什么是激光烧蚀？
激光烧蚀 从固体物质中去除材料的工艺。该工艺可采用多种不同类型的激光，几乎适用于任何类别的材料——包括金属、半导体、玻璃、陶瓷、聚合物、木材、石材、组织以及其他生物材料。
激光器 广泛应用于各种领域，用于选择性去除材料——从先进集成电路 的生产，到角膜塑形，再到塑料标牌的制作。但在所有这些不同的应用中，激光器 带来相似的优势，使其区别于其他技术。这些优势包括：
空间选择性 |
这是一种能够在预定义区域内精确去除材料、控制去除深度，并制作出复杂图案或精细细节的能力。 |
热影响区 HAZ) 较小 |
根据材料和激光类型的不同激光烧蚀 不显著改变或损伤材料去除区域周围区域的情况下进行。 |
非联系 |
由于激光加工不会对工件施加任何机械力或压力，因此可用于加工小型或精密零件。这通常也能降低大多数应用场景中的工装要求。 |
工艺灵活性 |
激光烧蚀 通常激光烧蚀 专用模具，且几乎总是在计算机控制下进行。这使得工艺调整变得十分便捷。例如，在许多激光蚀刻 雕刻应用中，每个零件都会被赋予独特的图案或标记。 |
激光烧蚀
虽然激光烧蚀 在许多应用中激光烧蚀 类似的优势，但该技术的工作原理却多种多样。具体取决于激光类型、材料本身以及工艺要求。不过，总体而言，所有烧蚀过程都是通过光热或光烧蚀相互作用来实现的。在单个工艺中同时出现这两种作用的情况并不少见。
在光热过程中，通过强烈的、空间局限的加热来去除物质。本质上，物质被迅速加热，直到其蒸发或升华（直接从固态转变为气态或等离子态，而不经过中间的液态）。
光热加工通常会向工件传递相当大的热量。因此，该工艺通常不适用于热敏部件（即导热率较高的材料），也不适用于较小的工件（因为热量容易扩散到部件的其他区域）。光热加工通常具有相对较快的材料去除率，因此适用于高产量生产以及大面积加工的应用场景。
第二种方法冷烧蚀 是通过直接断开维持材料结构的分子或原子键来实现的，而非通过加热。因此，这被称为“冷”过程。通常有两种方法可以实现这种键的断裂。
- 第一种方法依赖于材料对能量高于其化学键能的光子的线性吸收。这几乎总是依赖于紫外线（UV）激光器，因为在大多数固体中，只有紫外光子 足够的能量来断开化学键。这是因为光子的能量随波长的减小而增大，而紫外光的波长比可见光或红外光更短。
- 引发冷烧蚀 第二种方法冷烧蚀 使用峰值脉冲功率足够高的激光，以驱动非线性吸收。在这种“多光子”过程中，即使材料在该激光波长通常是透明的，它也会吸收激光能量。驱动非线性吸收所需的峰值功率通常只能通过超短脉冲 USP）激光器来实现。
冷烧蚀 最高精度的应用以及那些要求热影响区（HAZ）最小（通常仅数十微米）的冷烧蚀 。然而，其材料去除率通常远低于光热烧蚀。此外，超声脉冲源通常比激光器 光热工艺的激光器 体积更大、成本更高。
激光器 多种应用的激光器
几乎所有的激光切割和钻孔工艺都可以视为烧蚀。但为了便于讨论，我们不妨将范围限定在涉及选择性材料去除或表面加工的应用上，而不包括穿透切割。对种类繁多的烧蚀应用进行分类的一种方法是按材料来划分。
金属：金属 烧蚀技术被广泛应用于多种工业 。其中一些工业 涉及从金属零件表面去除异物，例如去除锈迹、腐蚀层、油漆或其他涂层。此外，该技术还可用于在进行喷漆、涂层、粘接或其他工艺之前，清除零件表面上的油污、粘合剂或其他不需要的污染物。
理想情况下，用于此类烧蚀的激光源应被异物吸收，而不会被底层金属吸收。这使得表面清理相对容易，且不会对工件造成任何损伤。根据具体材料的不同，这通常意味着需要使用光纤激光器、二氧化碳激光器或纳秒 半导体泵浦固态（DPSS）激光器。
