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消费类产品应用

根据BBC Research 报告显示,预计2020年全球工业激光器市场规模将达63亿美元,其中,消费电子领域将成为工业激光器最大的终端应用产业,市场份额有望达20亿美元。电子消费产品内置各种复杂精密的集成技术,给激光制造业带来了巨大的挑战与机遇。激光技术采用非接触性加工方式,不会产生机械应力,同比复合电子行业加工需求。另外,凭借其高效率、高精度、人影响区小,无污染等优势,激光加工技术被广泛应用电子工业。

据悉,约70%的手机加工制造环节都应用到激光技术,超过20种不同的工艺及相关的制造设备。尤其是随着近年来高功率、深紫外、超快激光器加工等技术的发展,推动了智能手机制造技术的飞跃。光大证券认为,这与激光工艺特性及手机精密制造需求息息相关。激光加工凭借功率密度高、方向性好、清洁、高效、环保等优势,在手机制造中逐渐取代传统技术。

例如,精密激光切割在加工智能手机的众多结构元素,如Home键、蓝宝石屏、TFT液晶屏、AMOLED屏、玻璃盖板、PCB电路板等激光加工都在众方面有用武之地,另外,电子元器件集成化要求越来越高、设计愈发倾向微小化,许多精细的深孔都需要激光钻孔。激光钻孔尤其适用加工微细深孔,最小孔径只有几微米,深孔和空净比可大于50微米。

PCB产业产值占电子元件总产值的四分之一左右,而FPC板又是PCB行业中增长最快的子行业之一,在PCB行业中,激光标记应用呈现快速增长趋势。FPC加工中激光切割、打孔都广泛应用。

脆性材料都需要激光加工

根据CINNO Research 的预期,2018年全面屏在智能机市场的渗透率将会升至50%,2021年将达93%,但相对应的却是其制作工艺的复杂与艰难,一般来说,全面屏手机的设计可分为异形屏与非异形屏,而异形屏必须用异性切割方案才能实现。

随着面板行业对其精度的不断提升,未来激光设备的需求也随之提高,OLED面板是新时代的显示技术,从国内来看,京东方等产商相继宣布量产也表明未来OLED面板将会成为行业主流,OLED面板设计的激光制程高达17-18个之多,随之三星Note 8和苹果IPhone X等高端旗舰手机机型的发布,OLED全面屏无疑成为2017年业界和消费者关注的扔点,这是十年以来苹果首次放弃LCD屏,除三星、苹果外,华为、OPPO 、小米等中国品牌正在努力实现产品转型,手机正在往高端化和差异化发展,而OLED屏这是产品升级的需求,据不完全统计,截至2017年上半年在中国上市的OLED屏手机已有30多款。

柔性切割和划线以及异性切割采用超快紫外激光器,超快激光具有超快速度和超高峰值,获得传统激光无法比拟的高精度、低损伤,比传统刀轮切割优势更为明显,也将是未来柔性切割的主要方式。此外,激光退火、激光剥离、激光修复都是面板领域重要应用,全球已经量产的AMOLED产品基本都使用了激光退火技术,韩国OLED激光设备厂商的准分子激光器也是采用激光剥离技术,设备单价高达数千万。OLED面板在完成老化制程后,需对其显示缺陷进行检查标记,并对可修复的显示缺陷进行修复,利用发射的激光束对显示缺陷进行精准修复。

激光加工增强汽车牢固性和安全性

激光焊接工业在汽车工业领域得到重视和广泛应用,其中汽车覆盖件是激光焊接五大类之一,激光焊接运用于汽车客运降低车身重量、提高车身装备精度、增加车身刚度、降低汽车车身制造过程中的冲压和装配成本,20世纪90年代BMW公司、德国大众利用激光焊接中长度分别达12M、70M。随后奥迪、速腾、高尔夫、丰田、宝马、奔驰等公司陆续采用激光焊接技术。

以德国大众VW Phaeton的车门焊接为例,为保证强度的同时减轻车门重量,大众公司采用冲压、铸件和挤压成型的铝件。车门的焊缝总长4980nm,现在的工艺是7条MIG焊缝、11条激光焊缝、48条激光—MIG复合焊缝,分别达380mm、1030mm、3570mm。动力电池对焊接技术要求很高,智能汽车有望成为下一代智能设备增长点,根据中国产业信息网的数据,到2020年新能源汽车销量有望达210万辆,渗透率6%,到2030年销量达1520万辆,渗透率达40%,德国技术2030年全部置换新能源汽车,废弃燃料车。未来随着动力电池的需求不断扩大,其焊接业务将迎来新的成长空间。

