چگونه می‌توان وارد بازار کاربرد تجهیزات لیزر فوق سریع با توان بالا شد؟

پردازش لیزری صنعتی دارای سه ویژگی محوری است: راندمان بالا، دقت و کیفیت درجه یک. این سه ویژگی است که باعث شده پردازش لیزری به طور گسترده در بخش‌های مختلف تولیدی مورد استقبال قرار گیرد. چه برش فلزات با توان بالا باشد و چه ریزپردازش در سطوح توان متوسط تا پایین، روش‌های لیزری مزایای قابل توجهی نسبت به تکنیک‌های پردازش سنتی نشان داده‌اند. در نتیجه، پردازش لیزری در طول دهه گذشته یا بیشتر، کاربرد سریع و گسترده‌ای داشته است.

توسعه لیزرهای فوق سریع در چین

کاربردهای پردازش لیزری به تدریج متنوع شده‌اند و بر وظایف مختلفی مانند برش لیزر فیبر با توان متوسط و بالا، جوشکاری قطعات فلزی بزرگ و محصولات دقیق میکروپردازش لیزری فوق سریع تمرکز دارند. لیزرهای فوق سریع، که با لیزرهای پیکوثانیه (10-12 ثانیه) و لیزرهای فمتوثانیه (10-15 ثانیه) نشان داده می‌شوند، تنها در طول 20 سال تکامل یافته‌اند. آنها در سال ۲۰۱۰ وارد استفاده تجاری شدند و به تدریج به حوزه‌های پردازش پزشکی و صنعتی نفوذ کردند. چین استفاده صنعتی از لیزرهای فوق سریع را در سال ۲۰۱۲ آغاز کرد، اما محصولات بالغ تنها تا سال ۲۰۱۴ پدیدار شدند. پیش از این، تقریباً تمام لیزرهای فوق سریع وارداتی بودند.

تا سال ۲۰۱۵، تولیدکنندگان خارجی فناوری نسبتاً بالغی داشتند، با این حال هزینه لیزرهای فوق سریع از ۲ میلیون یوان چین فراتر رفت. یک دستگاه برش لیزری فوق سریع با دقت بالا به قیمت بیش از ۴ میلیون یوان فروخته شد. هزینه‌های بالا مانع از کاربرد گسترده لیزرهای فوق سریع در چین شد. پس از سال ۲۰۱۵، چین روند بومی‌سازی لیزرهای فوق‌سریع را تسریع کرد. پیشرفت‌های تکنولوژیکی به سرعت رخ دادند و تا سال ۲۰۱۷، بیش از ده شرکت چینی تولیدکننده لیزر فوق سریع، با محصولات خارجی رقابت می‌کردند. لیزرهای فوق سریع ساخت چین تنها ده‌ها هزار یوان قیمت داشتند و همین امر باعث شد محصولات وارداتی نیز قیمت‌های خود را به همین نسبت کاهش دهند. در آن زمان، لیزرهای فوق سریع تولید داخل تثبیت شدند و در مرحله توان پایین مورد توجه قرار گرفتند. (3W-15W). محموله‌های لیزرهای فوق سریع چینی از کمتر از ۱۰۰ واحد در سال ۲۰۱۵ به ۲۴۰۰ واحد در سال ۲۰۲۱ افزایش یافت. در سال ۲۰۲۰، بازار لیزر فوق سریع چین تقریباً ۲.۷۴ میلیارد یوان بود.

قدرت لیزرهای فوق سریع همچنان به اوج خود می‌رسد

در سال‌های اخیر، به لطف تلاش‌های محققان چینی، پیشرفت‌های چشمگیری در فناوری لیزر فوق سریع ساخت چین حاصل شده است: توسعه موفقیت‌آمیز لیزر فرابنفش پیکوثانیه‌ای ۵۰ واتی و بلوغ تدریجی لیزر فمتوثانیه‌ای ۵۰ واتی. در سال ۲۰۲۳، یک شرکت مستقر در پکن، یک لیزر مادون قرمز پیکوثانیه‌ای ۵۰۰ واتی با توان بالا معرفی کرد. در حال حاضر، فناوری لیزر فوق سریع چین به طور قابل توجهی فاصله خود را با سطوح پیشرفته در اروپا و ایالات متحده کاهش داده است و تنها در شاخص‌های کلیدی مانند حداکثر توان، پایداری و حداقل پهنای پالس عقب مانده است.

توسعه پیش‌بینی‌شده لیزرهای فوق‌سریع در آینده همچنان بر معرفی انواع توان بالاتر، مانند لیزر مادون قرمز ۱۰۰۰ وات پیکوثانیه‌ای و لیزر فمتوثانیه‌ای ۵۰۰ وات، با بهبود مداوم در پهنای پالس، متمرکز است. با پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود برخی از تنگناهای موجود در کاربرد برطرف شوند.