在金属激光蚀刻 雕刻领域——无论是用于工业 还是装饰目的——其核心在于去除工件表面的材料。此类加工通常采用光纤激光器或纳秒 激光器，其输出波长多为绿色或紫外光。后者特别适用于较薄、精密或热敏的工件。对于对热敏感度极高的金属烧蚀应用，有时USP激光器 。
半导体：半导体激光烧蚀 的主要应用是在微电子电路制造过程中对晶圆进行蚀刻或刻印标记。这通常使用激光器 绿色或激光器 实现，因为大多数半导体在这些光源的红外基波波长下至少具有一定的透光性。
超声脉冲（USP）有时用于各种半导体的精密微结构加工，主要应用于科研 。此外，在生产集成电路的故障分析过程中，超声脉冲也可用于精密材料去除（去封装）。
玻璃：玻璃的应用范围极其广泛，而激光器 玻璃蚀刻激光器 同样用途多样。 装饰性蚀刻应用——例如在饮用水杯、葡萄酒杯、马克杯、瓶子等物品上进行个性化定制或制作图案——几乎普遍采用二氧化碳激光器完成。更高精度的玻璃蚀刻任务，包括对半导体、显示器和制药行业所用产品及容器的标记，通常使用二氧化碳 激光器或紫外线激光器。
激光玻璃烧蚀技术的另一项重要应用是制造“微流体”器件。这些器件是由玻璃基板制成的，内部含有微小通道（横截面小于毫米级），可通过这些通道精确控制流体的流动。微流体技术构成了所谓“芯片实验室”器件的基础，该技术可应用于PCR扩增和DNA分析等领域。UV激光器 高精度地烧蚀这些通道。
最常见的情况是，激光用于在玻璃基板表面蚀刻出一个通道。随后将该基板与另一块玻璃粘合，从而形成内部通道。但使用 USP激光器 甚至激光器 在实心玻璃基板中形成内部通道。这是 USP激光器的一项独特功能。
聚合物：在众多不同行业中，聚合物同样会经过激光烧蚀处理。例如，高精度激光烧蚀 对医疗植入物的表面进行纹理处理，以及从医疗器械选择性地去除聚合物涂层。 在微电子封装领域激光烧蚀 对封装在聚合物树脂中的系统级封装（SiP）器件进行“开槽”。这一工序在分片（分离成单个器件）之前进行。由于这些应用涉及种类繁多的聚合物，加之对工艺速度及其他因素的要求各不相同，因此几乎所有类型的激光器都被用于精密聚合物烧蚀。
另一种重要的聚合物烧蚀工艺 母线绝缘剥离。在此工艺中，利用二氧化碳激光器将塑料绝缘层从铜导体上快速去除。
聚合物蚀刻和雕刻——尤其是亚克力材料——在室内外标识的制作中也得到广泛应用。同样，这类加工几乎完全依赖于基于二氧化碳激光的系统。这些系统还能对有机材料（包括木材和皮革）以及石材进行蚀刻和雕刻。
组织：许多 外科 治疗性医疗程序都 依赖于激光烧蚀。这包括LASIK和PRK手术，这两种手术均利用准分子 对角膜进行切除和重塑。全球每年实施的此类手术数量远超百万例。
在许多外科 应用中激光器 切除软组织和硬组织。这些应用包括肿瘤切除、良性前列腺增生（BPH）的治疗、体外冲击波碎石术（肾结石切除）、外科各种形式的神经外科手术。
多种DPSS激光器，包括Er:YAG、Nd:YAG、Ho:YAG激光器 TFLs），被广泛应用于大多数外科 。所有激光器 高功率的中红外输出（该波长接近水的吸收峰），且其光束可通过光纤传输。这使得利用微创外科 进行高效且高度选择性的组织切除成为可能。
激光器虽不易通过光纤传输，但在外科 耳鼻喉科领域得到广泛应用。二氧化碳激光器的显著优势在于它既能切除组织，又能凝固组织。这不仅能减少手术中的出血量，还能促进患者快速康复。