附加值高！！技术壁垒高！！3C电子势头正盛，精密激光如何乘势而上？

导读

1、3C产品精密化发展进程

2、转型VS升级——高附加值，高技术壁垒的精密加工

3、市场应用——精密激光加工为3C产业突破了哪些难题？

从70年代末开始，3C电子产品经历了PC时代（1977-2000）、手机时代（2000-2015）及穿戴时代（2015——2019），这几十年随着产品需求的不断提高，产品更新速度的加快，使得3C制造业将不断建设新的生产线，从而应对3C设备的新需求，如产品轻薄小，密度高等需求。智能手机个性化发展趋势，如多彩机身、玻璃屏幕设计、折叠屏幕、钻孔及曲面屏等，也使得3C电子产品“一体化”市场发展格局得以显现！

近几年来，3C电子行业发展迅速， 2018年在全球技术消费品市场中，3C产品增长最快，成为全球技术消费品市场的主要贡献者，销量占整体技术消费市场的59.0%。其中，通信类产品销量最高，占比达到44%，然后依次是大家电类和消费类产品，分别占比17%、15%。

以最火的手机行业为例，目前我国手机制造巨头当属富士康、华为等，他们有意投入更多智能化制造设备，但由于手机等产品本身的周期属性和生产工艺要求，现有的一些设备难以全面的、完整的、高性价比的替代人工。因此，在3C电子行业自动化的应用、改造潜力巨大，有很大的提升空间。

随着3C电子应用不断扩大， 产品逐渐倾向于密度高，轻薄化等特点。在这种趋势下，如何对这些材料进行精密加工，成了最为核心的问题。而激光作为一种新型的加工技术，具有精度高、速度快、不对基体造成损害等特点，迎合了当下精密电子产品普及的东风。在消费电子设备的带动下，激光焊接、切割及打标，尤其是超快激光技术，以其高速、高精度、无损伤等优势，可以很好适应3C制造往精密化、微型化、柔性化方向转变，业内人士分析激光行业将会迎来一波利好。

我国从 20 世纪 60 年代起开始发展精密加工行业，早期对硬脆材料的切割加工设备主要依赖进口，自第一台多线切割机问世至今，国产多线切割机取得了迅速展:2006 年 12 月 30 日，我国第一代具有自主知识产权的多线切割机床诞生；2007 年 10 月 27 日，我国第二代通过科技成果鉴定的多线切割机床诞生；2008 年至今，为第三代高精度、高速度及专用多线切割机开发阶段；2010 年国家重大专项之一、具有世界领先水平的 300mm 硅片多线切割机研发成功。从国产数控多线切割机床与国外产品主要技术指标对比来看，当前国产多线切割机以中小型尺寸加工为主，并在该领域各项主要指标达到或超过国际先进水平，应用范围也从单纯的半导体单晶硅加工快速推广至多晶硅、石英晶体、宝石、玻璃及压电陶瓷等其他材料的加工行业。

我国20世纪80年代开始研磨抛光机等硬脆材料高端精密加工设备自主研发生产，90 年代逐步实现研磨抛光机的规模化生产，但国内产品与国外高端产品在精密控制方面尚存在一定的差距。

 近年来，随着国家《中国制造 2015》发展战略的提出，国际高端精密加工数控机床设备厂商已呈现向中国转移的趋势，一些国际性企业已在中国设立了子公司或计划寻求合作伙伴。国际高端精密数控机床设备制造产业向中国转移，为中国企业的发展提供了更大的平台和机遇，有利于我国高端精密数控机床行业更好地参与国际化竞争，促进行业整体技术水平和盈利能力的提升。

目前，我国传统的机械加工制造业正面临深度的转型升级，高附加值、高技术壁垒的高端精密加工是其中的一个重要方向。随着高精密加工需求的增加，相关的精密加工技术也随着快速发展，其中激光技术在市场上获得越来越多的认可。

激光精密加工可分为四类应用，分别是精密切割、精密焊接、精密打孔和表面处理。在目前的技术发展与市场环境之下，激光切割、焊接的应用更为普及，3C电子及新能源电池则是当前应用最多的领域！

精密切割

3C电子行业的迅猛发展，不仅给人们的生活带来巨大的改变，也带来了通讯行业、手机行业、通讯行业等行业的变革，同时也让激光切割行业获得了更多的机会。在中国制造2025的大战略背景下，传统工业制造业面临深度转型，其中一个方向就是效率提升的同时转向附加值更高、技术壁垒更高的高端精密加工，而激光切割机完全符合于这一趋势。

华工激光：激光切割机可对多种金属或非金属零部件等小型工件进行精密切割或微孔加工，具有切割精度高、速度快、热影响小等优点。是对于高硬度、高脆性及高熔点的各种高端材料精细加工，激光切割相较于传统接触式切削加工具有突出的优势。

激光切割机在FPC切割上有着广泛的应用。FPC是一种利用挠性基材制成的具有图形的印刷电路板，具有配线密度高、重量轻、厚度薄等特点。FPC主要使用在手机、笔记本电脑、PDA、数码相机、LCM等产品中，尤其适用于线路复杂、信号处理要求高或者有特殊电学或力学性能要求的应用。