تقاضای بازار داخلی در چین، از توسعه ظرفیت تولید لیزر عقب مانده است

نرخ رشد اندازه بازار لیزر فوق سریع چین به طور قابل توجهی از افزایش محموله‌ها عقب مانده است. این اختلاف در درجه اول ناشی از این واقعیت است که بازار کاربردهای پایین‌دستی برای لیزرهای فوق‌سریع چینی به طور کامل باز نشده است. رقابت شدید بین تولیدکنندگان داخلی و خارجی لیزر، درگیر شدن در جنگ قیمت برای تصاحب سهم بازار، همراه با بسیاری از فرآیندهای نابالغ در بخش کاربرد و رکود در بازار الکترونیک/پنل گوشی‌های هوشمند در سه سال گذشته، باعث شده است که بسیاری از کاربران در گسترش تولید خود به خطوط لیزر فوق سریع تردید کنند.

برخلاف برش و جوشکاری لیزری مرئی در ورق‌های فلزی، قابلیت پردازش لیزرهای فوق سریع، کارها را در مدت زمان بسیار کوتاهی انجام می‌دهد و این امر مستلزم تحقیقات گسترده در فرآیندهای مختلف است. در حال حاضر، ما اغلب اشاره می‌کنیم که لیزرهای فوق سریع کاربردهای بالغی در برش گوشی‌های هوشمند تمام صفحه، شیشه، فیلم PET OLED، بردهای انعطاف‌پذیر FPC، سلول‌های خورشیدی PERC، برش ویفر و سوراخکاری کور در بردهای مدار و سایر زمینه‌ها دارند. علاوه بر این، اهمیت آنها در بخش‌های هوافضا و دفاعی برای سوراخکاری و برش قطعات ویژه برجسته است.

شایان ذکر است که اگرچه ادعا می‌شود لیزرهای فوق سریع برای زمینه‌های متعددی مناسب هستند، اما کاربرد واقعی آنها موضوع متفاوتی است. در صنایعی با تولید در مقیاس بزرگ مانند مواد نیمه‌هادی، تراشه‌ها، ویفرها، PCBها، بردهای روکش‌دار مسی و SMT، کاربردهای قابل توجه لیزرهای فوق سریع بسیار کم یا اصلاً وجود ندارد. این نشان دهنده‌ی عقب‌ماندگی در توسعه‌ی کاربردها و فرآیندهای لیزر فوق سریع است و از سرعت پیشرفت‌های فناوری لیزر عقب مانده است.

سفر طولانی کاوش در کاربردها در پردازش لیزری فوق سریع

در چین، تعداد شرکت‌های متخصص در تجهیزات لیزری دقیق نسبتاً کم است و تنها حدود یک بیستم از شرکت‌های برش لیزری فلزات را تشکیل می‌دهند. این شرکت‌ها عموماً در مقیاس بزرگ نیستند و فرصت‌های محدودی برای توسعه فرآیند در صنایعی مانند تراشه‌ها، بردهای مدار چاپی و پنل‌ها دارند. علاوه بر این، صنایعی که فرآیندهای تولید بالغی در کاربردهای نهایی دارند، اغلب هنگام گذار به ریزپردازش لیزری با آزمایش‌ها و اعتبارسنجی‌های متعددی روبرو می‌شوند. کشف راه‌حل‌های جدید و قابل اعتماد برای فرآیند، با در نظر گرفتن هزینه‌های تجهیزات، نیازمند آزمون و خطای قابل توجهی است. این گذار، فرآیند آسانی نیست.

برش تمام صفحه شیشه می‌تواند نقطه ورود مناسبی برای لیزرهای فوق سریع به یک حوزه خاص باشد. پذیرش سریع برش لیزری برای صفحه نمایش‌های شیشه‌ای موبایل، نمونه‌ای موفق از این موضوع است. با این حال، کاوش در لیزرهای فوق سریع برای اجزای مواد خاص یا محصولات نیمه تمام در صنایع دیگر به زمان بیشتری برای کاوش نیاز دارد. در حال حاضر، کاربردهای لیزر فوق سریع تا حدودی محدود است و عمدتاً بر برش مواد غیرفلزی متمرکز است. کمبود کاربرد در زمینه‌های وسیع‌تری مانند OLEDها/نیمه‌رساناها وجود دارد که نشان می‌دهد سطح کلی فناوری پردازش لیزری فوق‌سریع چین هنوز بالا نیست. این همچنین نشان‌دهنده پتانسیل عظیم برای توسعه در آینده است، با افزایش تدریجی پیش‌بینی‌شده در کاربردهای پردازش لیزری فوق‌سریع در دهه آینده.