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蓝宝石玻璃激光切割机优秀屏幕材质—激光加工应用

发布日期:2020-12-25 18:05:39 来源:

蓝宝石(Sapphire),是刚玉宝石中除红宝石(Ruby)之外,其它颜色刚玉宝石的通称。天然的蓝宝石数量稀有,经加工制作后常常作为首饰,价格昂贵;而工业产品制造所用的蓝宝石,采取的多是人工合成的。
蓝宝石玻璃(SAPPHIRE CRYSTAL)一般是指人工合成的蓝宝石,与人们平常理解的珠宝——天然蓝宝石有着很大的区别。它硬度非常高,仅次于金刚石,与钨钛合金和高科技陶瓷都是抗磨损的材料。
蓝宝石玻璃通常被用来制作成高级腕表镜面、手机屏幕等产品。用蓝宝石玻璃作腕表镜面是十分流行的加工工艺,其透明度高、性价比高、抗划痕、硬度也较好,是比较优良的镜面材质。
蓝宝石玻璃并不是蓝色,它可以通过添加一些化学剂而变成各种颜色,但通常来说,蓝宝石玻璃常常被制成无色的,用来制作高档手表的镜面、移动手机屏幕、以及穿戴设备屏幕都是非常合适的。
另外,蓝宝石玻璃材质具有隔电导热性、化学稳定性好、红外穿透性好等特点,被广泛地应用于红外线军用装备的方方面面,比如远红外线瞄准镜、夜视摄像机等。

iPhone与蓝宝石屏幕
蓝宝石屏幕最早被大众 广泛关注是在2014年初,市场不断传闻iPhone 6的触摸屏将会改用蓝宝石玻璃。这种猜测当时很有根据,当时iPhone是引领智能手机新技术发展的领导者,每年的新款iPhone发布会都格外令人关注。而在 iPhone 5上面,苹果公司已经用上了蓝宝石玻璃材质,它的摄像头最外层盖片是一块蓝宝石玻璃,为的是防止摄像头磨损。后来,苹果又将这种材质用到了iPhone 5S的Home键上。
笔者记得当时中国的资本市场不断炒作蓝宝石概念,而且由于蓝宝石硬度高、脆性大,机械刀切割加工难度较大,采用激光高能量实现切割是一个理想的选择,当时给激光精密切割带来了一阵悸动。
正当万众期待蓝宝石触摸屏诞生的时候,当年iPhone 6公布出来是并未采用蓝宝石玻璃屏的,仍然是采用原来大猩猩玻璃,仅有iWatch手表采用了蓝宝石玻璃屏幕。这并没有给激光精密加工带来惊喜和机遇,落得一场空欢喜。

iPhone 6采用蓝宝石玻璃屏幕最大的障碍是生产成本过高。以iPhone 5S的4英寸屏幕为例,康宁大猩猩玻璃的生产成本仅为3美元,而蓝宝石玻璃的生产成本却高达30美元,是前者的10倍。另外一个重要原因是蓝宝石要求激光切割,难度高,效率低,良品率不符合要求。第三个原因是iPhone手机这种大众消费品,要求产能巨大,以2014年出货量1.75亿台计算,如果采用蓝宝石屏幕,至少要生产2亿片,以当时激光精密切割产能,远远不能达到要求。因此,在各方面条件不成熟的情况下,苹果公司没有采用蓝宝石屏幕。
不久后,与苹果公司合作的蓝宝石玻璃供应商GT Advanced 也走向破产了。
笔者认为,大规模的批量生产,厂商优先考虑的还是成本和利润,成本包括蓝宝石玻璃的采购成本,以及激光精密切割设备的成本,目前还是较为昂贵。另外利润方面,苹果公司出了名是拿捏得死死的,一旦采用蓝宝石,售价必然提高,而这样将会影响消费者的购买选择,而如果不提高售价,则只能牺牲一部分利润,这就会陷入两难局面。
随后,资本市场炒作的一场轰轰烈烈的蓝宝石技术风暴逐渐偃旗息鼓了,蓝宝石玻璃的热点逐渐在工业界降温。
激光加工蓝宝石玻璃
其实苹果公司一直没有放下这个概念,到了2015年,还去申请了一项与蓝宝石切割技术相关的专利。该专利名为“使用多种气体媒介激光切割蓝宝石的系统和方法。”其中介绍了激光切割蓝宝石的新方法,苹果还明确表示这种切割方法主要用于切割使用在便携移动设备上的覆盖玻璃。这些设备包括 iPhone、iPad、iPod 以及iWatch。
最近几年,苹果公司又一次次表示,以后“蓝宝石”将广泛应用于便携移动设备上的覆盖玻璃,包括iPhone、ipad、ipod等等。
蓝宝石玻璃的激光应用,还会有戏吗?
消费电子产品每年都持续在更新换代,不断尝试新的技术、新的功能、新的应用,即便目前蓝宝石玻璃只较多用于摄像头玻片、手表、穿戴产品屏幕,都是采用小幅面蓝宝石,但是随着技术的成熟,使用成本的下降,以及消费者体验的新要求,往后智能手机采用蓝宝石全面屏也是一个重要选择。
激光切割已成为加工蓝宝石镜头盖的最佳选择。如今激光器价格已经大幅下降,几乎不会有人考虑纳秒激光器去做切割,所以超快激光器成为了首要考虑。皮秒脉冲能减少裂缝的产生,切割质量远远超过普通的铣削加工。激光光束多次扫过被加工材料以实现切割。
之前市场上一些可实现蓝宝石切割的设备主要是采用红外皮秒激光,未来可能还要往紫外皮秒甚至是飞秒激光来做。
蓝宝石激光加工应用的工艺仍然不能放弃,还需要深入多做工作,为未来蓝宝石玻璃的批量应用作铺垫,只有准备好了成熟的工艺与解决方案,才能迎接新的市场机遇。
 

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