除此之外，3C电子产品上常见的激光切割工艺还有蓝宝石玻璃手机屏幕激光切割、摄像头保护镜片激光切割、手机Home键激光切割、FPC柔性电路板激光切割、手机听筒网激光打孔等等。

与大功率激光切割相比，精密切割一般根据加工对象采用纳秒、皮秒激光，能够聚焦到超细微空间区域，同时具有极高峰值功率和极短的激光脉冲，在加工过程中不会对所涉及的空间范围的周围材料造成影响，从而做到了加工的“超精细”。在手机屏幕切割、指纹识别片、LED隐形划片等对精密程度要求较高的生产工艺中，激光精密切割技术有着无可比拟的优势。

精密焊接

随着人们对3C产品的品质与外观的需求越来越高，3C数码产品正朝着高集成化、高精密化方向升级，其产品内构件越来越小巧，电子集成度越来越高。所以，内结构件的外观、形变、拉拔力对焊接技术的要求也越来越高。由此带来了新材料、新工艺的不断进步，也带来了激光焊接在3C产品制造工艺中迅猛发展。

目前小功率的激光焊接机由于其高能量、高精度、高方向性的特性，已经广泛应用于3C数码产品内结构件焊接。例如：NOKIA手机、Apple笔记本、IPHONE4、MOTO手机等在生产中都用到了激光焊接技术，激光焊接机使得产品更轻巧纤薄，稳固性更好等。激光焊接不仅提高了产品质量的品质，优化了产品的外观，也提高了生产的效率。

激光精密焊接是将高强度激光束辐射至加工产品的工作区域上，通过激光与材料的相互作用，快速的让被焊地方形成一个多密度聚集的热源区，热能让被焊物区域熔化之后冷却结晶形成巩固的焊点或焊缝。其特点是不需要电极和填充材料，属非接触式焊接。可对高熔点难熔金属或不同厚度材料进行焊接。

精密打孔

激光精密打孔是将光斑直径缩小到微米级，从而获得高的激光功率密度，几乎可以在任何材料实行激光打孔。其特点是可以在硬度高、质地脆或者软的材料上打孔，孔径小、加工速度快、效率高。

PCB打孔样品

激光打孔在PCB行业应用最为广泛，与传统的PCB打孔工艺相比，激光在PCB上不仅加工速度快，还可实现传统设备无法实现的2μm以下的小孔、微孔及隐形孔的钻孔。而在电子产品表面，也可用于手机扬声器、麦克风及其他玻璃上的钻孔。

表面处理

激光表面处理是利用高功率密度的激光束对金属进行表面处理，可以对金属实现相变硬化、表面非晶化、表面合金化或使表层材料汽化或发生颜色变化化学反应，从而改变金属材料的表面特性。其特点是无需使用外加材料，仅改变被处理材料表面层的组织结构，被处理件变形极小，适合于表面标记和高精度零件处理。

激光表面处理可根据是否改变基材成分分为两类。不改变基材成分的应用有激光淬火（相变硬化）、激光清洗、激光冲击硬化和激光极化等，改变基材成分的则包括激光熔覆、激光电镀、激光合金化和激光气相沉积等应用。

精密激光加工为3C产业突破了哪些难题？

首先，我们一起来看一看3C电子 行业存在的基本特点

特点一：更新换代快

特点二：材料新趋势

贤集网：镁铝合金密度小、质量轻、强度高、刚性好、尺寸稳定性好、抗压性强、易于散热，能满足“3C”产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽和散热的要求，且镁铝合金外壳可以通过表面处理工艺变成粉蓝色、粉红色等，可使产品更豪华、美观。因此，镁铝合金通常被用于中高档超薄型或尺寸较小的笔记本电脑、数码相机、平板电脑、手机等的外壳。

目前，3C电子正面临着材质变化、竞争激烈、差异化需求等发展动力，近年来，随着3C电子产品需求的日益增长，激光精密加工技术也迎来了新的发展，当前增长最快的智能手机、平板电脑等电子产品，进入高速增长期，这些产品对激光精密加工技术会带来了广阔的市场机遇。

3C电子制造行业面临着多重考验

伺服：3C电子产品尤其是手机产品对于精细的要求日益增加：1、零件体积小,大部分零件都是毫米级；2、零件不规则,零件不规则(摄像头，排线等)；3、产品样式多,产品系列众多；4、更新周期快,一台专用设备可能只用几个月就无法适用新产品；5、外观要求高,表面不能细微划痕；6、速度要求高,生产效率对手机制造相当重要；7、故障率要求低,发生故障将导致全线停产等。

在产品研发中，更轻、更薄、更便携成为新方向，3C产品内部构件也越来越小巧，精密度、电子集成度越来越高，对内部构件焊接、切割技术的要求也越来越高。由于传统技术存在不稳定现象，在打标、焊接、切割等过程中容易导致零件损坏，造成成品率低。而激光技术的出现，为3C产品生产制造商们解决了这些难题。

