談?wù)劶す鈱τ谑謾C(jī)到底是怎樣的絕密殺器

2017年下半年，隨著iPhone X對于人臉識別功能的開啟，VCSEL激光器也成為人們關(guān)注的重點。而蘋果跟進(jìn)無人駕駛，激光雷達(dá)也開始被媒體圈熱議。有沒有感覺，似乎黑科技都與激光染上了不解之緣。原因在于，激光測距的精度與準(zhǔn)度，以及用戶傳感的靈敏度和穩(wěn)定性，是目前已知光介質(zhì)中效果最好的，自然各行業(yè)也就想盡方法引入激光應(yīng)用。

激光在手機(jī)制造的應(yīng)用圖示

大眾用戶關(guān)注的更多是產(chǎn)品功能，大家看不到的是激光在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的大量應(yīng)用。激光加工具有切割質(zhì)量好、切割效率高、切割速度快等特點，相較于傳統(tǒng)接觸式切削加工具有突出的優(yōu)勢。 而這類優(yōu)勢已經(jīng)在通訊半導(dǎo)體工業(yè)、消費電子制造、汽車工業(yè)等需要高精度、 高效率的制造領(lǐng)域顯示出替代式應(yīng)用的趨勢。

尤其是在手機(jī)制造環(huán)節(jié)中，手機(jī)的品牌 LOGO 打標(biāo)、3D玻璃及OLED面板切割、金屬中框以及手機(jī)內(nèi)構(gòu)件的焊接等，全都離不開激光加工設(shè)備。除了手機(jī)越來越多應(yīng)用激光技術(shù)，手機(jī)制造流程各環(huán)節(jié)也越發(fā)依賴激光設(shè)備，基本上沒有激光不能完成的工藝，以此激光已經(jīng)成為手機(jī)制造大殺器。

本篇文章，就與大家聊聊激光對于手機(jī)到底是怎樣的絕密殺器。

激光打標(biāo)：手機(jī)上的每個標(biāo)記，都是用激光設(shè)備撰寫的

激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種標(biāo)刻方法，具有精度高、速度快、標(biāo)記清晰等特點。手機(jī)采用激光打標(biāo)這種永久標(biāo)記方式，可提高防偽能力，還能增加附加值，使產(chǎn)品看上去檔次更高，更有品牌感。

激光打標(biāo)技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟其價格便宜，加工速度快，標(biāo)記質(zhì)量好，因此被廣泛采用，在手機(jī)領(lǐng)域中主要是應(yīng)用在表面的logo標(biāo)記、文字標(biāo)記，以及內(nèi)部的電子元器件、線路板的logo、文字標(biāo)記等。手機(jī)上的Logo、按鍵、外殼、電池以及手機(jī)飾品所見到的標(biāo)記，目前都是用激光設(shè)備完成的。

激光切割：堅硬的、超薄的材料，全都交給激光

激光切割可對金屬或非金屬零部件等小型工件進(jìn)行精密切割或微孔加工，具有切割精度高、速度快、熱影響小等優(yōu)點。手機(jī)上常見的激光切割工藝有：藍(lán)寶石玻璃手機(jī)屏幕激光切割、攝像頭保護(hù)鏡片激光切割、手機(jī)Home鍵激光切割、FPC柔性電路板激光切割、手機(jī)聽筒激光打孔等等。

手機(jī)外殼中的激光切割技術(shù)主要是外殼的切割和屏幕玻璃的切割，在屏幕切割上激光切割技術(shù)用的更多一點，而外殼上很多公司采用的都是一次性成型技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)。譬如，蘋果手機(jī)的外殼就是在一整塊厚的鋁合金材料上通過沖壓，一層層的去掉，保留那一塊的凹槽。這種先進(jìn)工藝，也是售價高的原因之一。

手機(jī)配置不斷迭代，手機(jī)外觀也為了配合更多新技術(shù)新元件的引入，也在與時俱進(jìn)，3D玻璃、藍(lán)寶石鏡頭保護(hù)膜及OLED屏的應(yīng)用，便是其中的典型。這些材料要么超薄易碎，要么硬度更高，因此只能采用激光技術(shù)來做處理。

