超短脈衝(chong) 激光器結合精妙的自聚焦技術提供了所需的質量和工藝可靠性，使激光玻璃焊接應用到批量生產(chan) 中成為(wei) 可能。玻璃獨特而優(you) 異的特性使其廣泛應用於(yu) 生物醫學、微電子等不同領域的各種高科技產(chan) 品中。我們(men) 以前已經介紹了它給製造商所帶來的挑戰，特別是在大批量、精密玻璃切割領域。它還帶來了鍵合方麵的困難，包括將單個(ge) 玻璃組件焊接在一起，以及將玻璃焊接到金屬和半導體(ti) 等其他材料上。

融為(wei) 一體(ti)

所有用於(yu) 焊接玻璃的傳(chuan) 統方法都難以為(wei) 經濟高效的批量生產(chan) 提供所需的精度、鍵合質量和生產(chan) 速度。例如，粘合劑鍵合是一種經濟的方法，但會(hui) 在零件上殘留膠材，甚至需要脫氣。

介質焊接是將粉末材料放在接觸點處，然後將其熔化以完成鍵合。無論這種熔化是通過烘箱還是激光實現，都會(hui) 有大量熱量被泵入零件中。這對於(yu) 微電子設備和許多醫療器械都是一個(ge) 問題。

離子鍵合是一種巧妙的方法，可提供極高的鍵合強度。兩(liang) 片嶄新且極其平坦的玻璃表麵被壓在一起，並通過分子鍵真正融合在一起。但是，要在生產(chan) 環境中執行此操作並不現實。

激光玻璃焊接

那麽(me) ，激光焊接呢?玻璃有許多非常有用的特性，比如極高的熔點、透明性、脆性和機械剛性，但同時也給激光焊接帶來了很多困難。因此，用於(yu) 焊接金屬和其他材料的典型工業(ye) 激光器和方法並不適用於(yu) 玻璃。

就像精密玻璃切割一樣，其秘訣在於(yu) 使用紅外波長超短脈衝(chong) (USP)激光器。玻璃在紅外線中是透明的，因此聚焦的激光束可以直接穿過它，直到聚焦光束變窄並變得集中以致觸發“非線性吸收”。這種“非線性吸收”隻會(hui) 發生在具備高峰值功率的超短脈衝(chong) 激光中，而無法使用其他類型的激光來完成同樣的事情。

所以，在激光束焦點周圍非常小的區域(通常直徑小於(yu) 幾十微米)內(nei) ，玻璃吸收激光並迅速熔化。該聚焦光束沿著所需的焊接路徑進行掃描，以完成鍵合，就像其他形式的激光焊接一樣。

USP 激光玻璃焊接方法具有三個(ge) 主要優(you) 勢。

首先，它會(hui) 產(chan) 生一種牢固的鍵合，因為(wei) 被焊接的兩(liang) 種材料都部分熔化，然後再凝固在一起形成焊縫。而且，該工藝同樣適用於(yu) 將玻璃與(yu) 玻璃、玻璃與(yu) 金屬以及玻璃與(yu) 半導體(ti) 粘結起來。

其次，在該工藝中，僅(jin) 有極少的熱量進入部件中，最多在幾百微米寬的區域內(nei) 產(chan) 生這種熱量。這允許將焊縫放置在非常靠近電子電路或其他熱敏組件的位置，這為(wei) 設計人員和製造商提供了更大的自由度，並支持更出色的產(chan) 品小型化設計。

最後，如果 USP 激光玻璃焊接實施得當，則不會(hui) 在焊縫周圍產(chan) 生微裂紋。微裂紋會(hui) 降低玻璃的機械強度。此外，經過溫度周期變化(這對所有事情來說都是不可避免的)後，微裂紋可能會(hui) 成為(wei) 設備最終故障的根源。

相幹公司將 USP 激光玻璃焊接投入實用

USP 激光玻璃焊接的優(you) 勢源於(yu) 玻璃僅(jin) 在很小的體(ti) 積內(nei) 被加熱。但這也給實際操作帶來了挑戰。這意味著，即使部件移動，激光對焦位置也必須非常精確地保持在兩(liang) 個(ge) 焊接組件之間的接口處。因為(wei) 現實世界的部件並不是完全平坦的，所以這很難實現。此外，在焊接係統中部件放置的位置可能並不完全契合。

一種解決(jue) 方案是使用軸向拉長的焦點。這會(hui) “延展”激光束焦點的尺寸以解決(jue) 位置敏感性問題。但是，這種方法的缺點在於(yu) ，拉長的光束焦點會(hui) 在玻璃中產(chan) 生一個(ge) 具有非圓形橫截麵的熔池。當玻璃在熔化區凝固時，非圓形熔池更容易形成微裂紋。

相幹公司采用另一種方法實現無微裂紋的焊接效果，並能同時適應工藝中接口距離的重大變化。其秘訣在於(yu) ，結合高動態聚焦技術，利用高數值孔徑(NA)光學器件產(chan) 生小的焦點光斑。

因此，相幹公司的激光係統實現了高球麵度的熔池，從(cong) 而避免了微裂紋。它還會(hui) 感應接口距離並不斷調整光學器件，從(cong) 而始終保持完美聚焦。其結果是，幾乎在任何形狀的部件上都能保證高質量焊接，並且該工藝不受部件公差和位置的影響。