随着下游激光应用技术的不断成熟，激光在3C电子领域扮演的角色将越来越重要。尤其是激光打标与雕刻工艺，如今已经十分成熟。不仅可以在金属和非金属材质上标记二维码，还可以自定义个性化的标记各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级。而激光切割设备，也在逐步替代现有的传统冲床、剪切床等，已经在消费电子柔性OLED屏、半导体晶圆划片等高端3C制造领域崭露头角，并在蓝宝石加工、玻璃和陶瓷生产等领域展现出全新的应用前景。

那么激光技术到底为3C行业解决了哪些难题呢？

一成本低：3C厂家特别是OEM/EMS制造型厂家，主要靠产量赚取效益，减少生产制造工序，减少生产附加耗材是这些厂家所追逐的目标，而激光属于非接触式加工、热影响小、加工区域小、方式灵活、没有耗材等特色，这方面激光设备的优势不言而喻；能够极大地帮助生产厂家减少工序，降低成本。

二、工艺创新：3C产品是个性化的流行性消费品，只有不断的在造型、功能方面制造新的亮点才能吸引消费者，使用商对于激光加工在产品的工艺创新方面有很大的期望，特别是精密加工，对光学品质要求较高，如光纤精细打深就可以全面取代之前的蚀刻和精雕，如激光彩色打标特别是打黑则可以全面取代之前的印刷和标签，并且以上两个工艺能减少生产制造工序，减少生产附加耗材，特别是避免了油墨标签等会带来环境污染的耗材。大大降低成本。

三、成为主流：由于激光的通用性和工艺前瞻性更强大，激光工艺在3C行业的应用已从可选工艺变成现在的主流应用；特别是在精密加工的前提下，传统的印刷、冲压、CNC等工艺已经不能满足日益提高的加工需求，甚至不能有效控制生产成本。

01）超快激光切割技术

随着手机等智能设备功能的不断完善，显示屏幕的尺寸和形状变得多样化，全面屏更是成为屏幕发展的主流方向。为了预留元件空间及减少碎屏的可能，屏幕非直角切割变得十分必要。超快激光隐形切割作为激光应力切割技术的延伸，可在透明材料内部诱发微小裂纹，微小裂纹在外力的引导下逐渐沿激光扫描路径延展，实现透明材料的分离。

02）激光钻孔

近年来，随着3C产业的快速发展，产品升级的频率不断加快，对电子产品的生产过程提出了更高的要求。激光打孔是3C加工和应用的重要技术之一。

激光钻孔采用高功率密度激光束照射加工材料，使材料迅速加热至汽化温度，形成蒸发孔，效率高，钻孔质量好，圆度好，特别适合微深孔加工。采用激光钻孔技术，将小米手的铝合金表面加工成直径约35um的微孔，光线也从孔中透出。

激光打孔可用于手机，笔记本电脑，PCB板，耳机和其他电子产品。采用传统的电脑锣加工技术，材料表面易凸，孔边毛刺问题，激光钻孔可以避免这类问题。

只要计算机程序设置在需要打孔的图形上，一束光闪，高质量，微孔的圆度就会顺利完成。类似于手镯上的微孔是CNC无法达到加工精度，采用激光加工是一个明显的优势。

03）消费性电子产品的激光加工

消费性电子产品的外壳通常以阳极电镀铝或涂层塑料制造。电子显示屏以亚克力或树脂玻璃制造， 手机壳通常以木材、皮革或纺织品制造。根据材料不同，这些可以使用CO₂或光纤激光设备打标。在激光雕刻中，需要根据使用的激光功率，去除不同程度的顶层，营造出不同的对比度。

1人装饰

2个性化

3安全标签

4公司商标装饰在智能手机、平板电脑、笔记本电脑和保护壳上

市场竞争的变化促使3C电子有了新的需求，在生产过程中，激光技术在产品的体积优化以及品质提升上起到了重大的作用，产品更轻巧纤薄，稳固性更好，密度更高已成为3C电子生产企业的重要发展方向。目前，激光焊接、激光加工、激光切割、激光打标等技术广泛应用于3C领域。

中国作为全球重要的智能手机市场，受益于消费电子信息行业的快速发展，出货快速增长，2011至2016年智能手机出货量从0.91亿台增长至4.67亿台，年复合增长率达到19.67%。3C产业链体系如此庞大，3C电子产品都朝着高集成化、高精密化方向升级，其产品内构件越来越小巧，精密度、电子集成度越来越高。在产品研发中，更轻、更薄、更便携是设计师的追求目标，由此带来了新材料、新工艺的不断进步，而激光正是3C产品制造工艺中迅猛发展的代表。

除智能手机、笔记本电脑等传统电子产品的升级换代带来了大量的产品需求外，智能可穿戴设备、VR/AR设备、智能家居设备、无人机等新兴智能硬件产品的异军突起也催生了消费电子行业全新的增长点，将使整个行业始终维持较高的景气度。据统计，到2016年底，全球可穿戴设备的出货量将达到1.019亿台，到2020年之前，将达到2.136亿台。预计全球VR/AR行业收入将从2016年的52亿美元，增长到2020年的1,620亿美元，年复合增长率高达136%。