手機(jī)3D玻璃切割。以O(shè)LED面板為主要材料的全面屏，是當(dāng)前以及未來2年手機(jī)主流，3D玻璃則是搭載 OLED 面板的最佳選擇。由于 3D 玻璃的結(jié)構(gòu)具有特殊性，同時厚度過薄，傳統(tǒng)的切割方式會導(dǎo)致成品率低。激光切割技術(shù)以非接觸切割方式進(jìn)行加工，使局部升溫產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力軟化產(chǎn)生裂紋使玻璃沿著激光掃描方向開裂，使得切割邊緣光滑平整無裂紋。激光技術(shù)的多自由度，尤其適合曲面工件的加工，解決了手機(jī) 3D玻璃切割的工藝難題，是目前脆性材料加工的主流方向。

手機(jī)攝像頭藍(lán)寶石切割。在手機(jī)攝像頭方面，雙攝像頭目前已經(jīng)成為手機(jī)產(chǎn)品主流。手機(jī)攝像頭的鏡頭保護(hù)膜和 home鍵，目光廣泛使用藍(lán)寶石材料，其相比于玻璃有更好的耐刮性和更高的硬度。這種硬度也使普通機(jī)械加工無法對其進(jìn)行高效切割，只有激光切割機(jī)能完成對其的加工。

手機(jī)OLED面板切割。OLED面板作為雙側(cè)玻璃結(jié)構(gòu)的超薄脆性材料，傳統(tǒng)切割工藝會導(dǎo)致其邊緣的斷裂和崩邊。激光采用非接觸加工方式，對于薄玻璃及超薄玻璃均可加工。

激光打孔：肉眼看不到的地方，也能由激光打孔

激光切割技術(shù)在目前的手機(jī)制造工藝中是非常普遍的，對手機(jī)內(nèi)部構(gòu)造的切割，一般采用UV紫外激光技術(shù)精密切割，主要是切割FPC軟板、PCB板，軟硬結(jié)合板和覆蓋膜激光切割開窗等等。激光打孔，也算是激光內(nèi)部構(gòu)造切割的一部分。

激光打孔在手機(jī)應(yīng)用中可用于PCB板打孔、外殼聽筒及天線打孔、耳機(jī)打孔等，具有效率高、成本低、變形小、適用范圍廣等優(yōu)點。手機(jī)一個巴掌大地方聚焦200多個零部件，手機(jī)廠商對于手機(jī)制造過程中的打孔工藝，要求速度快、質(zhì)量好、成本低，只有激光聚焦光斑可以聚一波長量級，在很小的區(qū)域內(nèi)集中很高的能量，特別適合于加工微細(xì)深孔，最小孔徑只有幾微米，孔深和孔徑比可大于50微米。

激光焊接：金屬中框以及手機(jī)零部件焊接，只有激光能勝任

激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源，使材料表層熔化再凝固成一個整體。熱影響區(qū)域大小、焊縫美觀度、焊接效率等，是判斷焊接工藝好壞的重要指標(biāo)。激光焊接相比傳統(tǒng)點焊和弧焊，具有熱形變小、效率高、精密度好等眾多優(yōu)勢，只是目前價格相對較貴，滲透率較低。

手機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)精細(xì)，利用焊接進(jìn)行連接時，要求焊接點面積很小，普通焊接斱式難以滿足這種要求，因此手機(jī)中主要零部件之間的焊接大多采用激光焊接。在不銹鋼中框再次回歸蘋果手機(jī)之后，焊接也成為了iPhone內(nèi)部中板與外殼連接的不二之選。除了手機(jī)內(nèi)部構(gòu)造，手機(jī)上的很多芯片元器件，也必須使用激光設(shè)備來完成。

隨著蘋果、三星的手機(jī)采用金屬中框結(jié)構(gòu)，更多品牌手機(jī)也加入了金屬中框行列。由于玻璃后蓋的某些機(jī)械支撐能力和塑形能力弱于金屬材料，攝像頭等零部件仍需要金屬小件作為支架，金屬中框中的結(jié)構(gòu)小件能解決此類問題。 結(jié)構(gòu)小件的引入意味著焊接工藝的增加，當(dāng)然也只有激光焊接能夠勝任。

