的玻璃表面毛化技術有噴砂/磨砂毛化、化學刻蝕毛化。玻璃具有較高的化學穩定性，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，對環境、設備和操作人員的危害比較大；噴砂/磨砂毛化則使生產良率降低、效率減慢，工序管控嚴苛，并且也會對環境有一定的污染。采用超快激光玻璃表面毛化處理，可以有效解決傳統加工工藝的痛點，具備快速高效、無污染、對環境友好、損耗低的特點，可以推動玻璃加工工藝技術革新，實現一定的經濟價值。
玻璃表面超快激光毛化工藝技術將在未來玻璃材料加工（毛化）使用越來越廣泛的技術，其生產出的玻璃毛化產品毛化紋理靈活可控、高效穩定，同時操作方便、工序簡單，將會逐步取代或替換傳統的工藝加工方式。
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，必須選取調整合適的激光工藝參數。
圖1
美國德克薩斯大學Adela Ben-Yakar[1]研究發現：超快激光輻射玻璃材料，盡管會產生非線性效應及極短時間尺度上非熱材料去除，但是依然在燒蝕區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動到火山口邊緣。多個激光脈沖照射現象表明，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生的薄熔化區域，材料損傷區深度小，玻璃強度衰減小；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上述理論，配合自身的強大的工藝研發能力和系統整合能力，推出超快激光表面毛化設備（圖2）。設備采用超快激光器配合高速掃描設備，大幅提升了加工的效率。配合高精度掃描控制系統，解決了大幅面毛化加工出現的問題：掃描間距不均勻、工作不不平整造成的毛化不均勻。能實現大幅面、高效率、高質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，增加產品差異性，提升產品質感，越來越多的消費類電子終端產品會使用到該工藝。本項目目的就在于自主研發的玻璃表面超快激光毛化設備上進行不同效果及性質的工藝研究，不斷積累經驗，增強技術的核心競爭力，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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