玻璃是一種廣泛應(yīng)用的工業(yè)材料，特別是在微電子、汽車(chē)、生物醫(yī)學(xué)、建筑等行業(yè)廣受青睞。但是因?yàn)椴ＡП旧砭哂懈哂捕取⒏叽嘈�、高折射率、低�?dǎo)熱率等特性，因此加工起來(lái)并不容易。而利用激光對(duì)玻璃進(jìn)行焊接，就曾是焊接領(lǐng)域的一大難題。

通常激光焊接玻璃主要有兩種方法。

一種是在焊接界面處涂覆不透明的顏料或者添加中間層，來(lái)增加激光的吸收率，界面附近材料吸收激光溫度升高，然后經(jīng)過(guò)材料融化后再凝固，從而實(shí)現(xiàn)材料之間的連接。

另一種方法是采用特種焊接光源焊接，通過(guò)高功率密度激光使材料之間產(chǎn)生非線性吸收，從而形成有效焊點(diǎn)，以達(dá)到連接彼此的目的。

隨著超短脈沖激光技術(shù)的發(fā)展，特別是飛秒激光，擁有超強(qiáng)的脈沖能量，能在玻璃內(nèi)部產(chǎn)生非線性吸收，從而使玻璃局部熔融，并通過(guò)最終熔融體的凝固達(dá)到焊接目的。而且，飛秒脈沖激光與玻璃的相互作用的時(shí)間極短，脈沖能量來(lái)不及擴(kuò)散加工就結(jié)束了，能有效避免熱擴(kuò)散導(dǎo)致的裂紋及材料損傷。

后一種方法正在得到越來(lái)越多的科研工作者和工程師的關(guān)注和青睞；很多致力于攻克激光玻璃焊接難關(guān)的企業(yè)，也正在玻璃焊接方面實(shí)現(xiàn)著一次次突破。

超短脈沖焊接玻璃的優(yōu)勢(shì)

玻璃自身具有的一些有用的特性，如極高的熔點(diǎn)、透明性、脆性和機(jī)械剛性等，為激光焊接帶來(lái)了很多困難。因此，適用于焊接金屬和其他材料的典型工業(yè)激光器和方法，并不適用于焊接玻璃。

紅外波長(zhǎng)超短脈沖(USP)激光器適用于玻璃焊接。聚焦的紅外激光束可以直接穿透玻璃，直到聚焦光束變窄、使得激光脈沖的高峰值功率能夠在玻璃中觸發(fā)“非線性吸收”。

此時(shí)，在激光束焦點(diǎn)周?chē)�非常小的區(qū)域內(nèi)(通常直徑小于幾十微米)，玻璃會(huì)吸收激光能量迅速熔化。將聚焦得激光束沿著需要焊接的路徑掃描，最終完成焊接。

USP激光玻璃焊接方法的主要優(yōu)勢(shì)

首先，鍵合牢固。因?yàn)楸缓附拥膬煞N材料都部分熔化，然后再凝固在一起形成一個(gè)整體。這種工藝適用于玻璃與玻璃、玻璃與金屬以及玻璃與半導(dǎo)體之間的焊接。

此外，產(chǎn)生熱量極少的焊接過(guò)程，還能將焊縫放置在非常接近電子電路或其他熱敏組件的地方，為設(shè)計(jì)和制造提供了更大自由度，更容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品小型化設(shè)計(jì)。

相干公司將激光玻璃焊接投入實(shí)用

USP激光玻璃焊接也給實(shí)際操作帶來(lái)了挑戰(zhàn)，因?yàn)榫劢沟募す夤獍弑仨毞浅＞�確地保持在兩個(gè)焊接組件之間的接口處。而部件并不是完全平坦的，所以這很難實(shí)現(xiàn)。此外，在焊接系統(tǒng)中部件放置的位置可能并不完全契合。

一種解決方案是使用軸向拉長(zhǎng)的焦點(diǎn)。這會(huì)“延展”激光束焦點(diǎn)的尺寸以解決位置敏感性問(wèn)題。但是，這種方法的缺點(diǎn)在于，拉長(zhǎng)的光束焦點(diǎn)會(huì)在玻璃中產(chǎn)生一個(gè)具有非圓形橫截面的熔池。當(dāng)玻璃在熔化區(qū)凝固時(shí)，非圓形熔池更容易形成微裂紋。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，相干公司采用了另一種方法，實(shí)現(xiàn)了無(wú)微裂紋的焊接效果，并能同時(shí)適應(yīng)工藝中接口距離的重大變化。其關(guān)鍵在于：結(jié)合高動(dòng)態(tài)聚焦技術(shù)，利用高數(shù)值孔徑(NA)的光學(xué)器件，產(chǎn)生小焦點(diǎn)光斑。

相干公司的激光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高球面度的熔池，從而避免了微裂紋。它還會(huì)感應(yīng)接口距離并不斷調(diào)整光學(xué)器件，從而始終保持完美聚焦。其結(jié)果是，幾乎在任何形狀的部件上都能保證高質(zhì)量焊接，并且該工藝不受部件公差和位置的影響。

這項(xiàng)焊接工藝將有望將激光玻璃焊接帶入批量生產(chǎn)的實(shí)用化階段。

（資料來(lái)源：相干激光）