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超快激光,5G时代玻璃加工的好搭档
2019-07-27 09:40作者:邵国栋 来源:光电汇OESHOW 1364
超快激光在玻璃加工中可进行切割、标记、打孔等多种应用,随着我们步入5G时代,结合当今玻璃技术和玻璃加工技术两方面的发展,尤其从5G时代对于玻璃自身特性和玻璃加工技术的要求出发,超快激光将在5G时代的玻璃加工中拥有独具的应用优势与前景。
 
追溯人类发展的历史,根据人类制作工具的材料,可以分为石器时代、青铜时代、铁器时代,那么现在我们属于什么时代?康宁公司提出,现在应该叫做玻璃时代——the glass age。
 
为什么这样说?
 
这是因为我们目前的日常生活以及未来技术发展已经完全离不开玻璃材料,无论从结构材料还是功能材料来看,玻璃已深入到我们现代工业的每一个角落。

玻璃材料的应用
 
如今我们步入5G时代,玻璃更是重要的基础材料之一。
 
作为基础材料,玻璃最基本的就是作为一个结构材料的应用,其中最典型的就是在消费电子中的应用。5G技术由于其数据带宽极大提高,在设备的设计中对电磁兼容性的要求非常高,比如在手机中,之前的金属边框和金属盖板,很可能就会引起干扰,比如历代苹果手机一直就受信号问题的困扰,最著名的就是iphone4的信号门事件,手机使用金属边框做天线,导致手握的时候直接丢失信号。因此5G时代,手机的结构材料很可能会全部采用陶瓷和玻璃材料,甚至出现全玻璃手机,其实现在的最新手机设计,陶瓷边框玻璃盖板已经广泛应用。

5G时代玻璃加工
 
现在最新的一些手机设计,玻璃和陶瓷边框、玻璃盖板其实已经广泛使用了,除了消费电子以外,随着整体工业设计的发展,在建筑结构和汽车领域,玻璃的应用会越来越多。

5G时代玻璃加工
 
玻璃材料的另一个应用则是作为功能材料的应用。目前5G技术中比较关键的一个技术就是天线技术,因为5G技术会使得物联网的大规模的铺开成为必然,尤其交通工具的互联网是作为智能驾驶和智能城市的基础,高铁在运行时,使用传统天线的移动网络连接速度会大大减慢,这个在5G时代是无法接受的。为了解决这个问题,有专家提出玻璃天线方案,直接把天线模组制作在玻璃表面,这样的天线的发射和接收面积会大大增加。在实验中,使用玻璃天线的跑车在行驶中最高可以达到3.8 Gbps的网络连接速度。若高铁沿线可以配置这样的天线,信号差将不再是问题。

5G时代的玻璃特性与加工工艺
 
针对5G时代的种种应用,作为基础材料之一,玻璃自身特性也需要随之发展。如前所述的玻璃在5G时代作为基础材料的种种应用,其自身的特性要随之发展。总结为以下三个趋势:
 
1)更加坚固耐久,比如历代的康宁大猩猩玻璃,硬度不断提升;

5G时代玻璃加工
 
2)更加柔韧,比如现在各种可穿戴设备、折叠屏等;

5G时代玻璃加工

3)使用玻璃实现更多的功能,除了作为结构材料和半导体中的封装材料外,其自身的光学性质,也可以作为光学器件,例如AR/VR使用的衍射光学元件,以及使用玻璃做光存储的应用。

5G时代玻璃加工

针对玻璃的这些应用方向,玻璃加工工艺在5G时代的要求也会变得更高:
 
1)效率要求。可以预测,未来几年,用户和终端数量都会有较大增长,而从5G技术的关键器件发展过程中,例如TGV工艺中需要大量精密的玻璃群孔加工,技术发展和终端需求上的快速增长,对玻璃加工的效率提出了更高要求。
 
5G时代玻璃加工
5G技术发展和终端需求的快速增长,对玻璃加工效率提出了更高要求
 
2)对于玻璃加工的精度也提出了更高要求。5G技术推动了半导体器件和封装技术的发展,对玻璃加工的精度也提出了更高的要求。
 
3)玻璃加工工艺需要不断创新。技术的不断突破创新,驱动基础材料加工技术的不断创新。例如AR/VR、汽车中的全玻璃显示和光存储等都是目前已经变成现实的以玻璃为基础材料的技术创新。我们需要一种玻璃加工工艺,可以一直支持技术创新,让概念变成现实。

超快激光成5G时代玻璃加工上佳选择
 
可以看出,5G时代对于玻璃自身特性和玻璃加工工艺提出了更高要求,那么传统的激光加工工艺是否能满足这些要求呢?
 
1)玻璃材质强度要求越来越高,给传统加工方式带来更大的困难;
 
2)5G元器件加工和封装密度越来越高,传统的玻璃加工可能难以同时兼顾精度和效率;
 
3)传统工艺难以进行复杂结构和玻璃内部加工,限制了技术的发展。
 
面对这些挑战,超快激光可以解决效率、精度和复杂结构加工的问题,成为5G时代玻璃加工的一个上佳选择。
 
未来几年,5G技术和5G相关的消费电子制造技术换代是玻璃加工技术发展的主要推动力。针对5G时代玻璃加工技术的发展需求,超快激光玻璃加工技术是大势所趋,而超快激光的优势将推动玻璃加工产业技术升级,国产超快激光器的普及与推广将势在必行。
 
针对超快激光器国产化的迫切需求,应以全产业链的方式考虑,在核心材料、元件、器件、系统、成套设备、应用工艺等方面进行合作,推进产业协同发展。
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