激光焊接可直接拥有传统消费电子、电子工具、电动自行车、储能电站、以及新能源汽车领域,激光焊接不同工艺或类型的焊接设备价值数额在数十万位至数百万位人民币,在电池厂投入中占比5-15%,在电池组PCAK厂投入占比10-40%不等。

半导体:先进制程离不开激光加工

激光在半导体更小更精密的围观世界里,发挥至关重要的作用,例如,激光蚀刻出微细的沟槽,可将几百块芯片紧密的压缩在一起,装配在晶圆上;极紫外光可用于生产小于16纳闷的芯片;激光刻将产品信息快速标记于极小的空间中;超短脉冲从激光器能快速地在多层基本上转出大量细小的孔眼。

根据Gartner数据,2017年全球半导体销售收入达4204亿美元,同比增长21.5%,IC insights预测2018年,半导体行业将继续增长14%,达5091亿美元(数据显示2018年1-5月半导体行业增长接近20%)。预计未来3年仍有望保持稳定增长,预计CAGR有望达5%。

根据所使用的光源改进,光刻机经历了5带产品的发展,每次光源的改进都显著提升了光刻机错能实现的最小工艺节点,最初的光刻机可满足0.8-0.35微米制程芯片的生产,现在第五代EUV光刻机可将工艺节点推向7NM、5NM水平。

海外厂商激光产业的风向标

全球激光产业格局鲜明,德国通快TRUMPF稳居第一,Coherent收购Rofin后成为全球第二大激光厂商。

IPG是全球第一家实现光纤激光器产业化的企业产品线丰富、产品类型包括高、中、低功率光纤激光器,在高功率光纤激光器的优势尤为突出,IPG2017年实现营收、净利润分别为14.09亿美元3.48亿美元,同比增长分别为40.02%、33.31%。其6千瓦以上的高功率激光光源2017年销售额增长超一倍,占高功率收入30%以上,IPG焊接领域拥有明显技术优势,2017年市场快速扩张。IPG掌握了光纤激光器的核心模块技术,是一家典型的垂直整合公司,其技术均是IPG研发,IPG实现自研生产,使得IPG生产高输出功率和卓越光速质量产品的同时,也能将成为更加低廉。

相干公司(Coherent)自准分子激光器营收占公司总营收一半以上,2016年3月Coherent收购Rofin,开始进入高功率光纤激光器领域。2017年全年实现营收、净利润分别为17.23亿美元、2.07亿美元,同比增长分别为101%、136.71%,Coherent爆发主要源于OLED订单的迅速增长大幅推升了微电子业务部门的订单。Coherent是激光退火设备的旗帜,几乎垄断该设备,在三星、LG、京东方OLED生产线中,都在使用Coherent激光退火设备。

德国快通(TRUMPF),上世纪60年代,涉足激光领域,80年代造出业界领先的激光器,此后30年保持持续发展和增长,2016/2017财年,销售额31亿欧元,同比增长10.8%、订单收入34亿欧元,同比增长21.1%。目前集团总收入的2/3与激光器有关,目前在激光机构领域排名全球第一、机床制造全球排名第三的企业。德国快通持续创新和专注专业的生产方法和不断改革,1997年发明的以自动控制折弯ACB的角度测量系统和2004年发明的四液压缸驱动技术,都是弯折领域的两大里程碑,2017年,公司研发支出超318百万欧元,占收入的10.2%,拥有1843名研发人员。

虽然我国激光技术与国外激光技术仍有一定差距,但值得一提的是,大陆厂商大族激光近两年正在快速发展,我国其他优质厂商也逐渐崛起,有望迎来新一轮的中国先进制造,中国厂商要想在市场获得更高的市场份额,打破垄断真的需要花费更多的投资,研发更具有性价比的激光设备。


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公司产品涵盖全功率系列的激光切割系统、激光焊接塑料系统、激光雕刻系统,公司凭借雄厚技术实力,以及多年行业经验积累,已经在高端激光精密微加工行业,如车灯焊接、汽车塑料件3D焊接、激光清洗、车灯浇口切割,汽车内饰件切割等方面拥有自主知识产权,可以完全替代国外同类型激光设备的产品。 

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