激光蝕刻：高精度剝離，離不開激光

激光蝕刻主要是手機(jī)屏幕導(dǎo)電玻璃的激光蝕刻。其作用是在一整塊的導(dǎo)電材料上，通過激光蝕刻工藝，將其隔離開，這種工藝的精度要求高，人眼是無法識別的，需要借助放大鏡才能看，他的蝕刻精度是正常人頭發(fā)直徑的幾分之一。

LDS激光直接成型：激光一次成型，最大程度節(jié)省空間

LDS激光直接成型技術(shù)，現(xiàn)今已廣泛用于智能手機(jī)的制造中。其優(yōu)勢在于，通過使用激光直接成型技術(shù)標(biāo)刻手機(jī)殼上的天線軌跡，不管是直線、曲線，只要激光能到的地方，都能打造3D效果，能最大程度地節(jié)省手機(jī)空間，而且能夠隨時調(diào)整天線軌跡。這樣一來，手機(jī)就能做得更輕薄、更精致，穩(wěn)定性和抗震性也更強(qiáng)。

手機(jī)的激光應(yīng)用：投影、傳感、對焦無所不能，未來或會實現(xiàn)遠(yuǎn)距離充電

除了在手機(jī)制造過程中需要激光參與切割、焊接、打標(biāo)等生產(chǎn)工藝，其實現(xiàn)在手機(jī)對于激光的應(yīng)用，也越來越多。

首先是手機(jī)投影。大家知道Moto Z模塊手機(jī)是配有投影模塊的，用戶有需求的，只要配上投影模塊就可以實現(xiàn)投影功能。而三星Galaxy Beam以及已經(jīng)去年青橙手機(jī)的發(fā)布的VOGA V，都是主打激光投影。這幾款手機(jī)，都是激光在手機(jī)功能上的應(yīng)用。

其次，3D傳感。iPhone X發(fā)布后火爆的3D傳感，主要應(yīng)用于其人臉識別以及更強(qiáng)的增強(qiáng)現(xiàn)實體驗。事實上，3D傳感使用的是VCSEL激光傳感器。而且，iPhone X會引領(lǐng)更多手機(jī)搭載3D傳感，會造就一個千億級大市場。

第三，激光對焦。手機(jī)通過記錄紅外激光從裝置發(fā)射，經(jīng)過目標(biāo)表面反射，最后再被測距儀接收到的時間差，來計算目標(biāo)到測試儀器的距離。在LG G3首次使用此技術(shù)以后， iPhone 8、華為mate 10、榮耀V9、Moto z2等機(jī)型都引入了激光對焦技術(shù)。不過應(yīng)用還是略有區(qū)別，譬如iPhone 8采用激光對焦主要還是為了增強(qiáng)AR功能。

第四，激光充電。2016年10月，俄羅斯“能源”火箭航天公司做了一項特別的實驗，在1．5公里遠(yuǎn)的距離外，用激光為手機(jī)充電。這項實驗是在兩座建筑上進(jìn)行，一座安裝了激光發(fā)射裝置，1．5公里外的另一座建筑物安裝的設(shè)備，可借助專門儀器將激光能量轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)然，實驗是為驗證可行性，最終目的是為其貨運飛船充電。

總結(jié)起來，激光在手機(jī)制造流程中的應(yīng)用，主要用于手機(jī)外觀與內(nèi)部構(gòu)造的材料切割與焊接，以及鉆孔與打標(biāo)。除了手機(jī)制造過程應(yīng)用激光，手機(jī)在功能是現(xiàn)實也越來越多的應(yīng)用激光。事實上，如果沒有激光設(shè)備的應(yīng)用，很多目前的手機(jī)工藝是無法實現(xiàn)的。

從手機(jī)外觀到手機(jī)內(nèi)部構(gòu)造，再到手機(jī)構(gòu)件的制造，全都離不開激光設(shè)備?？梢哉f，沒有激光就沒有現(xiàn)在的手機(jī)。