激光钻孔（Laser Drilling）和微加工（Micromachining）是利用高能量密度激光束在材料上实现高精度孔加工或微观结构制造的技术，广泛应用于电子、航空航天、医疗、能源等领域。其核心优势在于非接触、高精度、可加工超硬材料，尤其适合传统机械加工难以实现的微米级结构。

激光微加工技术

(1) 技术特点

• 加工尺度：微米至纳米级（如1μm窄缝、10nm表面纹理）。

• 适用材料：金属、陶瓷、玻璃、聚合物、半导体等。

• 核心优势：无工具磨损，可加工超硬/脆性材料（如金刚石、碳化硅）。

(2) 主要工艺方法

① 表面微结构加工

• 应用：

  • 光学元件（衍射光栅、微透镜阵列）。

  • 疏水/亲水表面（通过激光刻蚀微沟槽）。

• 案例：手机摄像头蓝宝石玻璃抗反射纹理（紫外激光加工）。

② 微切割（Laser Micro-Cutting）

• 特点：切缝宽度可控制在10μm以内。

• 应用：

  • 柔性电路板（FPC）精密切割。

  • 医用支架（镍钛合金血管支架）。

③ 微钻孔（Micro-Drilling）

• 极限参数：孔径最小可达5μm（飞秒激光）。

• 应用：喷墨打印机喷嘴、MEMS传感器气孔。

④ 3D微加工

• 技术：通过逐层扫描制造复杂三维微结构。

• 应用：微型齿轮、微流控芯片通道。

关键激光技术

(1) 激光器类型选择

(2) 工艺参数影响

• 脉宽：

  • 纳秒激光：经济，但存在热影响（熔渣）。

  • 飞秒激光：零热扩散，适合医疗/半导体。

• 重复频率：高频提升效率，但需避免热累积。

• 光束质量：高斯光束 vs. 平顶光束（影响孔壁垂直度）。

激光钻孔与微加工技术凭借超高精度、无接触、材料适应性广的优势，已成为高端制造的核心工艺。未来随着超快激光成本下降和智能控制算法的进步，将进一步推动微型化、集成化器件的发展（如量子芯片、生物传感器）。